انتشار کردن بزرگ‌ترین عکس پانوراما از عالم اولیه توسط تلسکوپ جیمز وب_باماها

اخترشناسان با پشتیبانی تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) موفق به ثبت بزرگ‌ترین نقشه‌ کیهان اولیه شده‌اند؛ تصویری فراگیر و حیرت‌انگیز که چشم‌انداز بی‌نظیری از کیهان کهن را پیش چشم دانشمندان و علاقه‌مندان نجوم قرار می‌دهد.

به نقل از وب‌سایت Space.com، این تصاویر از پروژه COSMOS-Web به دست آمده‌اند. این پروژه، بزرگ‌ترین برنامه رصدی است که جیمز وب سال نخست فعالیت خود انجام داده است. در این پروژه، جیمز وب ناحیه‌ای از آسمان به وسعت ۳ قرص کامل ماه را که کنار هم قرار گرفته‌اند، رصد کرد. این گسترده‌ترین ناحیه‌ای است که تا بحال با این تلسکوپ مشاهده شده. نتیجه این رصد ترکیبی از بیشتر از ۱۰ هزار نوردهی مجزاست که کنار هم تصویری بی‌سابقه و باجزئیات از کیهان اولیه خلق کرده‌اند.

ثبت عکس پانوراما از کیهان اولیه

در این عکس، نزدیک به ۸۰۰ هزار کهکشان به ثبت رسیده است که تعداد بسیاری از آنها متعلق به نخستین دوره‌های شکل‌گیری جهان می باشند. پنج‌شنبه (15 خرداد)، تیم پژوهشی هم‌‌زمان با انتشار کردن این عکس، کاتالوگ تعاملی و رایگانی نیز انتشار کرده که اطلاعات دقیق هر کهکشان را در بر می‌گیرد. این آرشیو کیهانی به همان اندازه که گسترده است، جزئیاتی دقیق و بی‌نظیر نیز دارد.

«جیهان کارتالتپه»، اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری راچستر نیویورک و سرپرست پروژه COSMOS-Web، گفت:

«نمی‌دانم تلسکوپ فضایی جیمز وب بار دیگر ناحیه‌ای به این وسعت را رصد خواهد کرد یا نه اما فکر می‌کنم این عکس مرجع ارزشمندی باشد که پژوهشگران تا سال‌ها از آن منفعت گیری خواهند کرد. امید این که از این بعد، هرکسی در هر مؤسسه‌ای بتواند از این داده‌ها در تحقیقات علمی خود منفعت گیری کند.»

پروژه  COSMOS-Web

سال ۲۰۲۱ که جیمز وب به فضا پرتاب شد، تیم پروژه COSMOS-Web که متشکل از نزدیک به ۵۰ پژوهشگر مؤسسات گوناگون جهان می بود، زمان اشکار کرد بیشتر از ۲۰۰ ساعت با این تلسکوپ رصد کند. این بیشترین مقدار زمان تعلق‌یافته به یک پروژه در سال نخست فعالیت جیمز وب بوده است.

تعداد بسیاری از مطالعات با جیمز وب بر نواحی کوچک و عمیق آسمان تمرکز دارند اما پروژه COSMOS-Web ناحیه گسترده‌تری از کیهان را در برتری قرار داد و با ثبت بوم کیهانی گسترده، موفق شد ۱۰ برابر زیاد تر از آنچه اخترشناسان از دوره‌های آغازین کیهان پیش‌بینی می‌کردند، کهکشان کشف کند.

«ماکسیمیلیان فرانکو»، پژوهشگر پسادکترای اخترفیزیک دانشگاه هرتفوردشایر بریتانیا، گفت: «دیدن کهکشان‌هایی که پیشتر در طول‌موج‌های دیگر نامرئی بودند، شگفت‌انگیز می بود و واقعاً لذت بردیم بالاخره آنها را روی صفحه‌نمایش رایانه‌هایمان دیدیم»

نمای گسترده تلسکوپ جیمز وب به اخترشناسان پشتیبانی می‌کند کهکشان‌های دوردست را فهرست‌بندی و ویژگی‌هایی ازجمله اندازه، شکل و درخشندگی آنها را بازدید کنند؛ برای مثال، اخترشناسان می‌توانند به این سوال که «این کهکشان‌ها در نواحی ایزوله قرار دارند یا در مناطق پرتراکم کیهان شکل گرفته‌اند؟» جواب دقیق بدهند. کارتالتپه دراین‌باره می‌گوید:

«این نوشته اطلاعات بسیاری درمورد عوامل اثرگذار بر فرایند تحول کهکشان‌ها در اختیار ما می‌گذارد.»

این چنین بخوانید: اکنون می‌دانیم کیهان اولین بار چطور روشن شد!

