جيمس ويب التلسكوب الذي أطلقته ناسا في 25 ديسمبر 2021. و لا تزال الاكتشافات الجديدة التي تم إنتاجها بالفعل تهيمن على الأخبار كل أسبوع…

لم يعد تلسكوب جيمس ويب المنطقة الفائقة الأعلى يخيب الآمال على الإطلاق و أصبحت ناسا لديها عيون متلألئة على الكون.

تنويه: عزيزي الزائر نحن نقدم لك معلومات صحيحة و واضحة و موثوقة قد تفيدك، هناك بعض الصور الموجودة في هذه المقالة ليست ملكنا الخاص لهذا سنترك مصدرها في أسفل كل صورة شكرا لكم.

يعد إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي و تشغيله التالي أحد أكثر الأنشطة إثارة في وقت طويل. و لكن على الرغم من أن هذه العملية الأولية هي أفضل بداية للتلسكوب، فقد ساهمت بالفعل في العديد من الاكتشافات الطبيعية.

إعتُبر جيمس ويب أعظم اختراع علمي لعام 2022 و 2023 بالتأكيد

عندما تم إصدار جيمس ويب في عام 2021، أصبح ثماره وقت طويل من العمل بمساعدة علماء و مهندسين ناسا. تم إطلاق الإصدار دون وجود عوائق، كما فعلت الخطوات الخفية لنشر التلسكوب في الأشهر التالية. في منتصف شهر يوليو، أطلق جيمس ويب صوره الأولى الجميلة. سيساعدنا تلسكوب و بفضل الأشعة تحت الحمراء على رؤية كل جزء من كوننا تقريبًا بمزيد من التفصيل، مثل أقصى المجرات البعيدة، مما يسمح لنا بإلقاء نظرة على الماضي.

في غضون أيام من بدء تشغيل التلسكوب في يونيو 2022، بدأ الباحثون في اكتشاف الكثير من المجرات الحديثة البعيدة و التاريخية أكثر من أي مجرات موثقة سابقًا ربما يزيد عدد قليل منها عن مائة و خمسين مليون سنة أقدم من المعترف بها.

كتب محررو مجلة Science: “ما هو أكثر من ذلك، أن التلسكوب قادر على تجميع ما يكفي من الضوء من الأجسام الفلكية بدءًا من ولادة النجوم إلى الكواكب الخارجية لكشف ما تتكون منه والطريقة التي تتحرك بها عبر المنطقة. لقد بدأت هذه المعلومات بالفعل في الكشف عن التركيب الجوي للكواكب التي تمتد لسنوات معتدلة من الأرض بتفاصيل من الدرجة الأولى، مما يوفر مؤشرات عن قدرتها على توجيه أنماط الحياة بلا شك كما نتعرف عليها.

نجوم ولدت في أركان الخلق

لطالما كانت أعمدة الخلق واحدة من أكثر الصور شهرة في تلسكوب هابل الفضائي. و لكن على الرغم من أن التلسكوب، الذي يكتشف الضوء المرئي في الغالب، قد التقط السحب الرائعة للهيكل. الآن، تمكن تصوير جيمس ويب بالأشعة تحت الحمراء من التقاطه في شكل العديد من النجوم الأولية. تظهر كنقاط حمراء صغيرة على الخلفية الدخانية للأعمدة، هذه المجموعات من الغبار و الغاز، كل منها أكبر بعدة مرات من نظامنا الشمسي.

قال ديريك وارد طومسون، رئيس كلية العلوم الطبيعية في جامعة سنترال لانكشاير في المملكة المتحدة، لموقع Space.com في أكتوبر: على أن هذه النجوم الشابة التي نراها في الصورة لم تحرق الهيدروجين بعد. و أضاف ولكن تدريجيًا، مع سقوط المزيد من المواد، يصبح الوسط أكثر كثافة، ثم فجأة، يصبح كثيفًا جدًا بحيث يتم تشغيل حرق الهيدروجين، ثم تقفز درجة حرارته فجأة إلى حوالي مليوني درجة مئوية.

