عکس های تلسکوپ جیمز وب + توضیح جزییات تصاویر به زبان ساده

به طور قطع، نام تلسکوپ جیمز وب را این روزها زیاد شنیده‌اید. تلسکوپی که فراتر از تلسکوپ فضایی هابل خواهد دید و نادیده‌ها را کشف خواهد کرد. در تاریخ ۱۲ جولای سال ۲۰۲۲ برابر با ۲۱ تیر ماه سال ۱۴۰۱، عکس های تلسکوپ جیمز وب برای اولین بار توسط ناسا منتشر شدند. در این مطلب، عکس‌های منتشر شده را به زبان ساده توضیح خواهیم داد.

جزئیات اتمسفر بخار سیاره ای دور به نام WASP-96

تلسکوپ جیمز وب نشانه‌هایی از وجود آب، به همراه ابر و مه در جو اطراف سیاره‌ای گازی و غول‌پیکر به نام WASP-96، کشف کرده است. این سیاره به دور ستاره‌ای دوردست شبیه به خورشید می‌چرخد. این مشاهده، با استفاده از کاهش درخشش رنگ‌های خاصی از نور، وجود مولکول‌های گازی خاصی را نشان می‌دهد. بنابراین، توانایی منحصربه‌فرد تلسکوپ وب با ثبت اطلاعات از اتمسفر سیاره‌هایی در فاصله چندصد سال نوری از زمین در مقایسه با تلسکوب فضایی هابل نشان داده می‌شود.

هابل اتمسفر سیاره‌های فراخورشیدی بسیاری را در دو دهه گذشته تحلیل کرده و حتی اولین کشف آب در این سیاره‌ها را در سال ۲۰۱۳ ثبت کرده است، اما رصد فوری و دقیق تلسکوپ وب جهشی بسیار بزرگ و رو به جلو برای شناسایی سیاره‌های قابل سکونت خواهد بود.

WASP-96 یکی از ۵۰۰۰ سیاره فراخورشیدی تایید شده در کهکشان راه شیری است. این سیاره در فاصله ۱۱۵۰ سال نوری از زمین و در صورت فلکی ققنوس قرار دارد و نشان‌دهنده نوعی غول گازی است که هیچ مورد مشابهی را در منظومه شمسی ما ندارد. جرم WASP-96 نصف جرم مشتری و قطر آن ۱٫۲ برابر قطر مشتری است، بنابراین از هر سیاره چرخانی به دور خورشید پف‌کرده‌تر است. همچنین، فاصله این سیاره تا ستاره خورشید مانند آن بسیار نزدیک و در حدود یک‌نهم فاصله عطارد تا خورشید است. در نتیجه، WASP-96 به دلایل زیر یکی از هدف‌های ایده‌ال برای مشاهدات جوی است:

• اندازه بزرگ
• دوره مداری کوتاه
• اتمسفر پف‌کرده
• کمبود نور مزاحم از اجسام نزدیک در آسمان

تلسکوپ وب نور دریافتی از WASP-96 را به مدت ۶٫۴ ساعت به هنگام حرکت آن به دور ستاره، اندازه گرفت. نتیجه ثبت شده، نمودار نوری است که کاهش کلی نور ستاره را به هنگام عبور، نشان می‌دهد. همچنین، طیف انتقالی نشان‌دهنده تغییر درخشش طول موج‌های تکی نور فروسرخ بین ۰٫۶ تا ۲٫۸ میکرومتر است. منحنی نور، ویژگی‌های سیاره که قبل‌تر مشخص شده بودند را به طور کامل تایید می‌کند. اما طیف انتقال ثبت شده، اطلاعات جدیدی را در مورد جو ستاره آشکار کرده است. پژوهشگران با استفاده از طیف اندازه‌گیری شده می‌توانند مقدار بخار آب موجود در جو را اندازه بگیرند.

ثبت عملکرد ستاره در حال مرگ با جزئیات دقیق

برخی ستاره‌ها بهترین‌ها را برای لحظه آخر ذخیره می‌کنند.

ستاره کم‌نور در مرکز این صحنه، حلقه‌هایی از گاز و گرد و غبار را به مدت هزاران سال در همه جهت‌ها می‌فرستد. تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستین بار نشان می‌دهد که این ستاره در هاله‌ای از گرد و غبار پوشیده شده است. دو دوربین وب آخرین عکس‌ این سحابی سیاره‌‌ای را با نام NGC 3132 و نام غیر رسمی سحابی حلقه‌ای جنوبی، ثبت کردند. فاصله سحابی تا زمین در حدود ۲۵۰۰ سال نوری است. تلسکوپ وب به ستاره‌شناسان اجازه خواهد داد که سحابی‌های سیاره‌ای بسیاری همانند سحابی نشان داده شده در عکس را با جرئیات دقیق مطالعه کنند.

