أبريل 1990، تلسكوب هابل الفضائي (HST) يحمل رغبة الشعب في استكشاف الكون، وأخيرا بنجاح الى الفضاء. ولكن كما هو الحال مع كل الأشياء العظيمة، مثل، لم يكن من السهل HST قبل إنجازات له أشياء عظيمة.

تلسكوب هابل الفضائي. | المصدر: ESA، NASA، أليكس Gerst

في الواقع، بعد أن أطلقت تعرض لأزمة كبيرة: الصور لقطات ظهر مشكلة خطيرة، إلا أن الصورة كلها غامض! هذه العيوب البصرية الخطيرة المعروفة باسم انحراف كروية . خلال تلك الفترة، فإنها تصبح هدفا رئيسيا من وسائل الإعلام لمخطوطات الكتابة. ولكن سرعان ما سوف ناسا ارسال رواد فضاء الذهاب إلى مهمة الفضاء، لإصلاح تلسكوب، نجحنا في استعادة سمعتها.

تلسكوب الفضاء هابل بعد إطلاق الصورة غامض لقطات جودة الخلفي (من اليسار) مباشرة بعد إصلاح.

وفي عام 1995، قدم قائد الفريق HST روبرت وليامز محاولة جريئة جدا في ذلك الوقت على ما يبدو. قرر أن لا تلسكوب في المنطقة الكائن. إذا كنت رفع دبوس، ثم يريد وليامز لمنطقة السماء لاحظ فقط إبرة مثل الحجم. من كان يظن، تماما مثل العودة في هذا الحجم التصحيح، HST تراه هو مشهد مروع:

هابل في الفضاء السحيق. | المصدر: NASA / ESA

في عام 1925، والملاحظات ادوين هابل تخبرنا أن مجرة درب التبانة ليست المجرة الوحيدة في الكون. القبض على تلسكوب هابل الفضائي هذه الصورة يخبرنا بأن الكون من المجرات أكثر مما كنا نظن. ومنذ ذلك الحين، بدأنا في فهم ببطء أفضل من تشكل المجرات وتطورها، فضلا عن تاريخ الكون. وهذه ليست سوى واحدة من العديد من المساهمات التي تقدمها HST في السنوات 28 الماضية.

اليوم نحن نعرف أن هناك نحو 200 مليار نجم في مجرة درب التبانة، شمسنا هي مجرد واحدة من النجوم، ولا شيء خاص. درب التبانة نفسها، ولكن أيضا العديد من المجرات في شكل مختلف.

درب التبانة وكبير، وسحابة ماجلان الصغيرة. | المصدر: مارك ماكجي

الكون مما كنا نظن أنه سيكون أكثر من الأغنياء، حتى قوية مثل تلسكوب هابل الفضائي، ويمكن الكشف عنها يقتصر معلوماتنا. من أجل رسم صورة كاملة للكون، ونحن بحاجة لبناء أنواع مختلفة من التلسكوبات، ومراقبة عند أطوال موجية مختلفة. أحيانا تحتاج إلى تلسكوب لإطلاق في الفضاء، لأن عوامل أخرى، والغلاف الجوي والاضطراب في الغلاف الجوي والجزيئات الأخرى يمكن أن تتداخل مع ملاحظاتنا على الأرض.

نحن بحاجة لإطلاق تلسكوب في الفضاء هناك سبب مهم، هو أن الغلاف الجوي للأرض ليست على جميع الأطوال الموجية غير شفافة. سوف الإشعاع الكهرومغناطيسي يكون بعض من الغاز في الغلاف الجوي (مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، والأكسجين) التفكير والاستيعاب. بعض الإشعاعات قد تصل إلى الأرض عبر الغلاف الجوي، مثل مرئي (لذلك يمكن أن أعيننا رؤية النجوم في الليل) و موجات الراديو (من قبل الفرقة الراديو، يمكن للعلماء تتبع كيفية تسريع الإلكترونات، وتوزيع الهيدروجين في الكون). وبعض موجات عالية الطاقة، مثل أشعة غاما (في النجوم النيوترونية، السوبرنوفا وبيئات متطرفة أخرى سوف يكون هناك الكثير من أشعة غاما الإشعاع)، أشعة X- (المواد من جسم ساخن، أو الوقوع في حفرة سوداء) سيتم حظر من الغلاف الجوي، فمن الضروري أن نلاحظ في الفضاء، مثل الشهير فيرمي أشعة غاما تلسكوب الفضاء، شاندرا X- تلسكوب الفضاء راي.