قال أنطون كويكيمور، عالم الفلك بمعهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور، و الذي وضع الصورة معًا باستخدام بيانات جيمس ويب، لموقع ProfoundSpace.org إن الصورة تم إنشاؤها باستخدام ألوان مختلفة لتمثيل أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء غير المرئية في الغالب.

تظهر الأجزاء المرئية الوحيدة من الصورة باللون الأزرق و هذه ستبدو حمراء بالنسبة لنا. مع زيادة الطول الموجي للإشعاع، تزداد الأطوال الموجية للألوان، حيث تصدر الأجزاء الحمراء من الصورة، مثل النجوم الأولية، إشعاعات تبلغ حوالي ستة أضعاف الطول الموجي الذي يمكن أن تراه العين البشرية. 

قال وارد طومسون إن صورًا كهذه لا تُظهر فقط قدرات جيمس ويب كتلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء، و لكنها يمكن أن تساعدنا أيضًا في فهم كيفية تشكل النجوم، بما في ذلك شمسنا.

أول صورة مباشرة لجيمس ويب عن كوكب خارجي

اكتشف العلماء الكواكب الخارجية الأولى في التسعينيات، و اليوم يوجد أكثر من 3000 عالم معروف يدور حول نجوم بعيدة. و مع ذلك، تم تصوير حوالي عشرين منها فقط بشكل مباشر. 

معظم الكواكب الخارجية بعيدة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها إلا من خلال غطس في ضوء النجم الذي يدور حوله، عندما يمر هذا الكوكب أمام نجمه المضيف. لكن جيمس ويب يمكن أن يغير ذلك. في سبتمبر، أُلتقطت أول صورة مباشرة لكوكب خارج المجموعة الشمسية.

قالت ساشا هينكلي، عالمة الفلك بجامعة إكستر في المملكة المتحدة التي قادت هذه الملاحظات، في بيان: هذه لحظة تحول، ليس فقط بالنسبة إلى جيمس ويب و لكن أيضًا لعلم الفلك بشكل عام.

تم اكتشاف الكوكب، المسمى (HIP 65426 b)، في عام 2017. لمشاهدته، استخدم العلماء اثنتين من كاميرات جيمس ويب، و العديد من المرشحات، و فقرات التلسكوب، و هي الأدوات التي تحجب ضوء النجم المركزي. 

إلى جانب الحساسية الاستثنائية للتلسكوب، يتمتع الكوكب بالعديد من الميزات التي تجعل من السهل مراقبته. على بعد 100 مرة من المسافة من الشمس إلى الأرض، يكون هذا الكوكب بعيدًا عن نجمه المضيف أكثر من أي كوكب آخر في نظامنا الشمسي. إنه عملاق غازي ضخم، و هو أيضًا كبير بشكل استثنائي حوالي 12 ضعف حجم كوكب المشتري.

إعادة تصوير المجرة الوهمية

على الرغم من صعوبة العثور على مجرة فانتوم في سماء الليل، إلا أن تألقها بعيد كل البعد عن أن يكون غير مرئي، خاصة عند التقاطه بالأشعة تحت الحمراء باستخدام جيمس ويب.

تُظهر صورة هابل البصرية للمجرة، و التي تسمى أيضًا (M74)، البنية الحلزونية المثالية للمجرة و توزيعها للنجوم، و تمتد أذرعها إلى الخارج من مركز مشع. لكن صورة جيمس ويب الجديدة تكشف عن هياكل تشبه الألياف من الغبار الباعث للحرارة، المنبثقة من مركز لامع تم تقديمه باللون الأزرق الكهربائي الزاهي. 

ستلقي الصورة الجديدة الضوء بالأشعة تحت الحمراء على مناطق تشكل النجوم المنتشرة بين الأذرع الحلزونية للمجرة.

