علم الفلك السيئ | تم الكشف عن أول صور JWST

انهم هنا! بعد أكثر من 25 عامًا من التصميم والتخطيط والبناء إطلاقو تتكشف، و اختبارات، ال تم إصدار الصور العلمية الأولى من JWST، ويكشف عن الوعد الكامل والطبيعة المذهلة لما يمكن أن يحققه هذا المرصد العظيم*.

JWST هو تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، مما يعني أنه مصمم للرؤية ضوء بأطوال موجية أطول مما تستطيع أعيننا إدراكه. هذا مهم لعلم الفلك: على سبيل المثال ، تنبعث الأجسام الدافئة من ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وهذا يشمل أشياء مثل الغبار المنتشر بين النجوم والكواكب والأقزام البنية ، وأكثر من ذلك ، لذلك سيكون لدينا رؤية أفضل لهذه الأشياء من أي وقت مضى. المجرات البعيدة الموجودة على حافة الكون المرئي تبتعد عنا بسبب توسع الكون، انزياح الضوء الأحمر إلى جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، وهذا يعني أن JWST سوف يراها بوضوح ويزودنا بأفضل البيانات التي حصلنا عليها عنهم.

المرآة الضخمة بطول 6.5 متر ، تتكون من 18 مرآة سداسية أصغر مطلية بالذهب، يجمع قدرًا هائلاً من الضوء ويوفر رؤية حادة للكون ، لذا فإن الصور نظيفة وعالية الدقة ، وبطارية المرشحات تعني أنه يمكننا تحويلها إلى صور ملونة لإرضاء أعيننا وإعلام أدمغتنا.

ويا ، عينيك وعقلك ينتظران. لنذهب!


NGC 3132 ، سديم الحلقة الجنوبية

NGC 3132 هو السديم الكوكبيو انبعث الغاز والغبار بعيدًا عن نجم كان يشبه الشمس إلى حد كبير ولكن بعد ذلك نفد الوقود في قلبه ومات.. توسع النجم المركزي إلى عملاق أحمر ، ونفخ طبقات سميكة من المواد ، ثم كشف عن قلبه الساخن الذي أدى بعد ذلك إلى نفخ غاز أقل كثافة ولكن أكثر سخونة وأسرع في تلك الأشياء المقذوفة سابقًا. أدى هذا إلى نحت فقاعة ضخمة متوسعة فيه.

يمكن رؤية المادة الخارجية المصنوعة من الغاز الجزيئي البارد والغبار في NIRCAM (كاميرا قريبة من الأشعة تحت الحمراء) الصورة باللون البرتقالي ، سميكة وذات بنية عالية مع تمدد المادة. يُطلق على الغاز المتأين الأكثر سخونة اسم أ بلازمايُرى وهو يملأ التجويف باللون الأزرق. ذا ميري (أداة منتصف الأشعة تحت الحمراء) تعرض الكاميرا أطوال موجية أطول ، وأكبر كشف هو أن النجم الموجود في المركز موجود بالفعل اثنين النجوم ، نظام ثنائي. النجم الثاني مدفون في الكثير من المواد بحيث لا يمكن رؤيته بأطوال موجية أقصر.

قد تكون الحركة الثنائية هي التي شكلت هذا السديم ، تدور مداراتها حول بعضها البعض بنحت طريقة خروج الغاز. ستساعد صورة JWST هذه علماء الفلك على فهم الظروف التي تموت فيها نجوم مثل الشمس – فهي تنفث ملايين الأطنان من المواد إلى المجرة ، والتي يمكن دمجها بعد ذلك في تشكيل النجوم حديثًا. نرى هنا موت نجم ، لكنه يوضح أيضًا كيف يساعد في ولادة الجيل القادم من النجوم.


ستيفان الخماسية

300 مليون سنة ضوئية من الأرض ستيفان الخماسية، مجموعة صغيرة من المجرات المتفاعلة … حسنًا ، أربعة منها كذلك. الخامسة ، NGC 7320 (على اليسار) هي في الواقع مجرة ​​في المقدمة تتماشى بالصدفة مع المجموعة الأبعد.

