چرا تلسکوپ فضایی جیمز وب اینقدر مهم است و چطور به گسترش شناهت ما از گیتی کمک می‌کند؟

جان سی. ماتر: وقتی شش ساله بودم، پدرم به من گفت که من از سلول‌های کوچک حاوی کروموزوم ساخته شده‌ام که سرنوشتم را کنترل می‌کنند فکر کردم،«این شگفت انگیز است. چیزهای مرموز زیادی در آن وجود دارد، و من می‌خواهم بیشتر بدانم.» درباره گالیله و داروین خواندم و دانشمند شدم.

در آن زمان به ندرت چیزی شناخته شده بود. ما هنوز نمی‌دانستیم که عناصر شیمیایی از ستارگان منفجر شده آمده‌اند. که هر آنچه در اطرافتان می‌بینید از درون ستاره‌ها بازیافت شده است. خب، ما نمی‌دانستیم که ستاره‌های بازیافتی هستیم. اما متوجه واقعه بیگ بنگ شدیم، و نقشه تابش پیشینه مایکروویو کیهانی را با استفاده، از امواج میلیمتری اندازه‌گرفتیم و تمام آسمان به شکل بیضی پیچیده شده است پس می‌توانید آن را ببینید. می‌بینیم که در این ماده بیگ بنگ نقاط سرد و گرم وجود دارد. حالا می‌گوییم، خوب، به این دلیل است که آنها از همان ابتدا وجود داشتند، چه کسی می‌داند دقیقا چرا اما آنها باعث وجود کهکشان‌ها، ستاره‌ها، سیارات و در نهایت خلایق شدند. نبود نقطه، نبود مردم. خب معلوم شد که مهم است.

پس بعد چگونه آن کار را کرد؟ بعد چه اتفاقی افتاد؟ اوه، گفتیم بیایید عکس بگیریم. خب، البته ما با تلسکوپ فضایی هابل از آسمان عکس می‌گیریم. این عکس در حدود سال ۱۹۹۵ گرفته شده است، و کهکشان‌های خیلی خیلی، دور را نشان می‌دهد. این نشان می‌دهد که چه می‌توانید با تلسکوپی که حدود دو و نیم متر قطر دارد و می‌تواند نورمرئی را ببیند، برسید. بنابراین ما از داشتن این تصویر هیجان زده شدیم. و آن هزاران کهکشان را نشان می‌دهد. آنها نمی‌توانستند دورترین کهکشان‌ها را در بر گیرند، آنهایی که در حال متولد شدن هستند، بنابراین هیچ عکس از نوپایی کهکشان‌ها در این تصویر وجود ندارد. ما نیاز به تلسکوپ بزرگتر و قدرتمندتر داشتیم که بتواند نور فروسرخ را از دورترین جهان که در اثر گسترش کیهان منبسط شده است، بگیرد. بنابراین ما نمی‌دانستیم چه چیزی پیدا خواهیم کرد.

پس ستاره‌شناسان کتابی نوشتند و گفتند: «لطفا یک تلسکوپ درست قوی‌تر برای ما بسازید.» و ما انجام دادیم. این تلسکوپ فضایی جیمز وب است، یک آینه غول پیکر را می‌بینید، ۶ضلعی است، با طلا پوشانده شده است، بنابراین نور مادون قرمز را منعکس می‌کند. عرض آن ۶.۴ متر است. توسط یک آفتابگیر پلاستیکی با پوشش فلزی پنج لایه به بزرگی زمین تنیس محافظت می‌شود. این تلسکوپ به قدری بزرگ است که در موشک بدون تا شدن مانند اوریگامی جای نمی‌گیرد. این یک دستاورد مهندسی باورنکردنی است تا بتوانیم این تلسکوپ را تصور کنیم و بسازیم.

خب ما آن را ساختیم. و سپس پرتابش کردیم. در صبح کریسمس ۲۰۲۱ از گویان فرانسه به فضا رفت. این یک پرتاب بی‌نقص بود. مستقیماً آن را Arianespace شرکت .به جایی که می‌خواستیم برود فرستاد بنابراین ما فکر می‌کنیم می‌توانیم ۲۰ سال مشاهدات علمی اجرایی با این تلسکوپ جدید عظیم داشته باشیم و تنها دو دقیقه طول کشید تا از میان ابرهای گرمسیری به سمت خلاء فضای بیرونی بالا برویم.

