حقائق حول قدرات تلسكوب جيمس ويب ومهمته العلمية

بعد نصف عام من إطلاق تلسكوب جيمس ويب إلى الفضاء، تم إطلاق أول صورة ملونة للتلسكوب البالغ الدقة. الباحثون أبدوا حماستهم لهذه الصورة، وسيتم اليوم الثلاثاء (12 يوليو/ تموز 2022) نشر المزيد من الصور. إليك بعض الحقائق عن هذا التلسكوب الضخم، والذي اعتبره البعض معجزة هندسية.
كيف تم بناء تلسكوب جيمس ويب؟
يتكون قلب التلسكوب من مرآة مقعرة قطرها ستة أمتار ونصف، تتألف من 18 مرآة سداسية. وهي مصنوعة من البريليوم المعدني النادر وتم طلاؤها بالذهب للانعكاس الأمثل للأشعة تحت الحمراء القادمة من أعماق الكون.
بالإضافة إلى ذلك، تم اضافة مجسات دقيقة إلى التلسكوب، والتي تخدم بشكل أساسي غرضين هامين هما: التقاط صور لأجسام في الفضاء وتحليل الإشعاع باستخدام التحليل الطيفي من أجل فهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الكونية.
يتم حماية المرآة والمجسات الحساسة من الحرارة بواسطة درع خاص من خمس طبقات، والذي يشبه الشراع ويمكن تمديده إلى حجم ملعب تنس. ويتكون من أغشية شعر رقيقة مصنوعة من مادة "الكابتون"، وهي مادة معروفة بمقاومتها للحرارة والبرودة. وهذا هام جدا لأن جانب الدرع المواجه للشمس تصل درجة حرارته إلى 110 درجة حرارة والجانب الآخر تصل درجة برودته إلى حوالي 235 درجة تحت الصفر.
كما أن التلسكوب يتوفر على أنظمة إمدادات الطاقة والدفع والاتصالات والتوجيه ومعالجة البيانات يبلغ وزنها إلى حوالي حافلة مدرسية.
رحلة التلسكوب من المختبر إلى مداره في الفضاء
تم وضع التلسكوب في مدار على بعد أكثر من مليون كيلومتر ونصف من الأرض، أي حوالي أربعة أضعاف المسافة التي يبعدها القمر عن الأرض. وبعكس سابقه التلسكوب هابل، لا يدور التلسكوب جيمس ويب حول الأرض، ولكن حول الشمس. استغرق بناء وتجهيز التلسكوب ما يقرب من شهر للسفر إلى وجهته، والمعروفة باسم نقطة لاغرانج الثانية ، أو L2. وهي نقاط مميزة في ميكانيكا الأجرام السماوية وهي النقاط التي ينعدم عندها تأثير جاذبية جرمين سماوين كبيرين على جسم ثالث في العادة أصغر حجما مما يجعل حركته تتبع حركة الجسمين الكبيرين.
رياضيا تعتبر نقاط لاغرانج حلول مسألة حركة ثلاثة أجسام تحت فعل الجاذبية بينهم. حيث أن هناك خمسة نقاط من هذا النوع وبالنسبة للأرض والشمس وأي جسم ثالث مثل قمر صناعي أو مركبة فضائية هناك 3 نقاط مهمة يرمز لها عادة ب L1 و L2 و L3.
واستغرق تجهيزه شهورا طويلة. وإذا كان لا يزال من الممكن إصلاح هابل من قبل رواد الفضاء، فإن تلسكوب ويب بعيد الآن عن الأرض لدرجة أن البشر لم يصلوا إلى هناك.
ما هي مهمة التلسكوب؟
يستكشف التلسكوب الأيام الأولى للكون، قبل حوالي 13.8 مليار سنة وبعد بضع مئات من ملايين السنين من الانفجار العظيم. يتوقع علماء الفلك استخلاص استنتاجات حول تكوين النجوم والمجرات الأولى. بالإضافة إلى ذلك، يقوم التلسكوب بمسح الفضاء بحثا عن الحياة في الكواكب البعيدة، أي الكواكب خارج النظام الشمسي، ومكوناتها الجيولوجية.
تكمن قوة تلسكوب ويب في استخدامه الأشعة تحت الحمراء. ففي حين أن هابل يعمل في الغالب مع الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، فإن الأشعة تحت الحمراء لتلسكوب ويب يمكن أن تخترق الكون بسهولة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لعلماء الفلك النظر إلى ماضي حركة النجوم باستخدام الأشعة تحت الحمراء. وسيدرس تلسكوب ويب أيضا المريخ وقمر المشتري يوروبا، المحاط بغطاء جليدي بنوع من التفصيل. التقط جيمس ويب بالتحليل الطيفي، وهي تقنية يُحلل من خلالها الضوء من شأنها الكشف عن معلومات مفصلة عنالأجسام الفضائية، صورة لكوكب WASP-96 b الغازي العملاق الذي اكتُشف سنة 2014.
ويبعد هذا الكوكب نحو 1.150 سنة ضوئية عن الأرض، ويعادل حجمه نحو نصف حجم كوكب المشتري، فيما يدور حول نجمه في غضون 3.4 أيام فقط.
والتقط جيمس ويب كذلك صورة لخماسية ستيفان، وهي مجموعة مجرات تبعد 290 مليون سنة ضوئية عن الأرض. وأشارت وكالة ناسا إلى أنّ أربعاً من المجرات الخمس الموجودة في خماسية ستيفان "محجوزة ضمن صدمات قريبة ومتكررة".
وربما أكثر الصور انتظاراً هي صورة التقطها التلسكوب باستخدام عناقيد مجرية أمامية تسمى SMACS 0723 كنوع من العدسة المكبرة الكونية للمجرات البعيدة والضعيفة جداً خلفه.
وتستخدم هذه التقنية المعروفة بتسمية "عدسة الجاذبية" كتلة المجرات الأمامية لإبعاد ضوء الأجسام إلى خلفها على غرار ما يحصل في النظارات.
كم من الوقت استغرق تطوير تلسكوب ويب؟
كان لدى علماء الفلك بالفعل فكرة لإنشاء خليفة لتلسكوب هابل الفضائي الذي لا يزال نشطا حاليا في مرحلة التسعينات. بدأ البناء في عام 2004. تم تأجيل إطلاق تلسكوب ويب إلى الفضاء، والذي كان مخططا له في الأصل في عام 2007، عدة مرات، إل أن تم اطلاقه بنجاح في 25 ديسمبر 2021.
وعمل أكثر من عشرة آلاف شخص في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وأوروبا لصنع هذا التلسكوب، وتم رصد ميزانية له إلى حوالي عشرة مليارات دولار عبر ميزانيات خاصة عبر ناسا ووكالة الفضاء الكندية CSA ووكالة الفضاء الأوروبية ESA إلى وشارك أيضا الاشراف التقني معهد ماكس بلانك لعلم الفلك وجامعة كولونيا والعديد من الشركات الألمانية. ومن المتوقع أن تستمر رحلته عبر الفضاء إلى 20 عاما.