تُظهر صورة NIRCAM غازًا وغبارًا باردًا في المجموعة ، بما في ذلك بعض مجرتين NGC 7318 a و b (في الوسط) ، وهما مجرتان في عمق عملية الاصطدام. يمكن لجاذبية المجرتين أن ترسل شرائط من المواد ، اتصل ذيول المد والجزر، والتي تبرد بعد ذلك وتشكل النجوم.

READ  اكتشف علماء الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عائلة من هياكل الجرافين فائقة التوصيل "السحرية"

تُظهر صورة MIRI شيئًا أكثر: مركز NGC 7139 (أعلى) ساطع جدًا ، وهذا يعني أننا نرى الضوء الهائل من ثقب أسود فائق الكتلة ، يلتهم الغاز والغبار في قلب المجرة بشغف. تسخن هذه المادة وتتوهج بشدة عند سقوطها. يمكن لصور كهذه (وأطياف) أن تخبر علماء الفلك عن قدر هائل من المعلومات حول هذه العملية ، مثل مدى ضخامة الثقب الأسود ، ومقدار المواد التي يأكلها ، وما يحدث لتلك المادة عند سقوطها ، و كيف ينفجر بعضها بعيدًا في أشعة أو نفاثات رفيعة وطويلة يمكنها الطيران بعيدًا عن الثقب الأسود بسرعات جزء لا بأس به من سرعة الضوء!


WASP-96b

1100 سنة ضوئية أو نحو ذلك من الأرض هو نجم شبيه بالشمس ، لكن يدور حوله كوكب خارجي يشبه النظام الشمسي. هذا الكوكب هو WASP-96b، كوكب حار بحجم كوكب المشتري الخاص بنا ، ولكن نصف كتلته ، ويدور حول النجم مرة كل 3.4 يوم على مسافة حوالي 7 مليون كيلومتر فقط!

الجزء العلوي من الغلاف الجوي لـ WASP-96b حارق ، حوالي 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت). يمر الكوكب أمام النجم مرة واحدة في كل مدار كما يُرى من الأرض ، وهو حدث يسمى أ عبور. إليكم الجزء الممتع: يمر الضوء من النجم عبر الغلاف الجوي العلوي للكوكب في طريقه إلى الأرض. تمتص الذرات والجزيئات الموجودة في هواء الكوكب أطوال موجية محددة جدًا من هذا الضوء. لذا ، إذا أخذنا طيفًا من هذا الضوء ، وقمنا بتقسيمه إلى مئات أو آلاف الألوان ، فيمكننا أن نرى تلك الانخفاضات الضيقة في السطوع التي تسببها مكونات الغلاف الجوي للكوكب ، وكشف عن تركيبته.

تم اختيار WASP-96b على وجه التحديد لأنه يفتقر إلى السحب ، مما يسمح لنا بالتعمق أكثر في غلافه الجوي. لقد فعل JWST ذلك بالضبط ، والطيف المأخوذ يكشف عن وجود بخار الماء في الغلاف الجوي للكوكب! الانخفاضات في الطيف هي حيث يمتص الماء الساخن – البخار – الأشعة تحت الحمراء. يخبرنا ليس فقط أنه موجود ، ولكن كم هو موجود. ليس هذا فقط ، ولكن الانخفاضات لا تتطابق تمامًا مع نماذج الغلاف الجوي الصافي ، مما يعني وجوده نكون بعض السحب في سماء WASP-96b ، وكذلك ضباب – جزيئات صغيرة معلقة في الغلاف الجوي.

لقد رأينا أطياف عبور الكواكب الخارجية الساخنة من قبل ، ولكن لا شيء قريب من هذه التفاصيل في الأشعة تحت الحمراء. سيكشف المزيد من أطياف الكواكب الأخرى عن مزيد من المعلومات ، مثل وجود أو عدم وجود أشياء مثل السيليكات (مادة صخرية) والميثان والمزيد. يجب أن تعمل هذه العملية أيضًا مع الكواكب الأصغر ، رغم أنها أكثر صعوبة. يمكن أن تكشف الملاحظات المستقبلية عما يحدث في الغلاف الجوي للكواكب أكثر شبهاً بالذي نعيش عليه ، لكن النجوم تدور حول تريليونات أو أربعة مليارات من الكيلومترات.


سديم كارينا

في كوكبة كارينا الجنوبية توجد سحابة ضخمة مترامية الأطراف من الغاز والغبار يبعث على السخرية تسمى سديم كارينا. تبعد حوالي 7000 سنة ضوئية عن الأرض ، وهي واحدة من أكثر مجرة ​​درب التبانة نشاطًا مصانع تشكيل النجوم.