صورة مركبة مذهلة تجمع بين تلسكوب هابل الفضائي و صور جيمس ويب تظهر جوانب من كل من الملاحظات البصرية و الأشعة تحت الحمراء للمجرة. 

ساعد الباحثون في وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في إنشاء الصورة المركبة كجزء من مشروع دولي يسمى (PHANGS)، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ESA، التي تستخدم جيمس ويب و تلسكوب هابل و العديد من التلسكوبات الأرضية لالتقاط 19 مجرة قريبة من مجرات تشكل النجوم في الأشعة تحت الحمراء. 

أصدرت وكالة الفضاء الأوروبية مقطع فيديو في أغسطس لعرض الصور الثلاث، بالإضافة إلى مقارنتها جنبًا إلى جنب.

قالت وكالة الفضاء الأوروبية: ستسمح إضافة ملاحظات جيمس ويب شديدة الوضوح بأطوال موجية أطول لعلماء الفلك بتحديد مناطق تشكل النجوم في المجرات، و قياس كتل و أعمار عناقيد النجوم بدقة، و اكتساب نظرة ثاقبة لطبيعة الحبيبات الصغيرة من الغبار المنجرفة بين النجوم.

العثور على أكثر المجرات بعدًا على الإطلاق

صُنع جيمس ويب لمراقبة المجرات الأبعد في الكون، و في منتصف ديسمبر، أكد العلماء أنهم فعلوا ذلك بالضبط. رصد التلسكوب رسميًا أبعد أربع مجرات معروفة، مما يعني أيضًا أنها الأقدم. لاحظ جيمس ويب المجرات كما ظهرت قبل حوالي 13.4 مليار سنة، عندما كان عمر الكون 350 مليون سنة فقط، أي حوالي 2٪ من عمره الحالي.

اشتبه العلماء في أن المجرات الأربع كانت قديمة بشكل لا يصدق، مثل مئات المجرات الأخرى التي حددها جيمس ويب. كجزء من (JWST المسح المتقدم العميق خارج المجرة (JADES)) أكد الباحثون عمرهم، و قاموا بتحليل البيانات من مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة من التلسكوب لمعرفة مدى سرعة تحرك المجرات بعيدًا عن التلسكوب. 

هذا هو الانزياح الأحمر للمجرات مقدار أطوال موجات الضوء التي أطلقتها المجرات مع توسع الكون. كان انزياحهم الأحمر هو 13.2، و هو أعلى معدل تم قياسه على الإطلاق.

قال برانت روبرتسون، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز وأحد الباحثين المشاركين في الملاحظات، في بيان: هذه المجرات تتجاوز بكثير ما كنا نتخيل اكتشافه قبل JWST. و أضاف: لأول مرة يمكننا الآن العثور على مثل هذه المجرات البعيدة.

النظر في الغلاف الجوي الخارجي بالتفصيل

بفضل جيمس ويب، أصبح الكوكب الذي يدور حول نجم في كوكبة العذراء هو الآن أكثر العالم استكشافًا خارج نظامنا الشمسي. يُطْلق على هذا الكوكب اسم (WASP-39b) و يبعد عن الأرض حوالي 700 سنة ضوئية. إنه عملاق غازي مغلي بحجم زحل، يدور حول نجمه المضيف على مسافة قريبة بشكل سخيف، أقرب بنحو ثماني مرات من نجمه المضيف من كوكب عطارد إلى شمسنا.

باستخدام كاميرا جيمس ويب الرئيسية واثنين من أجهزة الطيف، حدد العلماء ثاني أكسيد الكربون في غلافه الجوي و هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على الغاز في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية، على الرغم من أن الغلاف الجوي السميك للكوكب تهيمن عليه سحب كثيفة تحتوي على الكبريت و السيليكات، بما في ذلك ثاني أكسيد الكبريت. 

تمكن الباحثون أيضًا من استخدام ما تعلموه عن الغلاف الجوي للكوكب لاستنتاج جوانب من تاريخه و تكوينه. يعتقد العلماء أن الكوكب قد تشكل من اصطدام كواكب صغيرة، و لأنه يحتوي على أكسجين في غلافه الجوي أكثر من الكربون، فقد تشكل بعيدًا عن نجمه أكثر مما هو عليه حاليًا.