مجموعه مقالات علمی حوالی پردازش داده‌های جیمز وب

در کنار این کاتالوگ، تیم COSMOS-Web مجموعه‌ای از مقالات علمی را نیز انتشار کرده که به جزئیات داده‌ها می‌پردازند. یکی از این مطالعات که چهارشنبه (۱۴ خرداد) در پایگاه arXiv انتشار شده است، پدرخشان‌ترین کهکشان‌های واقع در مرکز خوشه‌های کهکشانی و فرایند تحول ساختار و فعالیت ستاره‌زایی آنها را طی ۱۲ میلیارد سال قبل بازدید می‌کند.

یکی از اهداف علمی کلیدی پروژه COSMOS-Web نقشه‌برداری از نخستین ساختارهای کیهان در دوران «یونش مجدد» بوده است. در این دوران که بیشتر از ۱۳ میلیارد سال پیش روی داده است، نخستین کهکشان‌ها شکل گرفتند و اغاز به پاک‌سازی مه غلیظ هیدروژنی کردند که کیهان آغازین را در بر گرفته می بود. کارتالتپه و تیمش تصمیم دارند برای دستیابی به این مقصد از کهکشان‌های نخستین به‌جای ردیاب‌هایی منفعت گیری کنند تا اندازه «حباب‌های یونش مجدد» را اندازه‌ بگیرند.

حباب‌های بازیونیزه به نواحی وسیعی در کیهان اولیه حرف های می‌بشود که در جریان دوره یونش مجدد، بیشتر از ۱۳ میلیارد سال پیش، به‌مرور زمان از گاز هیدروژن خنثی پاک‌سازی شدند. در این دوران، نخستین ستارگان و کهکشان‌ها شکل گرفتند و با تابش پرانرژی خود، هیدروژن خنثی اطراف را یونیزه کردند. این فرایند تدریجی و به‌شکل حباب‌هایی در فضا رقم خورد که در آن، گاز مه‌آلود کیهان آغازین به محیطی شفاف‌تر تبدیل شد.

کارتالتپه دراین‌باره می‌گوید: «این بخشی از پروژه است که تا این مدت به آخر نرسیده اما مقصد مهم ما همین بوده و واقعاً بابت آن شوق‌زده‌ایم.»

اندازه‌گیری درخشندگی کهکشان‌های دوردست

در مقاله‌ای دیگر که آن هم چهارشنبه قبل در آرشیو آنلاین arXiv انتشار شد، پژوهشگران روش یادگیری ماشینی را آزمایش کردند که می‌تواند ویژگی‌های فیزیکی کهکشان‌ها را در این مجموعه داده عظیم برآورد کند. این چنین تیم تحقیقاتی روشی نوین برای اندازه‌گیری دقیق‌تر درخشندگی کهکشان‌های دوردست گسترش داده است.

برخلاف راه حلهای سنتی که فقط مجموع نور را در ناحیه‌ای ثابت محاسبه می‌کنند، این روش تازه نحوه پخش نور در سراسر کهکشان را مدل‌سازی می‌کند. این کار اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری را ممکن می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد داده‌های جیمز وب را با تصاویری با وضوح‌ کمتر که از تلسکوپ‌های زمینی به دست آمده‌اند، ترکیب کنند، بدون آنکه جزئیات مهم از دست برود.

3 مطالعه دیگر نیز به جزئیات کوششهای تیم در پردازش داده‌ها طی ۲ سال قبل پرداخته‌اند. این کوششها شامل تنظیم بیشتر از ۱۰ هزار عکس جداگانه بوده است. این چنین تلسکوپ جیمز وب به‌گفتن رصدخانه‌ای کاملاً تازه، چالش‌های پیش‌بینی‌نشده‌ای را نیز داشته است. تصاویر این تلسکوپ اختلالات غیرمنتظره‌ای همانند الگوهای نویز و اعوجاج‌های نوری را در بر می‌گیرد که تیم باید با دقت آنها را اصلاح می‌کرد.

باوجود این چالش‌ها، جیمز وب فراتر از انتظارات عمل کرد و توانست کهکشان‌هایی زیاد کم‌نورتر و دورتر از آنچه مدل‌های پیش از پرتاب پیش‌بینی می‌کردند، شناسایی کند. کارتالتپه می‌گوید:

«حقیقت حتی بهتر از پیش‌بینی‌ها می بود؛ ما توانستیم عمیق‌تر از آنچه انتظار داشتیم، پیش برویم. این کاتالوگ پتانسیل شگفت‌انگیزی دارد. چیزهای زیاد بسیاری درمورد جهان وجود دارد که تا این مدت نمی‌دانیم.»