اکنون می‌خواهم به شما نشان دهم که چگونه این تلسکوپ اوریگامی در فضای بیرونی رها شد، ابتدا پنل‌های خورشیدی را باز کردیم. سپس آنتن فرستنده را باز می‌کنیم خب می‌توانیم صحبت کنیم. سپس پنل‌هایی را که سایه‌بان عظیم را در جای خود نگه می‌دارند باز می‌کنیم. این در زندگی واقعی ما در واقع دو هفته طول می‌کشد. اینجاکه به صورت فشرده می‌توانیم نشانتان دهیم، می‌بینیدش. این یک معجزه مهندسی مدرن است و بسیار پیچیده است. و می‌گویید، آیا راهی هست که بتوانید این کار را بدون این تلسکوپ عظیم انجام دهید؟ و به نظر می‌رسد که پاسخ منفی است. تلسکوپ بزرگی نیاز دارید. که نیاز است در فضای بیرون باشد. باید سرد باشد، پس تابشی ندارد و مادون قرمزش را ساطع نمی‌کند. و سوم اینکه، با دستورات اینجا همه چیز با دقت باز شوند.

بنابراین می‌پرسید، چگونه می‌توانید چنین چیز پیچیده‌ای را عملی کنید؟ خوب، شماره یک، عمل کنید، عمل کنید، عمل کنید، تکرار کنید و تست کنید، وقتی کاملا درست نیست درستش کنید. و سپس، البته، اگر ممکن است، دو تا از همه چیز داشته باشید. و سوم اینکه با همه دوستان بحث کنید که آیا این واقعا درست است؟ آیا می‌توانید به تمام اشتباهاتی که ممکن است مرتکب شویم فکر کنید اشتباهاتی باید قبل از پرتاب درستشان کنیم؟ بنابراین آخرین مرحله رها کردن خود تلسکوپ است. و آنجا در فضای بیرونی است، کاملاً آماده استفاده نیست زیرا هنوز گرم است و هنوز متمرکز نیست. پس باید چند هفته صبر کنیم تا دمای آن به اندازه کافی پایین بیاید که بتوانیم مراحل بعدی را انجام دهیم. ما آن را به مکانی به نام نقطه لاگرانژ دو می‌فرستیم، حدود یک میلیون مایل دورتر از فاصله خورشید از ما. این جایی است که هر سال با ما دور خورشید حرکت می‌کند، بنابراین تلسکوپ دورتر نمی‌شود. این تنها جاییست که می‌توانیم تلسکوپ را برای تنظیم آنجا قرار دهیم، و می‌توانید حفاظ یک طرفه‌ای داشته باشید که از تلسکوپ در برابر خورشید و زمین و ماه محافظت می‌کند.

خب مورد بعدی این است که ما چه دیدیم؟ تلسکوپ را متمرکز کردیم و چند عکس گرفتیم از همان ستاره‌ای که با وب به آن نگاه کردیم. خب تصویر مبهم، تلسکوپ فضایی اسپیتزر است که در سال ۲۰۰۳ به فضا پرتاب شد. تصویر واضح، تلسکوپ جدید وب است. ما خیلی هیجان زده بودیم که کار کرد. ما یک تصویر خوب و واضح از ستاره دریافت کردیم، و اکنون می‌توانیم میزان حساسیت این جسم را محاسبه کنیم، که اگر یک زنبور بامبل بودید، یک جسم یک سانتی متر مربعی که در فاصله ماه از زمین، به دور تلسکوپ معلق است، می‌توانستیم شما را ببینیم، هم نور خورشیدی را که بازتاب می‌دهید و هم گرمایی راکه ساطع می‌کنید. بنابراین هیچ زنبور بامبلی در فضا وجود ندارد، اما چیزی وجود دارد که ما نمی‌دانیم. و من بسیار مطمئنم که از این تلسکوپ بسیار تعجب خواهیم کرد.

