جیمز وب جزئیات چشم‌نواز یک کهکشان همسایه را نشان داد

تلسکوپ فضایی جیمز وب با نگاه به یک کهکشان کوتوله‌ی همسایه در نزدیکی راه شیری، انبوه ستارگان آن را آشکار کرد.

برنامه‌ی «انتشار زودهنگام علمی» (ERS) تلسکوپ فضایی جیمز وب که ۱۲ جولای ۲۰۲۲ (۲۱ تیر ۱۴۰۱) آغاز شد، ثابت کرده است که گنجینه‌ای از یافته‌ها و پیشرفت‌های علمی را به همراه دارد.

ERS 1334 از این جمله است که به مطالعه‌ی «جمعیت‌های ستاره‌ای مجزا» (RST) می‌پردازد. این طبقه‌بندی به گروه‌های بزرگی از ستارگان اشاره دارد که به اندازه‌ی کافی به ما نزدیک هستند و می‌توان ستاره‌های منفرد آن‌ها را تشخیص داد، اما به اندازه‌ای دورند و تلسکوپ‌ها می‌توانند بسیاری از ستارگان آن‌ها را هم‌زمان در میدان دید داشته باشند.

یک نمونه‌ی خوب کهکشان کوتوله‌ی «ولف-لوندمارک-میلوت» (Wolf-Lundmark-Melotte) یا WLM در همسایگی راه شیری است که بر اساس مشاهدات جیمز وب در گذشته با کهکشان‌های دیگر برهم‌کنش نداشته است و موردی مناسب برای بررسی نظریه‌های شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌هاست.

ویژگی‌های WLM

کهکشان WLM تقریبا ۳ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و هرچند از نظر نجومی بسیار نزدیک محسوب می‌شود اما نسبتا منزوی است و ستاره‌شناسان به این نتیجه رسیده‌اند که در گذشته با اجرام دیگر تعامل نداشته است.

این در حالی است که دیگر کهکشان‌های کوتوله‌ی همسایه معمولا با راه شیری از نظر گرانشی درگیر شده‌اند و در حال ادغام با آن هستند. چنین حالتی مطالعه‌ی آن‌ها را دشوارتر می‌کند زیرا جمعیت ستاره‌ها و ابرهای گازی آن‌ها را نمی‌توان به‌طور کامل از آنچه متعلق به راه شیری است، متمایز کرد.

کهکشان WLM از نگاه تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی
Credit: ESO

WLM همچنین از نظر عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم، که در اوایل جهان بسیار رایج بودند، بسیار تُهی است. عناصری مانند کربن، اکسیژن، سیلیکون و آهن که در هسته‌ی ستارگان اولیه تشکیل و با انفجار آن‌ها طی رویدادهای ابرنواختری در کیهان پراکنده شدند.

این کهکشان در طول تاریخ خود، شکل‌گیری ستارگان را هم تجربه کرده است و نیروی انفجارها به مرور این عناصر را به بیرون رانده است. این فرآیند تحت عنوان «بادهای کهکشانی» شناخته می‌شود و در کهکشان‌های کوچک و کم‌جرم دیده شده است.

نگاه جیمز وب

حالا تصاویر جدید وب واضح‌ترین نما را از WLM ارائه داده‌اند که امکان تمایز ستارگان و ساختارهای منفرد را فراهم می‌کند. پیش از این ابزار «دوربین آرایه‌ی فروسرخ» (IAC) در «تلسکوپ فضایی اسپیتزر» (SST) هم این کهکشان را رصد کرده بود اما در مقایسه با جیمز وب، وضوح بسیار کم‌تری داشت.

«کریستن مک‌کوئین» (Kristen McQuinn) استادیار اخترفیزیک دانشگاه راتگرز در این زمینه گفت: «می‌توانیم تعداد بی‌شماری از ستارگان را با رنگ‌ها، اندازه‌ها، دماها، سن‌ها و در مراحل مختلف تکامل ببینیم؛ ابرهای جالب گاز سحابی در کهکشان، ستاره‌های پیش‌زمینه با ساختارهای پراش جیمز وب و کهکشان‌های پس‌زمینه با ویژگی‌های منظمی مانند دم جزرومدی به‌خوبی در این تصویر زیبا دیده می‌شوند.»