و قالت لورا كريدبيرج، مديرة معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) في ألمانيا التي شاركت في الملاحظات، في بيان: هذه الملاحظات المبكرة هي نذير لعلم أكثر مدهشًا يأتي مع (JWST). و أضافة: لقد وضعنا التلسكوب في خطواته لاختبار الأداء، و كان لا تشوبه شائبة تقريبًا بل إنه أفضل مما كنا نأمل.

غيوم زحل تيتان اللامعة

قمر زحل تيتان هو مكان غريب و مثير للاهتمام. يحتوي القمر على صخرة مكونة من جليد الماء، بالإضافة إلى أنهار و بحيرات و بحار مصنوعة من الميثان السائل و الإيثان. إنه أيضًا القمر الوحيد في نظامنا الشمسي الذي يتمتع بجو سميك جو ضبابي تتخلله سحب الميثان. حصل العلماء على لمحة عن بعض هذه السحب في نوفمبر، عندما التقط جيمس ويب بيانات الغلاف الجوي من القمر الغريب.

في بيان ناسا، أعرب الباحثون الذين يدرسون تيتان باستخدام جيمس ويب عن حماسهم لتلقي البيانات. كتب سيباستيان رودريغيز، عالم الفلك في جامعة باريس، في رسالة البريد الإلكتروني تمت مشاركتها في البيان: للوهلة الأولى، إنه ببساطة أمر غير عادي، أعتقد أننا نرى سحابة!

ووجدوا في النهاية أن التلسكوب لم يلتقط غيمة واحدة بل سحبتان، بما في ذلك واحدة فوق بحر القمر الأكبر(Kraken Mare). كان الفريق مفتونًا جدًا لدرجة أنهم اتصلوا بمرصد كيك في هاواي، و الذي تمكن من مراقبة تيتان بعد يومين فقط. 

توجد سحابة فوق Kraken Mare في نفس المكان، على الرغم من أنها شكل مختلف، مما يشير إلى أن السحابة إما تغيرت أو انتقلت سحابة أخرى إلى نفس المكان. يأمل الفريق أن تساعدهم مثل هذه البيانات على رسم خريطة لضباب تيتان و اكتشاف غازات جديدة في الغلاف الجوي للقمر.

أسرار السديم الدائري الجنوبي

لطالما اعتقد العلماء أن سديم الحلقة الجنوبية غير ملحوظ إلى حد ما. ساد التفكير أن السديم كان مجرد نجم يحتضر، يسمى القزم الأبيض، الذي طرد طبقاته الخارجية، التي تتوهج بشكل ساطع بينما يشع القزم الأبيض موجات من الطاقة. 

عرف العلماء أيضًا أن نجمًا آخر غير محتضر، و هو جزء من نظام ثنائي، كان محجوبًا إلى حد كبير تحت الغاز المضاء بشكل ساطع. لكن صورة جيمس ويب المذهلة للسديم، و التي تم إصدارها كجزء من صوره و بياناته الأولى، أوضحت أن الأمر لم يكن بهذه البساطة.

صوّر جيمس ويب السحابة باستخدام اثنين من أجهزتها، الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRCam) و آلة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI). رأى الباحثون أن القزم الأبيض لم يكن غير مرئي، كما توقعوا في هذا الطول الموجي، لكنه أحمر متوهج، محاطًا بضباب من الغاز البارد.

يبدو أن التفسير المنطقي الوحيد هو أن السديم أخفى نجمًا ثالثًا كان مصدر الغاز. التقطت الكاميرا الرئيسية للتلسكوب أيضًا قذائف مثيرة للاهتمام حول الحواف الخارجية للسديم، مثل تلك الموجودة حول WR140. يعتقدون أن نجمًا ثالثًا، في مكان ما بين النجمين المعروفين، يمكن أن يكون سببًا في حدوث أصداف تشبه التموجات.