خب به شما نشان می‌دهم که به چه می‌نگریم. در اینجا نمونه‌ای از مکانی است که وقتی ما صحبت می‌کنیم، ستارگان درحال متولد شدن‌اند. اکنون کم و بیش می‌دانیم که ستاره‌ها منفجر می‌شوند و غبار تولید می‌کنند. که می‌رود و در ستاره‌های جدید بازیافت می‌شود. این مکانی است که بازیافت در آن اتفاق می‌افتد. ستاره‌ها در این ابر زیبا از گاز و غبار درخشان متولد می‌شوند سمت چپ آنچه را که با نور مرئی با تلسکوپ فضایی هابل می‌بینیم به شما نشان می‌دهد. سمت راست نشانتان می‌دهد که می‌توانید از میان گرد و غبار شروع به دیدن با یک دوربین مادون قرمز که در تلسکوپ هابل نیز داریم، بکنید. زیباست. ستاره شناسان می خواهند داخل را ببینند و ما با تلسکوپ وب خواهیم دید. ما می‌توانیم از مریخ به همه چیز در منظومه شمسی نگاه کنیم.

بنابراین این بسیار جالب است، همه می‌دانند که مریخ ممکن است زنده باشد. اروپا چطور؟ اروپا قمر مشتری است. یک اقیانوس مایع پوشیده از یخ دارد. ما می‌دانیم زیرا یک کاوشگر به نام خود گالیله به آنجا فرستادیم. و ما دیدیمش و این عکس را گرفتیم. اکنون می‌دانیم که آب از شکاف‌های بین بلوک‌های یخ خارج می‌شود و هر چند وقت یکبار می‌توان آنها را از اینجا تماشا کرد. و ما در حال برنامه‌ریزی برای ارسال یک کاوشگر برای پرواز در میان واترجت هستیم و ببینید که آیا ممکن است مولکول‌های آلی در آنها باشد. زنده است؟ خوب، شاید. ما این ماهواره را با تلسکوپ وب هم تماشا خواهیم کرد. دورتر در منظومه شمسی، تیتان را تماشا کرده‌ایم. تیتان تنها قمر منظومه شمسی است که در سطح‌اش اقیانوس، دریاچه، باران و رودخانه دارد ودارای جو است. اما آنقدر سرد است که هیدروکربن‌های مایع‌اش، متان و اتان هستند که اینجا روی زمین برای سوخت استفاده می‌کنید. خب ما این موضوع را با تلسکوپ وب بررسی خواهیم کرد و یک کاوشگر به آنجا خواهیم فرستاد اگر شده حتی یک هلی کوپتر برای کاوش. خب آیا اینجا مکانی است که برای زندگی جالب است؟ احتمالا.

مردم همیشه از من می‌پرسند، آیا مطمئن هستیم که گونه ما تنها گونهٔ اینجاست؟ خوب، شاید نه. و اگر نه، اینجا مکان خوبی برای نگاه کردن است زیرا متفاوت است، اما باز هم جامد، مایع و گاز دارد، و دارای یک هیدروکربن مایع است که ممکن است حل کننده باشد. خواهیم دید.

چیزدیگر که می‌خواهیم ببینیم اینست که آیا به دور ستارگان دیگر سیاراتی هستند که حیات احتمالی داشته باشند؟ بنابراین ما از این طریق به ستاره‌های کوچکی می پردازیم که سیاراتی به اندازه زمین دارند. وقتی سیاره‌ای جلوی ستاره می‌رود، می‌تواند جلوی نور ستاره را بگیرد. مقدارمعینی از نور ستارگان از جو سیاره عبور می‌کند، اگر یکی داشته باشد، و درراه رسیدن به تلسکوپ ما باشد، می‌توانیم تجزیه‌وتحلیلش کنیم و به دنبال شیمی چنین جوی باشیم. بنابراین، شماره یک، آیا یک سیاره کوچک شبیه به زمین، جو دارد؟ شماره دو، آیا مولکولی در جو دارد؟ و شماره سه، آیا آنها می‌توانند آب باشند؟ آیا آب کافی در آنجا وجود دارد تا یک اقیانوس مایع وجود داشته باشد؟ خوب شاید. ما متوجه می‌شویم و به شما می‌گوییم.

پس ما تنها هستیم؟ خوب، نمی‌دانم. اما ما بعد از این پروژه به سراغ تلسکوپ‌های قوی‌تر خواهیم رفت که می‌تواند زمین‌های کوچک را در اطراف ستاره‌هایی مانند خورشید بررسی کند. و سپس می‌توانیم بگوییم: «راستی، واقعاً آیا آنها مانند خانه هستند؟» و شاید بله. ما همه چیزهایی را که کشف کنیم، با اولین مشاهدات علمی‌مان در تابستان امسال به شما خواهیم گفت. پس لطفا همراهمان باشید. ستاره‌شناسان با سرعت نور و سرعت تخیل سفر می‌کنند.