این مورد از عکس های تلسکوپ جیمز وب تقریبا حلقه‌ای جنوبی را از روبرو نشان می‌دهد، اما اگر بتوانیم آن را به سمت لبه بچرخانیم، شکل سه‌بعدی سحابی را خواهیم دید.

دو ستاره در مداری فشرده به یکدیگر قفل شده‌اند. عکس‌های فروسرخ تلسکوپ وب جزئیات جدید از این سیستم پیچیده را به طور برجسته نشان می‌دهد. عکس سمت چپ ستاره‌ها و لایه‌های نوری آن‌ها را نشان می‌دهد. این عکس توسط دوربین فروسرخ نزدیک ثبت شده است. تصویر ثبت شده توسط فروسرخ میانی (عکس سمت چپ)، برای نخستین بار نشان می‌دهد که ستاره دوم توسط گرد و غبار احاطه شده است. ستاره درخشان‌تر در مرحله‌ ابتدایی تکامل ستاره‌ای خود قرار دارد و سحابی ستاره‌ای خود را در آینده بیرون خواهد انداخت.

فیلم آموزش مقدماتی کیهان شناسی و نجوم در فرادرس

کلیک کنید

ستاره درخشان‌تر بر ظاهر سحابی تاثیر می‌گذارد. این دو ستاره به دور یکدیگر می‌چرخند و الگوهای نامتقارنی را با بر هم زدن گرد و غبار اطراف ایجاد می‌کنند. هر لایه نشان‌دهنده قسمتی است که ستاره کم‌نور‌تر جرم خود را از دست داده است. عریض‌ترین لایه‌های گاز به سمت ناحیه‌های بیرونی عکس زودتر به بیرون پرتاب شده‌اند. لایه‌های نزدیک‌تر به ستاره، جدیدتر هستند. پژوهشگران با ردیابی این خروجی‌ها، تاریخچه سیستم را بررسی خواهند کرد.

تکامل کهکشان و سیاه چاله (پنج قلوی استفان)

عکس سوم از عکس های تلسکوپ جیمز وب مربوط به پنج‌قلوی استفان است. این تصویر یکی از بزرگ‌ترین عکس‌های جیمز وب تا به امروز است و در حدود یک‌پنجم قطر ماه را پوشش می‌دهد. این عکس از ۱۵۰ میلیون پیکسل تشکیل و از ۱۰۰۰ عکس جداگانه ساخته شده است. اطلاعات به‌دست آمده از این تصویر به دانشمندان در درک چگونگی برهم‌کنش‌های کهکشانی در جهان اولیه، کمک شایانی خواهد کرد.

دید فروسرخ و وضوح فضایی بسیار بالای تلسکوپ وب جزئیات جدیدی از این گروه کهکشانی را نشان می‌دهد. این عکس با استفاده از خوشه‌های درخشان میلیون‌ها ستاره جوان بسیار زیبا شده است. دنباله‌هایی از گاز، گرد و غبار و ستارگان به دلیل برهم‌کنش‌های گرانشی از کهکشان‌های مختلفی بیرون کشیده می‌شوند. نکته هیجان‌انگیزتر آن است که تلسکوپ وب امواج ضربه‌ای عظیم یکی از کهکشان‌ها به نام NGC 7318B را ثبت کرده است.

از میان این پنج کهکشان، تنها چهار کهکشان به یکدیگر نزدیک هستند و شاید در آینده با یکدیگر ادغام شوند. پنجمین و چپ‌ترین کهکشان در تصویر به نام NGC 7320، نسبت به چهار کهکشان دیگر، در عکس جلوتر است. فاصله این کهکشان از زمین در حدود ۴۰ میلیون سال نوری و فاصله چهار کهکشان دیگر در حدود ۲۹۰ میلیون سال نوری است.

این گونه به نظر می‌رسد که گروه‌های فشرده کهکشانی مانند دوقلوی استفان در ابتدای جهان بسیار رایج بوده‌اند. از ادغام آن‌ها با یکدیگر ممکن است سیاه چاله‌های پرانرژی به نام اختروش به وجود آمده باشند. حتی امروزه، بالاترین کهکشان در این گروه به نام NGC 7319، محل هسته کهکشانی بسیار فعال یا سیاهچاله‌ای کلان جرم با جرمی در حدود ۲۴ میلیون برابر جرم خورشید است. تلسکوپ وب هسته کهکشانی فعال را با جزئیات مطالعه کرده است.