برنامه‌ی ERS 1334

بر پایه‌ی پیشرفت‌های تلسکوپ‌های فضایی از جمله اسپیتزر و هابل، تمرکز اصلی برنامه‌ی ERS 1334 مطالعه‌ی تاریخچه‌ی شکل‌گیری ستاره‌ها در کهکشان‌هاست. پژوهشگران با کمک ابزارهای «دوربین فروسرخ نزدیک» (NIRCam) و «طیف‌نگار بدون شکاف تصویربرداری فروسرخ نزدیک» (NIRISS) روی جیمز وب، مشغول تصویربرداری عمیق چند باندی از سه سیستم ستاره‌ای مجزا در فاصله‌ی یک مگاپارسک (حدود ۳.۲۶۰ میلیون سال نوری) از زمین هستند.

مقایسه‌ی تصویر جیمز وب و اسپیتزر از کهکشان WLM
Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, and Kristen McQuinn (Rutgers University). IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI).

این سیستم‌ها شامل خوشه‌ی کروی M92، کهکشان کوتوله‌ی فوق کم‌نور «دراکو ۲» (Draco II) و کهکشان کوتوله‌ی ستاره‌ساز WLM می‌شوند. به ویژه جمعیت ستارگان کم‌جرم WLM آن را جالب می‌کند. عمر چنین ستارگانی بسیار طولانی است و برخی از ستارگانی که امروزه در آنجا دیده می‌شوند، ممکن است در دوران اولیه‌ی کیهان شکل گرفته باشند. به گفته‌ی مک‌کوین «با تعیین ویژگی‌های این ستاره‌های کم‌جرم مانند سن آن‌ها، می‌توان به درکی از آنچه در گذشته‌ی بسیار دور روی داده، رسید.»

این روش مکمل چیزی است که با نگاه کردن به سیستم‌هایی می‌توان مشاهده کرد که نور آن‌ها شدیدا به سمت طیف سرخ جابه‌جا شده است و کهکشان‌ها را در زمان شکل‌گیری نشان می‌دهند.

هدف دیگر استفاده از کهکشان کوتوله‌ی WLM کالیبره کردن جیمز وب است تا قابلیت اطمینان آن برای اندازه‌گیری روشنایی ستارگان با دقت بسیار بالا بررسی شود. این کار به ستاره‌شناسان کمک می‌کند تا بهتر از قبل مدل‌های تکامل ستاره‌ای را در طیف فروسرخ نزدیک آزمایش کنند.

مک‌کوین و همکارانش همچنین در حال توسعه و آزمایش نرم‌افزار متن-باز و عمومی برای اندازه‌گیری روشنایی ستارگان تفکیک‌شده‌ای هستند که نیرکم از آن‌ها تصویربرداری کرده است. قرار است نتایج این پروژه پیش از فراخوان برای چرخه‌ی علمی دوم جیمز وب که از ۲۷ ژانویه ۲۰۲۳ (۷ بهمن ۱۴۰۱) آغاز خواهد شد، منتشر می‌شود.

جیمز وب کمتر از یک سال در فضا بوده است، اما کاملا توانمندی‌های خود را ثابت کرده است. مناظر خیره‌کننده‌ی کیهان شامل تصاویر میدان ژرف، مشاهدات بسیار دقیق از کهکشان‌ها و سحابی‌ها و طیف‌سنجی دقیق از جو سیاره‌های فراخورشیدی بخشی از فعالیت این ابزار قدرتمند علمی است. انتظار می‌رود پیش از پایان عمر ۱۰ ساله‌ی برنامه‌ریزی شده، شاهد کشف‌های شگفت‌انگیز دیگری هم توسط آن باشیم.

منبع: Science Alert