READ  يستشير المهندسون أدلة Voyager التي يبلغ عمرها 45 عامًا لإصلاح خلل

في صورة JWST NIRCAM هذه ، يمكنك رؤية حفنة من النجوم الضخمة جدًا والمضيئة في الأعلى. هذا ينفجر الإشعاع والرياح من الجسيمات دون الذرية التي تلتهم الغاز والغبار وتبخرهما. هذا يترك وراءه جدارًا من المواد – ذلك الخط الأفقي اللامع الصدفي – مع وجود مادة كثيفة أسفله ومادة أقل كثافة وأكثر سخونة في الأعلى. يبدو تقريبًا مثل سلسلة من التلال الجبلية أو ، بشكل مناسب ، ضفة سحابية.

في صورة MIRI يمكننا أن نرى تأثيرات هذا: عشرات النجوم تولد هناك ، البعض ينفخ غازات الولادة، والبعض الآخر لا يزال محاطًا بعمق بالمواد التي تشكلها.

نحن نفهم الكثير عن ولادة النجوم ، لكن الشيطان يكمن في التفاصيل. ستساعدنا الصور عالية الدقة مثل هذه على رؤية العملية المجمّعة بشكل أفضل ، وستنتج أطياف الأشعة تحت الحمراء للنجوم الفردية كميات هائلة من المعلومات حول كيفية تشغيل النجوم لأول مرة ، وما يحدث للمواد من حولها عند حدوث ذلك ، وكيف تلك المواد ستشكل الكواكب.


سماكس 0723

تُظهر أول صورة حقل عميق لـ JWST SMACSJ0723.3−7327: مجموعة مجرات ، مجموعة من مئات المجرات التي تدور حول مركز جاذبيتها المشتركة. تقع على بعد حوالي 4.5 مليار سنة ضوئية من الأرض.

الآن اهتم بك ، هذه الصورة محيرة بعض الشيء. الأجسام الحادة ذات النتوءات الانسيابية هي كلها نجوم في مجرتنا درب التبانة ، ربما تبعد مئات أو آلاف السنين الضوئية. لكن كل شيء غامض تراه؟ هذه مجرات كاملة، كلها على الأرجح ببلايين السنين الضوئية. وهناك الآلاف منهم في هذه الصورة.

بالآلاف.

إليكم الجزء الممتع: بعض هؤلاء فقط هم جزء من مجموعة SMACSJ0723.3−7327! النقط البيضاء الدائرية تقريبًا هي جزء من الكتلة. ولكن يمكنك أيضًا رؤية العشرات من المجرات الطويلة ، المنحنية إلى أقواس أو ملطخة في هياكل تشبه البزاقات. هذه مجرات أبعد بكثير ، خلف العنقود كما تُرى من الأرض.

تعمل الكتلة المجمعة للمجرات في العنقود على تشويه الضوء القادم من الأجسام الموجودة خلفها ، مما يؤدي إلى تضخيم حجمها وتضخيم سطوعها في عملية تسمى عدسة الجاذبية. يمكن أن يجذبهم ذلك مثل الحلوى ، مما يجعلها تبدو وكأنها أقواس. لكن المجرات الفردية في العنقود تنحني وتشوه الأشكال ، لذا فإن بعضها أغرب أشكالًا.

يكمن جمال هذا في أن تلك المجرات البعيدة قد تكون قاتمة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بدون تأثير العدسة ، لذا فإن العديد من هذه المجرات بعيدة جدًا عما يمكن أن نلاحظه عادةً. وفوق ذلك توجد مجرات غير مرتبطة بالخلفية ، منتشرة مثل الماس على المخمل ، كل منها به بلايين من النجوم.

سأضيف أنه بينما يبدو هذا مثل العديد من صور هابل المتشابهة ، الاختلاف الكبير هو أن هذه صورة الأشعة تحت الحمراء؛ ما تراه معروضًا باللون الأزرق هو في الواقع طول موجي يبلغ حوالي 1 ميكرون ، في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، والأخضر 2 – 2.8 ميكرون ، والبرتقالي 3.56 ميكرون ، والأحمر 4.44 ميكرون ؛ هذا الطول الموجي الأطول هو حوالي 7 مرات أطول مما يمكن أن تراه أعيننا. أيضًا ، كانت حقول هابل العميقة عدة أيام من إجمالي وقت التعرض. سمحت مرآة JWST الأكبر حجمًا بالتقاط هذه الصورة فقط 12 ساعة.