سحابی شاه تخته یا کارینا

این منطقه از کوه‌ها و دره‌ها و مملو از ستاره‌های درخشان لبه ناحیه‌ای ستاره‌زا و جوان به نام NGC 3324 در سحابی کارینا است. در عکس‌های ثبت شده توسط دیگر تلسکوپ‌ها از جمله هابل، ناحیه‌هایی از تولد ستاره دور از دسترس بودند. این عکس برای نخستین بار این نواحی را نشان می‌دهد.

تصویر به‌ظاهر سه‌بعدی تلسکوپ وب به نام صخره‌های کیهانی، همانند کوه‌های سنگی در یک عصر مهتابی است. در واقعیت، این عکس لبه حفره گازی و عظیمی در NGC 3324 را نشان می‌دهد. ارتفاع بلندترین قله‌ها در این عکس در حدود هفت سال نوری است.

اساس کار تلسکوپ هابل براساس نور مرئی است، بنابراین بسیاری از جزئیات در پشت گرد و غبار فضایی پنهان می‌مانند. اما تلسکوپ جیمر وب با استفاده از نور فروسرخ، نادیده‌ها مانند ستارگانِ در حال ظهور و منفرد را آشکار می‌کند.

این عکس را می‌توانید با عکس ثبت شده توسط تلسکوپ هابل در پایین مقایسه کنید.

نخستین عکس از عکس های تلسکوپ جیمز وب

اما به نخستین عکس ارسالی تلسکوپ وب می‌رسیم. این تلسکوپ عیمق‌ترین و واضح‌ترین تصویر فروسرخ از جهان دور را ارسال کرده است. این عکس ثبت شده از خوشه کهکشانی‌ SMACS 0723، سرشار از جزئیات است. نور ارسالی از این کهکشان‌ها پس از میلیاردها سال به ما رسیده است. در واقع، با نگاه به این تصویر گویی به میلیاردها سال قبل نگاه می‌کنیم.

هزاران کهکشان، حتی کم‌نورترین اجسام مشاهده شده توسط فروسرخ، برای نخستین بار توسط تلسکوپ جیمز مشاهده می‌‌شوند. دانه‌ای شن را روی بازوی خود قرار دهید. اندازه دانه شن در مقابل بازوی شما بسیار کوچک است. تصویر ثبت شده توسط جیمز وب، گوشه‌ای از جهان به اندازه همان شن در برابر بازو را پوشش داده است.

این تصویر متشکل از تصویرهای مختلف در طول موج‌های متفاوت است و ثبت آن در حدود ۱۲٫۵ ساعت به طول انجامید. تصویر ثبت شده، خوشه کهکشانی SMACS 0723 را در ۴٫۶ میلیارد سال قبل نشان می‌دهد.

کهکشان چرخ گاری

تلسکوپ فضایی جیمز وب، بی‌نظمی کامل کهکشان «چرخ گاری» (Cartwheel) را به تصویر کشیده و جزییات تازه‌ای از تشکیل ستارگان و سیاه چاله مرکزی کهکشان را نشان داده است. جیمز وب با استفاده از نور فروسرخ، تصویری با جزییات خیره‌کننده از این کهکشان به همراه دو کهکشان کوچک‌تر همراه در پس‌زمینه، به ثبت رساند. این تصویر نگاه تازه‌ای به چگونگی تغییرات کهکشان در طی میلیاردها سال دارد.

این کهکشان که در فاصله ۵۰۰ میلیون سال نوری از زمین و در صورت فلکی سنگ‌تراش قرار دارد، به شکل چرخ گاری است. کهکشان چرخ گاری در نتیجه برخورد بسیار شدید بین کهکشان مارپیچی بزرگ و کهکشانی کوچک‌تر، به این شکل درآمده است. برخوردهایی در ابعاد کهکشانی سبب ایجاد رخدادهای کوچک‌تر و مختلف، بین کهکشان‌های درگیر می‌شوند. کهکشان چرخ گاری نیز از این قاعده مستثنی نیست.  این برخورد بیشتر بر ظاهر و ساختار کهکشان تاثیر گذاشت.

کهکشان چرخ گاری از دو حلقه تشکیل شده است:

1. حلقه روشن‌ترِ داخلی
2. حلقه رنگارنگ اطراف کهکشان

اگر مرکز برخورد نقطه‌ای به نام O باشد، این حلقه‌ها از O به سمت خارج منبسط می‌شوند. برای درک بهتر این موضوع، حالتی را در نظر بگیرید که سنگی را داخل استخر آب می‌آندازید. امواج تشکیل شده پس از برخورد سنگ به سطح آب، به سمت بیرون نقطه برخورد، حرکت می‌کنند. نام دیگر این کهکشان، کهکشان حلقه‌ای است و ساختار آن نسبت به کهکشان‌های مارپیچی، مانند کهکشان راه شیری، کمتر رایج است.

