تلسکوپ فضایی جیمز وب نخستین تصاویرش را ثبت کرد

امیر نیک‌رو

۲۳ بهمن ۱۴۰۰ | ۱۸:۳۰ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۴ دقیقه

نخستین تصویر تلسکوپ فضایی جیمز وب از کیهان

تلسکوپ فضایی جیمز وب که در حال تکمیل مرحله‌ی اول فرآیند چند ماهه‌ی تراز کردن آینه‌ی اصلی رصدخانه با استفاده از دوربین نزدیک فروسرخ (NIRCam) است، نخستین عکس‌های خود را به زمین فرستاد.

فرآیند هم‌ترازی یک فرآیند دشوار و دقیق است که نیاز به کنترل همه‌ی جوانب دارد. در ابتدا تلسکوپ تصاویر دقیقی ثبت نمی‌کند، بلکه تیم مأموریت می‌کوشد با استفاده از هدفی مشخص که ستاره‌ی درخشان HD 84406 درنظر گرفته شده است، هر یک از اجزای هجده‌گانه‌ی آینه‌ی اصلی را هم‌تراز کند تا در نهایت به یک آینه‌ی یکپارچه تبدیل شوند.

در فاز نخست هم‌ترازی چالش تیم مأموریت وب دو جنبه داشت: اول تأیید کند که NIRCam آماده‌ی جمع‌آوری نور از اجرام آسمانی است و سپس تأیید اینکه نور رسیده به هر یک از ۱۸ بخش آینه‌ی اصلی از یک ستاره می‌آیند. نتیجه یک تصویر موزاییکی از ۱۸ نقطه‌ی پراکنده‌ی تصادفی از نور ستاره‌ای است که حاصل بخش‌های جداگانه و تراز نشده‌ی آینه هستند و همه نور ستاره‌ی یکسانی را به آینه‌ی ثانویه‌ی وب و سپس به آشکارسازهای دوربین نزدیک فروسرخ بازتاب می‌دهند.

چیزی که شبیه یک تصویر ساده از نور ستارگان تار به‌نظر می‌رسد، اکنون مبنایی برای تراز و فوکوس کردن تلسکوپ شده است تا وب بتواند در تابستان پیشِ رو مناظر بی‌مانندی از کیهان ارائه دهد. طی حدود یک ماه آینده، تیم وب به‌تدریج بخش‌های آینه را تنظیم می‌کند تا زمانی که ۱۸ تصویر به یک نقطه تبدیل شوند.

در طول همین فاز اولیه‌ی هم‌ترازی بود که جیمز وب یک سلفی فضایی هم گرفت. «مارسیا ریکه» (Marcia Rieke) پژوهشگر اصلی ابزار NIRCam و استاد نجوم دانشگاه آریزونا گفت: «همه‌ی اعضای تیم وب، از اینکه چگونه نخستین گام‌های گرفتن عکس و تراز کردن تلسکوپ به‌خوبی پیش می‌رود، به وجد آمده‌اند. ما از دیدن اینکه نور مسیرش را به سوی NIRCam پیموده است، بسیار خوشحالیم.»

بخشی از تصویر موزاییکی ثبت شده توسط جیمز وب
Credit: NASA

در طول فرآیند ثبت تصویر که از ۲ فوریه (۱۳ بهمن) آغاز شد، وب به ۱۵۶ موقعیت مختلف در اطراف مکان پیش‌بینی شده‌ی ستاره جهت‌گیری کرد و با استفاده از ۱۰ آشکارساز دوربین نزدیک فروسرخ، ۱۵۶۰ تصویر با استفاده ثبت کرد که ۵۴ گیگابایت داده‌ی خام را شامل می‌شد. کل این فرآیند نزدیک به ۲۵ ساعت طول کشید اما رصدخانه تنها در شش ساعت و ۱۶ نورگیری اول توانست ستاره‌ی هدف را در هر یک از بخش‌های آینه‌ای خود پیدا کند.

سپس این تصاویر در کنار هم قرار گرفتند تا یک تصویر موزاییکی بزرگ و یکتا تولید کنند که امضای هر بخش آینه‌ی اصلی را در یک قاب نمایش می‌دهد. تصاویر نشان داده شده در اینجا تنها بخش مرکزی تصویری موزاییکی بزرگ‌تر هستند؛ تصویری عظیم که بیش از ۲ میلیارد پیکسل دارد.

