إضاءة دبي

(SeaPRwire) –   الأعياد الرابعة ليست عادة أسباب للاحتفال. ولكن في حالة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، الذي تم إطلاقه في 25 ديسمبر 2021، يرمز هذا العيد إلى تحول مهم.

حتى الآن، كان JWST في وضع الاكتشاف. تم تطويره على مدار جيل ب تكلفة ، وهو التلسكوب الأكثر قوة في التاريخ، قادر على مراقبة المسافات ومستويات التفصيل بلا سابق.

لكن كما هو الحال مع أي أداة علمية جديدة كبيرة، احتاج علماء الفلك إلى رؤية JWST تعمل قبل أن يتمكنوا من الإجابة على السؤال الأساسي الذي سيحريك البحث على مدار عقود قادمة: كم من كوننا يمكننا رؤيته؟

يبني JWST على التقدم الذي أحرزه تلسكوب هابل الفضائي منذ إطلاقه في عام 1990. يراق هابل الفضاء أساسًا من خلال المنطقة المرئية من طيف الضوء — الجزء الذي تطورت أعيننا ليراه. JWST، ومع ذلك، يرى أساسًا في الأطوال الموجية تحت الحمراء، مما يسمح له باختراق الغبار الكوني، مراقبة الأجسام الأكثر برودة، والنظر إلى الكون المبكر.

لأن سرعة الضوء محدودة، فإن مراقبة الأجسام في مسافات أكبر وأكبر يعني رؤية أبعد وأبعد في الماضي. و لأن توسيع الكون — توسيع الفضاء نفسه — قد طالت الضوء المرئي من الأجسام الأكثر بعدًا إلى الأطوال الموجية تحت الحمراء، يمكن لـ JWST البحث عن المصادر الأولى للضوء، حوالي 100 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.

أربع حدود

إدوين هابل، عالم الفلك الأمريكي واسم تلسكوب هابل الفضائي، قال في عام 1936 أن «تاريخ الفلك هو تاريخ الحدود المتنامية». حددت هيئة ناسا، بمساعدة الوكالة الأوروبية للفضاء والوكالة الكندية للفضاء، أربع حدود من هذا النوع — حدود تم تصميم JWST لمعبرها.

الأول هو الحدود التي اجتازها جاليليو في أوائل القرن السابع عشر، عندما أشار أنبوب منظور بدائي (الذي نسميه تلسكوب) إلى السماء الليلية واجتاز الفجوة القديمة التي لم تكن قابلة للعبور من قبل بين الأرضي والسمائي. من خلال اكتشاف أدلة على أن الأرض تدور حول الشمس، وليس العكس، أعاد جاليليو تشكيل الأرض ضمنياً كعضو آخر فقط في نظام الكواكب.

الآن، بفضل JWST، يأتي التاريخ العميق للنظام الشمسي إلى الوضوح. من خلال دراسة الكيمياء السطحية ل数十 الأجسام الجليدية بعيدة جدًا وراء نبتون، الكوكب الأكثر بعدًا، يمكن لبحثاء JWST تتبع نشأة وتطور النظام الشمسي ككل. في الوقت نفسه، اكتشاف الماء بين الكويكبات — حزام من «الحطام» بين مدارات جوفيتر والمريخ — يرفع إمكانية أن المذنبات لم تكن الأجسام الوحيدة التي زرعت الغلاف الجوي البدائي للأرض بمكونات الحياة.

لكن شمسنا مجرد نجم واحد. وراء أفق النظام الشمسي تكمن مئات البلايين من النجوم الأخرى في مجرتنا درب التبانة، العديد منهم يحتوي على أنظمة كواكب. يستخدم علماء الفلك JWST لاختبار أنظمة في مراحل مختلفة من التطور — من «النجوم البدائية» البدائية التي تجمع لأول مرة الغاز والغبار الذي سيتجمع في نهاية المطاف إلى قرص من الأجسام المتدثرة، إلى أنظمة كواكب ناضجة تمامًا مثل نظامنا. أو بخلاف نظامنا.

اكتشف JWST، في أنظمة كواكب واحدة بعد أخرى، نوعًا من الكواكب غريبة عن نظامنا. تم تقسيم نظامنا تاريخيًا إلى فئتين: العوالم الكبيرة الغازية (جوفيتر، زحل، يورانوس، نبتون) والصخور الصغيرة (عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ). ولكن بفضل JWST، نعلم الآن أن الأنظمة الكواكب الأخرى تشمل متغيرات يسميها علماء الفلك نبتون صغير (غاز يحيط بوسط صخري) أو أرض فائقة (ربما نبتون صغير سابقًا تخلص من غلافه الجوي).

لكن درب التبانة مجرد مجرة واحدة. وراء هذا الأفق — كما اكتشف هابل العالم الفلكي بنفسه في عشرينيات القرن الماضي — تكمن مجرات أخرى. كما هو الحال مع الأنظمة الكواكب في درب التبانة، يستخدم علماء الفلك JWST لاختبار مجرات عبر الكون التي تمر بمراحل مختلفة من التطور، من سحابات الغاز، إلى اصطدامات سحابات الغاز، إلى ولادات النجوم، إلى موت النجوم. قد تساعد بعض هذه الموتات — النجوم المتفجرة أو سوبرنواف — في شرح مشكلة تُحير علماء الفلك منذ نصف قرن: يبدو أن الكون يحتوي على غبار أكثر مما يمكن لعلماء الفلك أن يفسروه، ولكن هذا الغبار يجب أن يأتي من مكان ما. هل يمكن أن يكون المصدر سوبرنواف؟ كانت الدراسات الأولية واعدة.

توفر سوبرنواف نفسها دليلًا آخر على تطور الكون. يعلم العلماء منذ الخمسينيات من القرن الماضي أن الأجيال المتعاقبة من سوبرنواف، بسبب القوى النووية الحرارية التي تمزق ويعيد ترتيب الكتل البنائية الأساسية للمادة، تخلق عناصر أثقل وأثقل. منذ نشأته، كان الهدف النهائي لـ JWST العثور على المجرات الأولى «نقية» خالية من جميع العناصر إلا الهيدروجين والهيليوم. لتحقيق ذلك، يجب على JWST معبرة الحدود التي لم يستطع تلسكوب هابل الفضائي المرئي عبورها: حد يبلغ حوالي مليار سنة بعد الانفجار العظيم.

حتى الآن، تمكن JWST من مراقبة المجرات، سوبرنواف، والثقوب السوداء حتى 300 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. على الرغم من أن هذا قد يبدو فترة طويلة، إلا أنه مجرد نقطة صغيرة في كون يبلغ عمره 13.7 بليون سنة.

وبعد ذلك، يبدأ بحثاء JWST للتو. يتوقعون أن يستمر مشروع JWST حتى منتصف العقد 2040. هذا الكثير من الأعياد الإضافية. يجب أن نأمل أن تكون جميعها تستحق الاحتفال كما هو الحال مع هذا.