جو الأرض يسمح سوى جزء من الموجات الكهرومغناطيسية تصل إلى الأرض، لذلك نحن بحاجة الى بعض تلسكوب المطلقة في الفضاء. | المصدر: مارك McCaughrean

HST الملاحظة الرئيسية الفرقة الطول الموجي المرئي والأشعة فوق البنفسجية، بما في ذلك موجات الأشعة تحت الحمراء من الكسر. في الواقع، وقد لاحظ العلماء الفرقة الأشعة تحت الحمراء (الفرقة بين الصورة أعلاه في الظاهر والطائرات) مهتم جدا، والتي ستكون أيضا جيمس ويب تلسكوب الفضاء (JWST) هي فرقة المراقبة الرئيسية. خلفا لHST، JWST نفس المعاناة الطويلة، من المقرر في البداية لإطلاقها في عام 2018، ولكن لأسباب مختلفة، كانت الخطة أن يتم تأجيلها إلى 2021.

"آلة الزمن" --JWST

اليسار: تلسكوب هابل الفضائي (HST)؛ الأيمن: تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). | المصدر: NASA / ESA / CSA

JWST المرآة الأولية قطرها 6.5 متر (في المقابل، فقط 2.4 متر HST)، وعناصر العدسة 18، فقط نصف وزن HST (يزن 6 طن فقط). من أجل مراقبة دون عائق، يجب تشغيل JWST في درجات حرارة منخفضة جدا (233 درجة تحت الصفر). العلماء استخدام قناع كبير (مصنوعة من فيلم معدنية رقيقة جدا، وحجم ملعب تنس، على بعد متر 22) للقيام بذلك، فمن الممكن لمنع أشعة الشمس.

العلماء عدسة JWST في غرفة باردة العملاقة للاختبار للتأكد من أنه عندما يدخل العدسة من درجة حرارة الغرفة إلى درجة حرارة منخفضة ليست مشوهة. | المصدر: وكالة ناسا

ويحتاج العلماء العديد من الصكوك كبيرة تجميعها ووضعها في غرفة باردة لفحصها باستمرار لضمان أن تكون في درجة حرارة منخفضة جدا في فراغ للعمل بشكل صحيح. وإليك صورة تظهر وجوه JWST ومددت تماما. وسيكون مرصد مساحة كبيرة.

توسعت بشكل كامل JWST.

JWST هو كبير جدا، لذلك نحن لا يمكن إطلاقه مباشرة، فإنه يجب أن يطوى وتعبئتها ووضع في وعاء. ثم إعادة المنبعثة إلى نقطة لاغرانج 1.5 مليون كيلومتر من الأرض (L2)، وفقط 1 (150 مليون كيلومتر) من المسافة بين الأرض والشمس. وهذه نقطة مستقرة نسبيا، الوسائل التي JWST ستتبع معا الأرض، ثورة واحدة حول الشمس في السنة. (بدلا من أن تكون HST، حول الأرض فوق الأرض حول كم 570.) وهذا جانب واحد من واقي من الشمس سوف نشير إلى الأرض والشمس، وعلى الجانب الآخر من منظار سيتم تبريده.