هسته درخشان مرکزی حاوی مقدار قابل توجهی گرد و غبار داغ، و و هر ناحیه درخشان، خانه خوشه‌های ستاره‌ای جوانِ غول‌پیکر است. گستردگی حلقه بیرونی، در حدود ۴۴۰ میلیون سال نوری تخمین زده می‌شود و محلی برای تشکیل ستارگان و ابرنواخترها است.

تلسکوپ‌های دیگری نیز مانند تلسکوپ فضایی هابل، کهکشان چرخ گاری را مطالعه کرده‌اند، اما به دلیل پوشش این کهکشان توسط مقدار عظیمی گرد و غبار و عدم عبور نور مریی، جزییات آن در هاله‌ای از ابهام باقی مانده بود. تلسکوپ جیمز وب با توانایی منحصربه‌فرد خود در استفاده از نور مریی برای ثبت تصاویر، تصویری با وضوحی فوق‌العاده از کهکشان چرخ‌ گاری به ثبت رسانده است. بر طبق عکس ثبت شده توسط جیمز وب، این کهکشان هنوز در مرحله گذار قرار دارد.

تصاویر جیمز وب از مشتری و شفق های قطبی آن

اتفاق‌های زیادی در سطح سیاره مشتری رخ می‌دهد:

• بادهای قدرتمند
• شفق‌های قطبی
• فشار و دمای بسیار بالا

تلسکوپ جیمز وب تصاویری زیبا و واضح از این سیاره ارسال کرده است. دانشمندان با مشاهده این تصاویر به سرنخ‌های جدیدی در مورد زندگی داخل سیاره مشتری پی خواهند برد. در این تصویر، جزییات جدیدی از این سیاره به تصویر کشیده شده است. همان‌طور که در تصاویر جدید مشاهده می‌شود، شفق‌های قطبی تا ارتفاعات بالای قطب‌های شمال و جنوب سیاره، گسترش یافته‌اند.

عکس ثبت شده توسط تلسکوپ وب از مرکز کهکشان فانتوم

آخرین عکس ثبت شده از عکس های تلسکوپ جیمز وب، مرکز کهکشان M74، یا کهکشان فانتوم، را نشان می‌دهد. در این تصویر واضح و دیدنی، رشته‌های باریکی از گاز و گرد و غبار در بازوهای مارپیچی از مرکز تصویر به سمت بیرون، مشاهده می‌شوند. فقدان گاز در منطقه هسته‌ای، منظره‌ای از خوشه ستاره‌ای در مرکز این کهکشان را نشان می‌دهد. M74، گروه خاصی از کهکشان‌های مارپیچی است که به عنوان «مارپیچی بزرگ» شناخته می‌شود. دلیل این نام‌گذاری آن است که بازوهای این کهکشان، برخلاف بازوهای نامنظم و تکه‌تکه برخی کهکشان‌های دیگر، بسیار مشخص و واضح هستند.

کهکشان فانتوم در فاصله ۳۲ میلیون سال نوری از زمین و روبه‌روی آن قرار گرفته است. این کهکشان به دو دلیل توجه بسیاری از ستاره‌شناسان را به خود جلب کرده است:

1. روبه‌روی زمین قرار گرفته است.
2. بازوهای مشخص و واضحی دارد.

‌‌M74 با استفاده از دوربین فروسرخ میانی (Mid-InfraRed Instrument | MIRI) تلسکوپ وب ، مطالعه شد. هدف از مشاهده این کهکشان، به‌دست آوردن اطلاعات جدیدی در زمینه چگونگی شکل‌گیری ستاره‌ها در آغاز جهان است. این مشاهده، بخشی از مشاهد‌ه‌های بزرگ‌تری است که توسط تلسکوپ هابل و دیگر تلسکو‌پ‌های زمینی تاکنون انجام شده است. مطالعه شکل‌گیری ستاره‌ها، سال‌ها قبل آغاز شده است، اما قابلیت جیمز وب در استفاده از طول‌ موج‌های بلندترِ فروسرخ، به ستاره‌شناسان این اجازه را می‌دهد که منطقه‌های تشکیل ستاره‌ها در کهکشان‌ها را به آسانی مشخص کنند. بنابراین، جرم و سن خوشه‌های ستاره‌ای با دقت زیادی اندازه گرفته می‌شوند.

مشاهدات هابل از M74، ناحیه‌های درخشان مشخصی به نام HII را نشان می دهد. همان‌طور که می‌دانیم تلسکوب هابل برای ثبت تصاویر مختلف از طول موج‌های مرئی و فرابنفش، استفاده می‌کند. بنابراین، دو تلسکوپ هابل و وب تکمیل‌کننده یکدیگر خواهند بود. دانشمندان با ترکیب کردن داده‌های به‌دست آمده از تلسکوپ‌های متفاوت در طول موج‌های مختلف، دید بسیار بهتری از اجرام آسمانی به‌دست آورده‌اند. ترکیب این داده‌ها، اطلاعات بسیار بیشتری در مقایسه با اطلاعات ثبت شده توسط یک تلسکوپ، به عنوان مثال تلسکوپ وب، به ستاره‌شناسان داده است.