قال جويل كاستنر، عالم الفلك في وقال معهد روتشستر للتكنولوجيا في نيويورك وأحد مؤلفي الدراسة في بيان: نعتقد أن كل هذا الغاز و الغبار الذي نراه ملقيًا في كل مكان في سديم الحلقة الجنوبية يجب أن يكون قد أتى من ذلك النجم، لكن النجوم المصاحبة ألقوا به في اتجاهات محددة جدًا.

يكتشف جيمس ويب درعًا بنيًا به سحب رملية

على الرغم من أن العديد من التلسكوبات قد حددت كواكب خارجية، إلا أن جيمس ويب لم يكن مصممًا لها. لكن اكتشف واحدة قام بها و هي غريبة بشكل استثنائي. أولاً ، (VHS 1256 b) ليس كوكبًا على الإطلاق. إنه قزم بني أكبر من كوكب، لكنه صغير جدًا ليكون نجمًا مناسبًا. 

يعطي هذا توهجًا خافتًا ضارب إلى الحمرة، و هو الشكل المعدل من الاندماج الذي يحدث على أجسام ضخمة جدًا، و لكنها أصغر من أن تندمج الهيدروجين. لاحظ ويب، الذي ما زال فضوليًا، أن القزم البني به سحب رملية من السيليكات و هو أول شيء يحدث في هذا النوع من الأشياء. كوكب خارج المجموعة الشمسية صغير أيضًا بالنسبة للقزم البني و بالتالي فهو صغير.

كما هو الحال مع (WASP-39b)، تمكن جيمس ويب من تحديد المواد الكيميائية الفردية في الغلاف الجوي الغريب للقزم البني، مثل الماء و الميثان و ثاني أكسيد الكربون و البوتاسيوم و غيرها. تشير نسب المركبات المختلفة إلى أن جو الجسم مضطرب. فحص البحث الغلاف الجوي في دراسة لم يتم نشرها بعد في مجلة.

قال ساشا هينكلي، عالم الفلك بجامعة إكستر في المملكة المتحدة و أحد المؤلفين المشاركين في الدراسة، لمجلة فوربس: في العديد من أجواء الكواكب الخارجية، نجد أن هذه النسبة منحرفة جدًا، مما يشير إلى وجود اختلاط عمودي مضطرب في هذه الأجواء، مما يؤدي إلى إزالة ثاني أكسيد الكربون من الأعماق ليختلط بالميثان الموجود أعلى الغلاف الجوي.

تشكيل النجوم الخفية مع تصادم المجرات

تتمثل إحدى نقاط قوة جيمس ويب كتلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء في قدرته على النظر عبر الغبار، و كشف الأشياء المخفية عن التلسكوبات مثل هابل، التي تستخدم الضوء المرئي في الغالب. عندما التقط جيمس ويب صورة لمجرتين تصطدمان، رأى شيئًا قد فاته هابل منطقة تكوين نجمي مكثف، و التي يقول العلماء إنها تنتج نجومًا أسرع 20 مرة من مجرتنا.

في الصورة الجديدة، تحتوي المجرات المندمجة، المسماة (IC 1623)، على منطقة من تكوين النجوم تتألق بشدة مع الأشعة تحت الحمراء التي تنتج نمط حيود نجمة مدببة نموذجي لجيمس ويب، و الذي عادة ما يكون نتيجة لرصده للنجوم الساطعة. تشكل المنطقة طبقة جديدة تمامًا من الصورة، مخفية عن هابل خلف طبقة سميكة من الغبار. تم وصف الملاحظات الجديدة في دراسة نشرت في مجلة الفيزياء الفلكية.

يعتقد العلماء أن اندماج المجرات، التي تبعد حوالي 270 مليون سنة ضوئية عن الأرض، قد يؤدي أيضًا إلى تكوين ثقب أسود هائل، و هو أمر غير مرئي في صورة جيمس ويب.