JWST إلى أن تنتقل إلى L2. | المصدر: شركة نورثروب غرومان

عند وصوله أخيرا JWST L2، فإنه سيتم نشرها بالكامل، والذي يستغرق وقتا طويلا (الفيديو أدناه) لمدة 15 يوما:

لماذا JWST؟

لماذا العلماء اهتماما خاصا في ظاهرة العصابات الأشعة تحت الحمراء؟ في ما يلي هذا الرقم، يمكننا أن نرى أن الطيف الكائن عند درجات حرارة مختلفة:

المصدر: مارك McCaughrean

درجة حرارة نجم قزم أحمر حوالي 3000 درجة (منطقة منحنى الزرقاء على الخريطة)، يمكننا أن نرى أنه يشع كمية كبيرة من الضوء المرئي (في المنطقة الزرقاء في قوس قزح). عندما يتم خفض درجة حرارة الجسم تدريجيا (كما هو موضح من قبل الأخضر والأحمر ومنطقة زرقاء داكنة)، لدينا ضوء تقريبا لا مرئية، تحرير الكائن أطول من الطول الموجي للضوء. لذلك، إذا كنا نريد لدراسة الظواهر انخفاض درجات الحرارة، ونحن بحاجة للوصول الى الأشعة تحت الحمراء.

في الصورة أدناه، الجانبين الأيسر والأيمن من الصورة يبدو مختلفا جدا، ولكن في الحقيقة هم سديم كارينا.

كارينا سديم تحت (يسار) المرئية والأشعة تحت الحمراء (يمين) في. | المصدر: .. NASA / ESA / M ليفيو وهبل 20 الذكرى فريق (مؤسسة العلوم التلسكوبية) NASA / ESA / M ليفيو وهبل فريق الذكرى 20 (مؤسسة العلوم التلسكوبية)

الرقم على اليسار يمكننا أن نرى بوضوح مجموعة من الغاز الكثيف والغبار، ونحن غير قادرين على مراقبة ولادة النجوم في الداخل سوف تكون خفيفة حيث مرئية. لذلك، نحن بحاجة إلى مساعدة من الأشعة تحت الحمراء. هناك سببان: الأول، لأن درجة حرارة أقل من السديم، والثاني هو الكثير من الغبار أن معظم المنطقة حجب الضوء. إذا نلاحظ الفرقة الأشعة تحت الحمراء القريبة، سترى العديد من النجوم ولدت في هذه المنطقة (على اليمين). استكشاف تشكيل وتطور النجوم والكواكب هي واحدة من الأهداف الرئيسية للبحوث من JWST.

يرتبط سبب آخر لماذا نحن بحاجة JWST مع الصورة أدناه:

المصدر: NASA / ESA / تيبليتز وآخرون.

ومنذ ذلك محاولة لعام 1995، أجرت HST عدد من مراقبة الفضاء العميق بعد. هذه الصورة أعلاه هي مشهورة الترا الصورة ديب الميدان. يوضح الشكل عدد كبير من المجرات بعيدا عنا هو كبير أقرب، أبعد قليلا بعيدا عنا.

انتشار الضوء يستغرق وقتا طويلا، لذلك نحن ننظر أبعد، نيابة عن ما نراه هو أكثر من بدايات الكون. منذ توسع الكون، ولدت تلك ضوء في الكون في وقت مبكر من الإشعاع النجمي، في حين يصل إلى الأرض، ويمتد من الطول الموجي للضوء، ونحن نقول الفاتح الانزياح نحو الأحمر A.

المصدر: مارك McCaughrean

عندما الانزياح نحو الأحمر من 3 (ض = 3)، ونحن أشار إلى أن 110-120000000 سنوات مضت الكون. عندما الانزياح نحو الأحمر من 10 (ض = 10)، ونحن نرى بعد بضع مئات من ملايين السنين ولادة الكون، وهذا هو، عندما بدأت أولى النجوم والمجرات لتشكيل. ولذلك، فإننا بحاجة إلى بناء "آلة الزمن" - وهو تلسكوب الأشعة تحت الحمراء لاستكشاف أكثر من عشرة مليارات سنة مضت الكون.

JWST يشبه "آلة الزمن" لنرى ماذا سيحدث بعد ولادة الكون مليارات السنين. | المصدر: وكالة ناسا

من أول ضوء للبحث عن ولادة وتطور المجرات في الكون، من ولادة النجوم وأنظمة الكواكب الأولية لفهم ومن ثم لمراقبة أصل الأنظمة الكوكبية والحياة، وسوف JWST تعطينا فهما جديدا تماما لكون المعرفة.

2021، عندما الإطلاق الناجح لJWST ستفتح عهدا جديدا في علم الفلك.