بدأ تلسكوب ويب للتو

بالتيمور – حتى الآن كانت حلوى العين من السماء: اتساع الفضاء الأسود الذي يعج بنقط ضوئية غامضة وبعيدة بشكل يتعذر فهمه. صور شبحية لنبتون والمشتري وجيران آخرين كنا نظن أننا نعرفها بالفعل. ظهور السدم والمجرات بواسطة عيون الأشعة تحت الحمراء المخترقة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي.

التلسكوب ، الذي سمي على اسم جيمس ويب ، مدير وكالة ناسا أثناء تعزيز عمليات هبوط أبولو على سطح القمر ، هو مشروع مشترك بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية. تم إطلاقه في عيد الميلاد قبل عام – بعد عقدين من المشاكل و 10 مليارات دولار – بعد ذلك مهمة لمراقبة الكون بأطوال موجية لا يمكن للعين البشرية رؤيتها. مع مرآة أساسية بعرض 21 قدمًا ، فإن Webb أقوى سبع مرات من سابقتها ، تلسكوب هابل الفضائي. اعتمادًا على طريقة الحساب ، يمكن أن تكلف ساعة واحدة من وقت المراقبة على التلسكوب ناسا 19000 دولار أو أكثر.

لكن لم تدفع وكالة ناسا ولا علماء الفلك كل هذا المال ورأس المال السياسي فقط مقابل الصور الجميلة – ولا يشتكي أحد.

قالت نانسي ليفنسون ، المدير المؤقت لمعهد علوم تلسكوب الفضاء ، الذي يدير كلاً من Webb و Hubble: “كانت الصور الأولى مجرد البداية”. “هناك حاجة إلى المزيد لتحويلها إلى علم حقيقي.”

لمدة ثلاثة أيام في ديسمبر ، ملأ حوالي 200 من علماء الفلك قاعة في المعهد لسماع ومناقشة النتائج الأولى من التلسكوب. وفقًا للمنظمين ، تمت مشاهدة 300 شخص إضافي أو نحو ذلك على الإنترنت. كان الحدث بمثابة احتفال متأخر بالإطلاق الناجح لـ Webb وافتتاحه ومعاينة لمستقبله المشرق.

واحدًا تلو الآخر ، صعد علماء الفلك إلى المنصة ، وتحدثوا بسرعة للامتثال لحد الـ 12 دقيقة ، وانطلقوا في عالم من الاكتشافات. المجرات التي ، حتى في شبابها النسبي ، أنتجت بالفعل ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة. دراسات الغلاف الجوي لبعض الكواكب الخارجية الصخرية السبعة التي تدور حول Trappist 1 ، وهو نجم قزم أحمر قد يؤوي كواكب صالحة للسكن. (تشير البيانات إلى أن اثنين على الأقل من الكواكب الخارجية يفتقران إلى الغلاف الجوي الضخم للهيدروجين البدائي الذي من شأنه أن يخنق الحياة كما نعرفها ، ولكن قد يكون لهما أجواء ضعيفة من جزيئات أكثر كثافة مثل الماء أو ثاني أكسيد الكربون.)

أعلن بيورن بينيكي من جامعة مونتريال ، “نحن في مجال الأعمال” ، حيث قدم بيانات عن أحد الكواكب الخارجية.

أخذت ميغان رايتر من جامعة رايس زملائها في “غوص عميق” عبر المنحدرات الكونية ، وهي بؤرة غائمة لتشكيل النجوم في كوكبة كارينا ، والتي كانت قطعة مفضلة من حلوى السماء. إنها تتعقب كيف تعمل النفاثات القادمة من النجوم الجديدة ، وموجات الصدمة ، والإشعاع المؤين من النجوم القريبة الأكثر ضخامة والتي ولدت في درجة حرارة عالية ، على إعادة تشكيل الجغرافيا الكونية باستمرار وتسبب في تكوين نجوم جديدة.

قال الدكتور رايتر في مقابلة: “يمكن أن يكون هذا نموذجًا لما مرت به شمسنا عندما تشكلت”.

