نجوم وفضا

استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب در فاصله 1.5میلیون کیلومتری زمین می‌تواند آغاز کشف اولین اجرام نورانی کیهان باشد و به پرسش‌های بسیاری در زمینه ظهور کهکشان‌ها، سیاهچاله‌ها و منظومه‌ شمسی پاسخ دهد.

 سال 2014، زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب آیینه‌هایش را در فاصله یک‌و‌نیم‌میلیون کیلومتری از زمین بگسترد، تلاش 20 ساله جان ماتر به ثمر خواهید رسید. او که به دلیل تحقیق روی پرتوهای زمینه کیهانی برنده جایزه نوبل فیزیک شده و رهبری پروژه ساخت جیمز وب را به عهده دارد در مصاحبه با نیوساینتیست، از چالش‌ها و مخاطرات ساخت یک جانشین مناسب برای هابل، یکی از محبوب‌ترین تلسکوپ‌های فضایی جهان می‌گوید.

چرا هنوز زمانی که هابل کار می‌کند، ساخت جیمز وب پیش‌بینی شده است؟
خیلی‌ساده باید بگویم چون هابل دورنمای بی‌نظیری از آسمان را به ما نشان می‌دهد که دسترسی به جزئیات آن از طریق این تلسکوپ غیرممکن است.

انتظار دارید جیمز وب چه چیزی را رصد کند؟
هابل نمی‌تواند اولین اجرام نورانی آسمان را که تنها چند‌صد‌میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، رصد کند. ما می‌دانیم این اجرام وجود دارند اما گسترش کیهان باعث‌شده طول‌موج نوری که ساطع می‌کنند از دسترس هابل خارج باشد. فکر می‌کنم با جیمز وب بتوانیم به حدود 200میلیون سال پس از انفجار بزرگ برگردیم و ماده اولیه تشکیل‌دهنده این اجرام را ببینیم.

جیمز وب و هابل چه تفاوت‌هایی دارند؟
جیمز وب یک تلسکوپ فروسرخ است در حالی که هابل قدرت رؤیت نور مرئی و طول‌موج‌هایی از فرابنفش را دارد. در نتیجه جیمز وب برای عملکرد صحیح به دمای پایین‌تری نیاز خواهد داشت. قطر آیینه آن 6.5 متر است در حالی که قطر آیینه هابل تنها 2.4 متر است. هابل در فاصله 575 کیلومتری زمین واقع‌شده و در دمای 77 درجه کلوین کار می‌کند؛ درحالیکه جیمزوب در دمایی سردتر و در فاصله دورتری از زمین کار خواهد کرد.برای اطمینان از شرایط دمایی مناسب، جیمز وب کجا مستقر خواهد شد؟
در ابتدا می‌خواستیم این تلسکوپ را نزدیک و در مدار زمین مستقر کنیم اما در طول زمان دیدیم این کار غیرممکن است. جیمز وب در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری زمین و در نقطه لاگرانژی L2 و خلاف جهت خورشید مستقر خواهد شد. یک سپر چند‌لایه خورشیدی آنرا از تمامی پرتوهای خورشید محافظت خواهد کرد و دمای این تلسکوپ را حدود 50درجه کلوین نگه خواهد داشت.

آیا ملزومات کلیدی دیگری هم وجود دارند؟
بله، ما با محدودیت‌هایی در ابعاد جیمز وب مواجه بودیم اما یک ایده هوشمندانه که توسط دن گلدین، مدیر ناسا در آن زمان مطرح شد، باعث شد تلسکوپ بزرگتر از آن چیزی که شاتل‌ها توانایی حمل آنرا دارند ساخته شود. قطعات مانند بخش‌هایی از یک طرح اوریگامی روی هم تا خواهند خورد تا در فضا مجددا باز شوند. البته فکر می‌کنم مرحله باز شدن آیینه‌های جیمز وب در فضا باید یکی از چالش‌های بزرگ پیش رو باشد. 

با چه مشکلات تکنیکی دیگری تاکنون برخورد کرده‌اید؟
یکی از مشکلات ما آیینه‌های بزرگ جیمز وب بودند. می‌بایست وزن تلسکوپ را به حداقل برسانیم تا امکان ارسال آن به L2 وجود داشته باشد. این آیینه‌ها که ساختاری لانه زنبوری را تشکیل می‌دهند از فلز برلیوم ساخته شده‌اند و ضخامت هر یک تنها 2 میلیمتر است. تنظیم این تلسکوپ در فضا یکی دیگر از نگرانی‌های ما است. هابل نیز در این مرحله با مشکلات جدی مواجه شد. ما از تیمی که حل مشکل تنظیم هابل را به عهده گرفت کمک خواهیم گرفت و از این تجربه استفاده خواهیم کرد. 

مشکل هابل از کجا ناشی شده بود؟
محاسبات دقیق نبودند و آیینه‌ها در جهت نادرستی تنظیم شده بودند. گروه پس از استقرار هابل متوجه این مشکل شد. محاسبات تازه‌ای انجام گرفتند و انحنای آیینه‌ها از روی زمین تصحیح شد. ما هم می‌توانیم از همان فرمول برای تصحیح زاویه هر یک از 18 قطعه و انحنای نهایی جیمز وب استفاده کنیم.

هابل چه آموخته‌های دیگری برای شما داشت؟
یکی از مشکلات هابل این بود که بررسی کانون آن روی زمین غیرممکن به نظر می‌رسید و با اینکه تحلیل‌ها نتایج متفاوتی را نشان می‌دادند محققان به نتایج یکی از آنها اکتفا کردند. ما تصمیم گرفتیم شرایط جیمز وب را روی زمین بررسی کنیم. برای این کار از یک تانک خلأ بزرگ مستقر در مرکز فضایی جانسون استفاده کردیم و با کاهش دما تا 40 درجه کلوین شرایط جیمز وب را مورد بررسی قرار دادیم. 

پس از استقرار جیمز وب امیدوارید به چه پرسش‌هایی پاسخ داده شود؟
موضوعات متفاوتی هستند که محققان می‌خواهند در مورد آنها بیشتر بدانند. از تشکیل اولین اجرام نورانی گرفته تا منشأ کهکشان‌ها و اینکه کهکشانها باعث شدند سیاهچاله‌ها به وجود بیایند یا بر عکس اول سیاهچاله ایجاد شده‌اند. اثر ماده تاریک را هنوز روی این فرایندها نمی‌دانیم. از سوی دیگر چگونگی پیدایش ستارگان برای ما اهیمت دارد. در حال حاضر این شکل‌گیری توسط غبار کیهانی احاطه شده و تنها زمانی که پرتوهای زیرقرمز جیمز وب به این فضا وارد شوند، راز تشکیل ستاره‌ها بر ملا خواهد شد. چگونگی تکامل منظومه‌های شمسی نیز حائز اهمیت است.

آیا برای شروع رصد با جیمز وب برنامه خاصی داری؟
یکی از همین روزها باید تقاضایی برای رصد با جیمز وب بنویسم. هنوز فرصت این کار را پیدا نکرده‌ام.

آیا اینکه مدیر ساخت جیمز وب بوده‌ای، باعث نمی‌شود زمانی اختصاصی داشته باشی؟
مطمئنا نه! رصد با جیمز وب بسیار باارزش است و به همین دلیل گمان نمی‌کنم کسی اجازه داشته باشد هر زمان که خواست به سراغ این تلسکوپ برود.