نخستین عکس از عکس های تلسکوپ جیمز وب از جهان دور

برای نخستین بار، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ جیمز وب، تصویر مستقیمی از سیاره‌ای فراخورشیدی خارج از منظومه شمسی ثبت کرده‌اند.  سیاره فراخورشیدی، غولی گازی  است و سطح سنگی ندارد، بنابراین قابل سکونت نخواهد بود.

این تصویر با استفاده از چهار نوع فیلتر نوری ثبت شده و نشان‌دهنده آن است که چگونه تلسکوپ وب با دوربین فروسرخ خود، فراتر از منظومه شمسی را نشان می‌دهد. بنابراین، در آینده‌ نزدیک اطلاعات بسیار بیشتری از سیاره‌های فراخورشیدی به‌دست خواهد آمد. بر طبق گفته‌های ستاره‌شناسان، ثبت این تصویر، تحول عظیمی را در دنیای نجوم ایجاد می‌کند.

نام سیاره فراخورشیدی ثبت شده توسط وب، HIP 65426 b و جرم آن در حدود ۶ تا ۱۲ برابر جرم سیاره مشتری، است. همچنین، سن برآوردی این سیاره در حدود ۱۵ تا ۲۰ میلیون سال و بسیار جوان‌تر از زمین (۱۴/۵ میلیارد سال) است. ستاره‌شناسان، این سیاره را در سال ۲۰۱۷ با استفاده از تلسکوپ نصب شده در شیلی، کشف کردند. در آن زمان نیز عکس‌های ثبت شده از سیاره، با استفاده از طول موج‌های کوتاه فروسرخ انجام شد. اما، تلسکوپ وب برای ثبت عکس از این سیاره، از طول موج‌های بلندتر فروسرخ استفاده کرده است.

اگر فاصله زمین تا خورشید را برابر یک واحد در نظر بگیرید، فاصله سیاره HIP 65426 b از خورشید میزبانش در حدود ۱۰۰ واحد است. بنابراین، تلسکوپ وب به راحتی می‌تواند در تصویر ثبت شده، سیاره را از ستاره میزبان جدا کند. در تلسکوپ وب از دو دوربین فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانی استفاده شده است. این دوربین‌ها به دلیل تجهیزات به کار رفته در آن‌ها، نورهای دریافتی از ستاره‌ها را مسدود می‌کنند، بنابراین وب به راحتی عکس‌های مستقیمی از سیاره‌های فراخورشیدی مشخصی، مانند سیاره HIP 65426 b، ثبت خواهد کرد.

گرفتن عکس از سیاره‌های فراخورشیدی فرایندی بسیار چالشی است، زیرا ستاره‌ها نسبت به این سیاره‌ها بسیار درخشان‌تر هستند. سیاره HIP 65426 b در طول موج‌های فروسرخ نزدیک، در حدود ده هزار مرتبه از ستاره میزبان خود کم‌رنگ‌تر است. این عدد در طول‌ موج‌های فروسرخ میانی به حدود چند هزار می‌رسد. گفتیم در ثبت تصویر نشان داده شده در ادامه، از فیلترهای مختلفی استفاده شده است. سیاره در هر فیلتر به صورت حباب‌ نور با شکل‌ها مختلف، ظاهر می‌شود. این اتفاق به دلیل سیستم اپتیکی تلسکوپ وب است.

ستاره‌شناسان، از این تصویر به عنوان گنج فضایی یاد می‌کنند. این نکته را به یاد داشته باشید که این تصویر، نخستین تصویر مستقیم گرفته شده از سیاره فرازمینی نیست. اما عکس ثبت شده توسط وب، نشان‌دهنده ادامه راه این تلسکوپ برای جستجوی سیاره‌های فرازمینی است.

رتیل کیهانی

یکی از سری عکس های تلسکوپ جیمز وب، عکسی از سحابی رتیل است. تلسکوپ جیمز وب در روز ششم ماه سپتامبر سال ۲۰۲۲ میلادی، عکسی شگفت‌انگیز از هزاران ستاره‌ای که تاکنون مشاهده نشده‌اند، منتشر کرد. این ستارگان در سحابی رتیل قرار گرفته‌اند. نام رتیل برگرفته از شکل ظاهری رشته‌های گرد و غبار در این سحابی است. این سحابی یکی از سحابی‌های موردعلاقه ستاره‌شناسان برای مطالعه چگونگی شکل‌گیری ستارگان بوده است. تلسکوپ وب، نه‌تنها اطلاعاتی در مورد تشکیل ستارگان به ما می‌دهد، بلکه ساختار و ترکیب گاز و گرد و خاک سحابی را نیز با جزییات نشان می‌دهد.