بين العروض التقديمية ، على الهامش وفي الممرات ، قام كبار علماء الفلك الذين كانوا حاضرين في عام 1989 عندما تم طرح فكرة تلسكوب ويب لأول مرة بتهنئة بعضهم البعض وتبادل قصص الحرب حول تطور التلسكوب. لقد شهقوا بصوت مسموع عندما عرض الصغار البيانات التي فجرت إنجازاتهم مع هابل.

استذكرت جين ريجبي ، عالمة مشروع عمليات التلسكوب ، اضطرابها العاطفي قبل عام عندما اقترب التلسكوب أخيرًا من إطلاقه. تم تصميم الأداة لتتكشف في الفضاء – وهي عملية معقدة مع 344 “فشل من نقطة واحدة” – ويمكن للدكتور ريجبي فقط عدها مرارًا وتكرارًا.

قالت في بالتيمور: “كنت في مرحلة الإنكار”. لكن الإطلاق والانتشار سارا بشكل لا تشوبه شائبة. الآن ، قالت ، “أنا أعيش الحلم.”

قال غارث إلينجورث ، عالم الفلك في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، الذي ترأس في عام 1989 اجتماعا رئيسيا في معهد علوم تلسكوب الفضاء الذي أدى في النهاية إلى ويب ، ببساطة ، “أنا فقط في مهب.”

في حفل استقبال بعد اليوم الأول من الاجتماع ، رفع جون ماذر من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وكبير علماء مشروع ويب منذ البداية زجاجًا إلى 20 ألف شخص قاموا ببناء التلسكوب ، و 600 عالم فلك اختبروه في الفضاء و الجيل الجديد من العلماء الذين سيستخدمونها.

قال “بعضكم لم يولد حتى عندما بدأنا التخطيط لذلك”. “احصل على ذلك!”

آلة الطريق

حتى الآن ، تجاوز التلسكوب ، المليء بالكاميرات وأجهزة الطيف وغيرها من الأدوات ، التوقعات. (قوته التحليلية هي ضعف ما هو معلن عنه). أفاد الدكتور ريجبي أن إطلاق التلسكوب الخالي من العيوب قد تركه بما يكفي من وقود المناورة لإبقائه يعمل لمدة 26 عامًا أو أكثر.

قالت ، “هذه أرقام سعيدة” ، بينما كانت هي وزملاؤها يدققون في إحصائيات أداء آلاتهم. حذر الدكتور ريجبي من أن أدوات التلسكوب لا تزال قيد المعايرة ، لذا قد تتغير الأرقام بعد. استعد لإعادة حساب نتائجك بضغطة زر ، أخبرت مجموعة من علماء الفلك في الردهة: “وإلا ، فسوف تكره حياتك”.

ربما تكون أكبر مفاجأة من تلسكوب ويب حتى الآن تتعلق بأحداث في أوائل الألفية للكون. يبدو أن المجرات كانت تتشكل وتولد وتغذي النجوم بشكل أسرع من تقديرات النماذج الكونية التي تم اختبارها في المعارك.

“كيف تتقدم المجرات بهذه السرعة؟” سأل آدم ريس ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء وعالم الكونيات من جامعة جونز هوبكنز ، الذي حضر هذا اليوم.

استكشاف تلك المقاطعة – “الربيع الكوني” ، كما أسماه أحد علماء الفلك – هو هدف العديد من التعاون الدولي مع الاختصارات السريعة مثل JADES (المسح المتقدم العميق خارج المجرة) ، CEERS (التطور الكوني لعلوم الإطلاق المبكر) ، GLASS (Grism Lens-Amplified المسح من الفضاء) و PEARLS (المناطق الرئيسية خارج المجرة لإعادة التأين وعلوم العدسة).

تعد رؤية Webb بالأشعة تحت الحمراء أمرًا أساسيًا لهذه الجهود. مع توسع الكون ، تبتعد المجرات والأجرام السماوية البعيدة عن الأرض بسرعة كبيرة لدرجة أن ضوءها قد تمدد وتحول إلى أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء غير المرئية. بعد نقطة معينة ، تنحسر المجرات الأبعد بسرعة كبيرة ، وضوءها ممتد بطول الموجة ، لدرجة أنها غير مرئية حتى لتلسكوب هابل.