«مارشال پرین» (Marshall Perrin) دانشمند پروژه‌ی وب و ستاره‌شناس مؤسسه‌ی علمی تلسکوپ فضایی گفت: «این جست‌وجوی اولیه، منطقه‌ای به اندازه‌ی ماه کامل را پوشش می‌داد زیرا نقاط هر بخش به‌طور بالقوه می‌توانستند در آسمان پخش شده باشند. گرفتن این حجم داده درست در روز نخست، نیازمند انجام همه‌ی عملیات علمی وب و سیستم‌هایی پردازش داده‌ها روی زمین بود که از همان ابتدا به راحتی با رصدخانه در فضا ارتباط داشتند. و سرانجام ما در همان اوایل جست‌وجو نور ستاره را از همه‌ی ۱۸ بخش و بسیار نزدیک به مرکز پیدا کردیم. این یک نقطه‌ی شروع عالی برای فرآیند هم‌ترازی آینه است.»

تصویر هجده‌گانه‌ی ستاره‌ی درخشان HD 84406 در فرآیند هم‌ترازی جیمز وب؛ هر نقطه تصویر در یکی بخش از آینه‌ی اصلی است.
Credit: NASA

«لی فاینبرگ» (Lee Feinberg) مدیر بخش تلسکوپ نوری وب در مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا هم درباره‌ی مراحل اولیه‌ی هم‌ترازی آینه‌ی اصلی خاطرنشان کرد: «هر نقطه‌ی منحصربه‌فرد قابل مشاهده در تصویر موزاییکی، یک ستاره است که توسط هر یک از ۱۸ بخش آینه‌ی اصلی وب به تصویر کشیده شده است. گنجینه‌ای از جزئیات که کارشناسان و مهندسان اپتیک از آن برای تراز کردن کل تلسکوپ استفاده می‌کنند. این عملیات، موقعیت‌های هم‌ترازی پس از استقرار هر بخش آینه را تعیین می‌کند که نخستین گام حیاتی در تراز کردن کل رصدخانه برای آغاز عملیات علمی است.»

NIRCam حسگر جبهه‌ی موج رصدخانه و یک تصویرگر کلیدی است. این ابزار از این جهت برای استفاده در مراحل تراز اولیه‌ی وب انتخاب شده است زیرا دارای میدان دید وسیع و قابلیت منحصربه‌فردی برای عملکرد ایمن در دماهای بالاتر نسبت به سایر ابزارها دارد. همچنین دارای اجزای سفارشی شده‌ای است که به‌طورخاص به این فرآیند کمک می‌کنند.

قطعات مجزای آینه‌ی جیمز وب
Credit: NASA

نیرکم تقریبا در کل فرآیند هم‌ترازی آینه‌های تلسکوپ استفاده خواهد شد. اما توجه به این نکته مهم است که NIRCam در هنگام ثبت این تصاویر مهندسی اولیه، بسیار بالاتر از دمای ایدئال خود عمل می‌کند و به همین دلیل می‌توان ناهنجاری‌های دیداری را در تصویر موزاییکی مشاهده کرد. اما به‌تدریج تأثیر این ناهنجاری‌های تصویری به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد زیرا وب به دمای عملیاتی برودتی ایدئال خود نزدیک می‌شود.

«مایکل مک‌الوین» (Michael McElwain) دانشمند پروژه‌ی وب هم گفت: «پرتاب وب به فضا یک رویداد هیجان‌انگیز بود اما برای دانشمندان و مهندسان اپتیک، این یک لحظه‌ی اوج محسوب می‌شود که نور یک ستاره راه خود را با موفقیت از میان سیستم و به سوی یک آشکارساز طی می‌کند.»

با پیشروی عملیات هم‌ترازی وب، تصاویر این رصدخانه‌ی فضایی به‌تدریج واضح‌تر و پر از جزئیات می‌شوند زیرا سه ابزار دیگر آن هم به دمای عملیاتی کرایوژنیک (برودتی) مورد نظر خود می‌رسند و شروع به گرفتن داده‌ها می‌کنند.

انتظار می‌رود که نخستین تصاویر علمی در تابستان به نمایش درآید. اگرچه این لحظه‌ی بزرگی است و تأیید می‌کند که وب یک تلسکوپ کاربردی است، اما در ماه‌های پس از آن هم کارهای زیادی باید انجام شود تا رصدخانه برای عملیات علمی کامل با استفاده از هر چهار ابزار آن آماده شود.