این سحابی در فاصله ۱۶۱ هزار سال نوری از ما و در کهکشان ابر ماژلانی قرار دارد. به همین دلیل، سحابی رتیل یکی از بزرگ‌ترین و درخشان‌ترین نواحی شکل‌گیری ستاره‌ای در گروه کهکشانی نزدیک به کهکشان راه شیری است. این سحابی، خانه داغ‌ترین و سنگین‌ترین ستاره‌های شناخته شده است. در ثبت تصویر از این سحابی از سه دوربین فروسرخ وب با وضوح بالا استفاده شد. تصویر گرفته شده توسط دوربین فروسرخ نزدیک، شبیه خانه رتیل پوشیده شده با ابریشم است. در تصویر گرفته شده توسط دوربین فروسرخ نزدیک، حفره‌ای در مرکز سحابی دیده می‌شود. این حفره توسط تشعشعاتِ خوشه‌ای از ستارگان جوان و کلان‌جرم، خالی شده است و به صورت درخششی آبی‌رنگ در تصویر مشاهده می‌شود.

ستاره‌ای بسیار جوان در سحابی رتیل توسط طیف فروسرخ نزدیک تلسکوپ وب انتخاب و مطالعه شد. ستاره‌شناسان فکر می‌کردند سن این ستاره کمی بالاتر و در حال حذف حباب اطراف خود است. اما طیف فروسرخ نزدیک وب نشان داد که این ستاره جوان‌تر و ابر گرد و غبار را به دور خود حفظ کرده است. تصویر ثبت شده توسط دوربین فروسرخ میانی، ظاهر متفاوتی نسبت به تصویر ثبت شده توسط دوربین فروسرخ نزدیک دارد. دلیل این موضوع به تفاوت طول موج‌‌های استفاده شده در این دو ناحیه، مربوط می‌شود.

تصویر جدید جیمز وب از ستون های آفرینش

ضرب‌المثل معروف هندی می‌گوید، زیباترین چیزها در جهان، بهشت پرستاره بالای سر ما و احساس وظیفه درون ما است. در عمیق‌ترین قسمت سحابی عقابی و در فاصله حدود ۷ هزار سال نوری از زمین، سه ستون متشکل از گرد و غبار، معروف به ستون‌های آفرینش، وجود دارند. طول هر یک از این ستون‌ها در حدود ۵ سال نوری است. این ستون‌های باشکوه به دلیل داشتن دما و فشار مناسب، محل یکی از معجزه‌های کیهان،  یعنی تولد ستار‌های جدید، هستند. توده‌های گرد و غبار در طی میلیون‌ها سال، به دلیل نیروی جاذبه، در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و این ستون‌ها را تشکیل‌ داده‌اند.

موج ضربه‌ای شدیدی پس از تولد هر ستاره ایجاد می‌شود و قسمتی از گرد و غبار اطراف ستاره را حذف می‌کند. این ناحیه برای نخستین بار در سال ۱۹۹۵ میلادی توسط تلسکوپ فضایی هابل مشاهده شد و از آن به عنوان یکی از باشکوه‌ترین ناحیه‌های مطالعه شده توسط هابل، یاد می‌شود. تلسکوپ جیمز وب، ۲۷ سال پس از هابل، در روز ۲۲ اکتبر سال ۲۰۲۲ معادل ۲۹ مهر سال ۱۴۰۱ شمسی، تصویری بسیار واضح‌تر و شگفت‌انگیزتر از این ناحیه در سحابی عقاب، منتشر کرد. با مشاهده عکس‌های این ناحیه از فضا می‌توان کیهان را مکانی سرشار از زندگی، تولد و مرگ، دانست.

تصویر جیمز وب از ستون‌های آفرینش، جزییات بسیاری را نشان می‌دهد. گرد و غبار داخل این ستون‌ها نسبت به نور فروسرخ نزدیک، نیمه‌شفاف هستند. تاکنون، مدل‌های مختلفی برای تشکیل ستارگان، ارائه شده‌اند. این تصویر به دانشمندان در راستی‌آزمایی مدل‌های ارائه شده کمک بزرگی خواهد کرد. ناحیه‌های قرمزرنگی، مانند گدازه‌های آتشفشان، در انتهای ستون‌ها دیده می‌شوند. هنگامی که ستاره‌ای می‌شود، موادی گدازه مانند به سمت بیرون پرتاب می‌کند. این ستاره‌ها بسیار جوان و سن آن‌ها در حدود چندصد هزار سال است. به این نکته توجه داشته باشید که قرمز بودن این نواحی نشان‌دهنده وجود هیدروژن است.