صُمم تلسكوب ويب لكشف واستكشاف هذه المناطق التي تمثل الكون بعمر مليار سنة فقط ، عندما بدأت المجرات الأولى في الازدهار بالنجوم.

“يستغرق الأمر وقتًا حتى تبرد المادة وتصبح كثيفة بدرجة كافية لإشعال النجوم” ، كما أشارت إيما كورتيس ليك ، من جامعة هيرتفوردشاير وعضو في فريق JADES. وأضافت أن معدل تشكل النجوم بلغ ذروته عندما كان عمر الكون أربعة مليارات سنة ، وهو يتراجع منذ ذلك الحين. يبلغ عمر الكون الآن 13.8 مليار سنة.

يقيس علماء الفلك المسافات الكونية بمعامل يسمى الانزياح الأحمر ، والذي يشير إلى مقدار شد الضوء القادم من جسم بعيد. قبل بضعة أشهر فقط ، كان الانزياح الأحمر لـ 8 ، والذي يتوافق مع وقت كان فيه عمر الكون حوالي 646 مليون سنة ، يعتبر انزياحًا أحمر مرتفعًا. بفضل الدكتورة كورتيس ليك وزملائها ، أصبح الانزياح الأحمر القياسي الآن 13.2 ، وهو ما يقابل عندما كان عمر الكون 325 مليون سنة فقط.

كانت الدكتورة كورتيس-ليك وفريقها قد وجهوا التلسكوب نحو بقعة من السماء تسمى جودز ساوث ، بحثًا عن المجرات التي لم يتمكن هابل من اكتشافها. من المؤكد أنه كان هناك أربعة منهم ، أشباح في ضباب حرارة الخلق. أكدت القياسات اللاحقة أنها كانت بالفعل تعود بالزمن إلى الوراء.

قال برانت روبرتسون ، عضو JADES من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز: “لم نكن نريد أن نقول إننا نعتقد ذلك – علنًا”.

من غير المتوقع أن يستمر السجل طويلاً. أبلغ تعاون CEERS عن مجرة ​​مرشحة يمكن أن يكون لها انزياح أحمر بمقدار 16، منذ أن كان عمر الكون 250 مليون سنة فقط.

يتجادل الخبراء بالفعل حول ما إذا كانت هذه المجرات المفرطة في الإجهاد تكشف عن شيء أساسي ، وتم التغاضي عنه ، في النظريات الحالية للكون المبكر. ربما أدى بعض المجال أو التأثير إلى زيادة الجاذبية في ذلك الوقت مما أدى إلى تسريع نمو المجرات والثقوب السوداء. أو ربما تعكس التناقضات مجرد شكوك علمية حول التفاصيل الفوضوية – “فيزياء المعدة” – لتشكيل النجوم.

على مدى العشرين عامًا الماضية ، صقل علماء الفلك “نموذجًا قياسيًا” صلبًا لكون يتكون من الطاقة المظلمة والمادة المظلمة ومجموعة صغيرة من المادة الذرية. قالت الدكتورة كيرتس ليك في مقابلة: إنه من السابق لأوانه كسر هذا النموذج. ربما كان لدى Webb ثلاثة عقود من المراقبة قبله. قالت: “نحن في مراحل مبكرة”.

وقع الحديث الختامي على الدكتور ماذر. لقد حد من تاريخ التلسكوب ، وألقى صرخة لباربرا ميكولسكي ، السناتور السابق لماريلاند ، الذي دعم المشروع في عام 2011 عندما كان في خطر الإلغاء. كما قام بمعاينة الفعل الكبير التالي لناسا: تلسكوب فضائي بطول 12 مترًا يسمى مرصد العوالم الصالحة للسكن والذي يبحث عن الكواكب ويدرسها.

قال: “كل ما فعلناه كان يستحق كل هذا العناء”. “لذا نحن هنا: هذا حفل احتفال ، نلقي نظرة خاطفة على ما هو موجود هنا. إنه ليس آخر شيء سنفعله “.