في حين أن الأقواس والمسحات وما إلى ذلك جميلة وملفتة للنظر ، فإن المجرات التي أهتم بها أكثر هي النقاط الحمراء الصغيرة. تلك هي الأبعد ، التي شوهدت عندما كان الكون طفلاً صغيرًا. ستكون أطياف تلك العناصر حاسمة في فهم ما كان يفعله الكون في ذلك الوقت ، وستكون واحدة من أكبر المساهمات التي سيقدمها JWST لعلم الفلك.

READ  Glowing clouds surround an exploding star in the stunning first image of a NASA mission

كم تبعد تلك النقط الحمراء؟ أخذ JWST أطيافًا لبعضها ، فقسّم ضوءها إلى ألوان فردية للأشعة تحت الحمراء ، ويمكننا فحص ميزات هذا الطيف لمعرفة المسافة إلى تلك المجرة ، والعناصر الموجودة فيها ، والعديد من الخصائص الأخرى.

يكشف هذا الطيف أن الضوء تركه منذ 13.1 مليار سنة، عندما كان عمر الكون 700 مليون سنة فقط. على الرغم من هذا الشباب ، فإننا نرى أيضًا وجود النيون والأكسجين: يتم صنعها في النجوم ثم تنطلق إلى المجرة عندما تموت ، لذلك حتى في هذه السن المبكرة ، مرت المجرة بجيل واحد على الأقل من النجوم التي تولد وتموت .

أستطيع أن أكتب آلاف الكلمات على هذه الصورة المذهلة: المجرات قريبة نسبيًا وأبعد بكثير ؛ انحناء الزمكان نفسه الذي يكشف عن كتلة وهيكل SMACS 0723 ؛ صور النجوم المتكونة في المجرات الخلفية المشوهة ؛ احمرار المجرات “الحقلية” الأخرى بسبب الغبار والمسافة ؛ وحتى جمال صور النجوم الناتجة عن الحيود في مجرتنا تتناثر في المقدمة.

لكن بدلاً من ذلك سأتركك بفكرة بسيطة ، فكرة مباشرة للغاية ولكنها عميقة جدًا بحيث يسهل فهمها وأصعب شيء:

يبلغ عرض هذه الصورة 2.4 دقيقة قوسية. هذا مقياس زاوية ، وللمقارنة ، يبلغ عرض البدر في السماء 30 دقيقة قوسية ، أي ما يقرب من 15 مرة أوسع من هذه الصورة بأكملها.

ما هو حجم 2.4 دقيقة بعد ذلك؟ إنها نفس الزاوية التي تقابلها حبة رمل بعرض نصف ملليمتر على طرف إصبعك على طول الذراع. ثبت ذلك على لوحة إصبعك السبابة ، واجلب ذراعك أمامك. تلك الحبة الصغيرة من الرمل تحجب كل هذه الآلاف والآلاف من المجرات.

فكر الآن في حجم السماء مقارنة بحبة الرمل. يمكن لهذه السماء بأكملها أن تناسب شيئًا مثل 25 مليون مثل هذه الصور فيه. هذه الصورة هي جزء صغير جدًا من الكون ، لكنها تُظهر العجائب والبهجة بالآلاف.

ماذا سنرى عندما يحدق JWST في بقعة واحدة في السماء طوال هذه المدة ، كم عشرات الآلاف من المجرات البعيدة سيتم الكشف عنها؟ كم مئات المليارات ينتظرون تحقيقنا؟

بمجرد أن تفهم ذلك ، ستلمح لماذا يفعل علماء الفلك ما يفعلونه.

إنه عالم هائل ، ونريد أن نفهم كل ذلك. مع JWST ، اتخذنا خطوة كبيرة إلى الأمام في القيام بذلك بالضبط.


*ملحوظة: بسبب الجدل حول اسم هذا المرصد، سأشير إليه ببساطة باسم JWST. آمل أن تعيد ناسا النظر في الاسم ، ولكن حتى يتم ذلك ، فإن الاختصار سوف يكفي.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.