هر نقطه نورانی در عکس، یک ستاره است. بنابراین ستاره‌های بسیاری در تصویر جدید جیمز وب، دیده می‌شوند. شاید از خود بپرسید چرا تعداد بسیار زیادی ستاره در این تصویر مشاهده می‌شوند. زیرا ستون‌های آفرینش به طور دقیق در صفحه کهکشان راه شیری، قرار گرفته‌اند. بنابراین، به طور مستقیم به تعداد بسیاری زیادی ستاره نگاه می‌کنیم. در این عکس و دیگر عکس های تلسکوپ جیمز وب، هیچ پس‌زمینه کهکشانی دیده نمی‌شود و تنها ستاره‌ها در تصاویر گرفته شده، دیده می‌شوند.

کشف متراکم ترین مکان در کیهان اولیه

چگونگی شکل گرفتن کهکشان‌ها در کیهان اولیه، هنوز یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های مطرح شده توسط دانشمندان است. دانشمندان با استفاده از مدل‌های کیهانی و عکس‌های گرفته شده توسط تلسکوپ‌های مختلف، به دنبال یافتن پاسخی مناسب برای این پرسش هستند. یکی از تازه‌ترین عکس‌های ارسال شده توسط تلسکوپ وب تا حدی به یافتن پاسخ مناسب برای این پرسش، کمک کرده است. قسمت بسیار کوچکی از کیهان اولیه در این تصویر، نشان داده می‌شود. این تصویر، اطلاعات جدیدی در مورد چگونگی اتصال خوشه‌های کهکشانی در کیهان اولیه به ما می‌دهد و در آن فرایند تشکیل خوشه‌های کهکشانی در اطراف کوازاری قرمزرنگ، نشان داده می‌شود. کوازار، نوعی هسته کهکشانی بسیار فعال و ناحیه‌ای فشرده با سیاهچاله‌ای کلان‌جرم، در مرکز کهکشان است.

سیاه‌چاله کلا‌جرم با بلعیدن گاز به اندازه‌ای درخشان می‌شود که درخشش ستاره‌های کهکشان را پوشش می‌دهد. کوازار نشان داده شده در تصویر وب در حدود ۱۱/۵ میلیارد سال قبل به وجود آمده است. این کوازار، سال‌ها قبل توسط هابل و تلسکوپ‌های دیگر مشاهده شده بود و ستاره‌شناسان فرض می‌کردند که کهکشان میزبان می‌تواند با شریکی نامرئی، ادغام شود. اما تلسکوپ وب به کمک نور فروسرخ نشان داد که کوازار مشاهده شده در مرکز یک کهکشان قرار ندارد، بلکه در ناحیه متراکمی متشکل از سه‌ کهکشان، قرار گرفته است. این سه کهکشان، با یکدیگر برهم‌کنش دارند. در حقیقت، کوازار قرمز، بخشی از نقطه متراکم تشکیل کهکشان است. همچنین، سه کهکشان با سرعت بسیار زیادی به دور یکدیگر می‌چرخند.

تشکیل ستاره جدید در ساعت شنی آتشین

تلسکوپ فضایی جیمز وب در تاریخ ۱۶ نوامبر سال ۲۰۲۲ میلادی تصویر جدید و رنگارنگی از گازهای کهکشانی به نام L1527 منتشر کرد. این تصویر شباهت بسیاری به کهکشان ساعت شنی دارد. ناحیه‌های آبی و نارنجی متشکل از گرد و غبار و گاز، پس از تشکیل ستاره‌های جدید در مرکز ساعت شنی، به بیرون پرتاب شده‌اند. ضخامت گرد و غبار در ناحیه‌ آبی در مقایسه با ناحیه نارنجی بسیار کمتر است. هرچه ضخامت لایه گرد و غبار بیشتر باشد، نور کمتری از آن عبور خواهد کرد.

خط تیره قرار گرفته در مرکز ساعت شنی، ستاره‌ را می‌پوشاند و اندازه آن در حدود اندازه منظومه‌شمسی است. این ناحیه، دیسکی متشکل از گرد و غبار و گاز است و ستاره‌ نو از آن تغذیه می‌کند. نور ستاره همانند نور لامپ، در بالا و پایین این دیسک مشاهده می‌شود. سن پیش‌ستاره‌ یا ستاره‌ تازه متولد شده، چند صد هزار سال است. شاید از نظر ناظر زمینی، این عدد بسیار زیاد به نظر برسد، اما این ستاره در مقایسه با استاندارهای کیهانی، کاملا جوان است. این ستاره‌ در مرحله صفر تکامل خود قرار دارد و قادر به تولید انرژی از طریق همجوشی هسته‌ای نیست. همچنین، ستاره‌ هنوز به طور کامل شکل نگرفته‌ و توده‌ای گازی با دمای بسیار بالا، با جرمی در حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد جرم خورشید است. توجه به این نکته مهم است که جرم این ستاره‌ با جذب گرد و غبار از دیسک گازی، افزایش می‌یابد.

کشف دورترین سیاهچاله کلان جرم فعال

محققان با استفاده از عکس های ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب توانستند دورترین سیاهچاله کلان جرم فعال را کشف کنند. کهکشان CEERS 1019 در حدود ۵۷۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ به وجود آمد و سیاهچاله مرکزی آن جرم کمتری نسبت به سیاهچاله‌های کشف شده دیگر در جهان اولیه دارد. تلسکوپ وب همچنین یازده کهکشان دیگر را که در حدود ۴۷۰ تا ۶۷۵ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ به وجود آمده‌ بودند را شناسایی کرد.

کهکشان CEERS 1019 به دو دلیل برای ستاره‌شناسان بسیار حائز اهمیت است:

• زمان به وجود امدن آن
• وزن نسبتا کم سیاهچاله آن

جرم این سیاهچاله در حدود ۹ میلیون برابر جرم خورشید و از سیاهچاله‌های کشف شده توسط تلسکوپ‌های دیگر در کیهان اولیه بسیار کوچک‌تر است. جرم این سیاهچاله‌های کشف شده به طور معمول بیشتر از یک میلیون برابر جرم خورشید است. بنابراین کشف آن‌ها به دلیل تشعشع نور روشن‌تر بسیار آشان‌تر خواهد بود. سیاهچاله کهکشان CEERS 1019 مشابه سیاهچاله مرکزی در کهکشان راه شیری است. جرم سیاه‌چاله مرکزی راه شیری در حدود ۴/۶ میلیون برابر جرم خورشید تخمین زده می‌شود.

چرایی و چگونگی به وجود آمدن سیاهچاله کهکشان CEERS 1019 در مدت زمان کوتاهی پس از تولد کیهان، هنوز موضوعی چالش‌برانگیز برای دانشمندان و محققان است. دانشمندان از قبل می‌دانستند که سیاهچاله‌های کوچک در کیهان اولیه به وجود آمده‌اند، اما عکس‌ های تلسکوپ جیمز وب به آن‌ها کمک کرد وجود این سیاهچاله‌ها را تایید کنند. نگاه کردن به این سیاهچاله بسیار دور با استفاده از تلسکوپ جیمز وب همانند نگاه کردن به داده‌های به‌دست آمده از سیاهچاله‌هایی در کهکشان‌های نزدیک کهکشان راه شیری است. در طیف به‌دست آمده از این سیاهچاله خط‌های طیفی زیادی برای تحلیل وجود دارند.

سوالی که ممکن است مطرح شود آن است که از طیف به‌دست آمده چه اطلاعاتی را می‌توان استخراج کرد. اطلاعاتی به‌دست آمده از این طیف عبارت هستند از:

• تشعشع تابیده شده از سیاهچاله و کهکشان مهمان را می‌توان از یکدیگر تشخیص داد.
• مقدار گاز بلعیده شده توسط سیاهچاله را می‌توان مشخص کرد و با استفاده از آن نرخ ستاره‌زایی در کهکشان را تخمین زد.

دانشمندان کشف کردند که کهکشان CEERS 1019 با تمام ظرفیت خود گاز می‌بلعد و هم‌زمان ستاره‌های نو خلق می‌کند. مشاهده ساختارهایی با این جزییات در تصاویری از فواصل بسیار دور چیزی نیست که ستاره‌شناسان به آن عادت داشته باشند. داده‌های به‌دست آمده از CEERS بسیار زیاد و وسیع است. پژوهشگران توانستند با استفاده از این داده‌ها یک جفت سیاهچاله دیگر را نیز شناسایی کنند. از میان آن‌ها سیاهچاله در کهکشان CEERS 2782 به راحتی قابل‌تشخیص بود.

از آنجا که هیچ گردوغباری دید تلسکوپ جیمز وب را مسدود نکرده است، پژوهشگران بلافاصله توانستند سن سیاهچاله در کهکشان CEERS 2782 را تعیین کنند. این سیاهچاله ۱/۱ میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ به وجود آمد. دومین سیاهچاله در کهکشان CEERS 746 کمی زودتر و یک کیلیارد سال پس از بیگ‌بنگ تشکیل شد. این دو سیاهچاله نیز همانند سیاهچاله کهکشان CEERS 1019 سبک‌وزن هستند. جرم‌ آن‌ها ۱۰ میلیون برابر جرم خورشید است.