تلسکوپ فضایی NASA/ESA/CSA جیمز وب اغلب به عنوان جانشین تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA شناخته می شود. در واقع جانشین خیلی چیزهای دیگر است. با گنجاندن ابزار فروسرخ میانی (MIRI)، وب همچنین موفق به تلسکوپ های فضایی فروسرخ مانند رصدخانه مادون قرمز فضایی ESA (ISO) و تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا شد.
در محدوده مادون قرمز میانی، جهان با آنچه ما عادت کرده ایم با چشمان خود ببینیم بسیار متفاوت است. از 3 تا 30 میکرومتر، مادون قرمز میانی اجرام آسمانی با دمای بین 30 تا 700 درجه سانتیگراد را تشخیص می دهد. در این حالت، اجسامی که در تصاویر نور مرئی تیره به نظر می رسند اکنون به شدت می درخشند.
جیلیان رایت، محقق اصلی کنسرسیوم اروپایی که کهکشان ها را توسعه داده است، می گوید: "این یک محدوده طول موج بسیار جالب از نظر شیمی است که می توان انجام داد و چگونه می توان فرآیند تشکیل ستاره ها و آنچه در هسته کهکشان ها اتفاق می افتد را درک کرد." ساز MIRI. - اولین اجمالی واقعی مادون قرمز مادون قرمز از فضا با ISO بدست آمد که از نوامبر 1995 تا اکتبر 1998 عمل کرد. اسپیتزر با رسیدن به مدار در سال 2003، پیشرفت بیشتری در طول موج های مشابه داشت. هر دو اکتشاف ISO و Spitzer نیاز به قابلیت‌های مادون قرمز میانی با مناطق جمع‌آوری بزرگ‌تر برای حساسیت بهتر و تفکیک زاویه‌ای برای پاسخگویی به بسیاری از سوالات مهم در نجوم را برجسته کرده‌اند.
جیلیان و دیگران رویای ابزاری را دیدند که بتواند امواج فروسرخ میانی را با جزئیات واضح ببیند. متأسفانه برای آنها، ESA و NASA طول موج های کوتاه تر مادون قرمز نزدیک را به عنوان هدف اصلی وب دیدند. ESA توسعه یک طیف‌سنج مادون قرمز نزدیک به نام NIRSpec را رهبری کرد، در حالی که ناسا یک تصویرگر حرارتی به نام NIRCam را هدف قرار داد.
وقتی ESA فراخوانی را برای مطالعه طیف‌سنج فروسرخ نزدیک خود اعلام کرد، جیلیان و همکارانش فرصتی را دیدند. من تیمی را رهبری کردم که پاسخ نسبتاً جسورانه ای ارسال کرد. گفت که ما طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک را مطالعه خواهیم کرد، اما یک کانال اضافی نیز خواهیم داشت که با تمام این مطالعات علمی مادون قرمز میانی سروکار دارد. و ما یک مورد علمی برای اینکه چرا نجوم مادون قرمز میانی در وب فوق العاده است، ارائه کردیم.
اگرچه تیم او برنده آن قرارداد خاص نشد، اما این حرکت جسورانه به ارتقای شهرت نجوم مادون قرمز میانی در اروپا کمک کرد و از خود او دعوت شد تا این علایق علمی را در مطالعه دیگری از ESA که ظرفیت صنعت اروپا برای ساخت ابزارهای فروسرخ را بررسی می‌کند، نمایندگی کند. . با حمایت موسسات دانشگاهی از سراسر اروپا، بخشی از این تحقیق به ابزارهایی در محدوده مادون قرمز متوسط اختصاص یافت.
نتایج به قدری دلگرم کننده بود، همانطور که نتایج مطالعات موازی به رهبری ایالات متحده بود که علاقه به چنین دستگاهی حتی بیشتر شد. جیلیان و همکارانش پس از گردآوری یک گروه بین‌المللی از دانشمندان و مهندسان در اروپا که مایل و قادر به طراحی و ساختن این ابزار بودند - و مهم‌تر از همه، جمع‌آوری پول برای انجام این کار-، ESA و ناسا را تشویق کردند و به تدریج متقاعد کردند که آن را در این ابزار بگنجانند. برنامه وب.
گسترش رهبری اروپا در این شیوه کار به زمینه همکاری بین المللی با ایالات متحده، به مأموریت شاخص ناسا، که در آن فرهنگ سازسازی بسیار متفاوت است، دستورالعمل تضمینی برای موفقیت نبود. خوزه لورنزو آلوارز، مدیر ساز MIRI در ESA می گوید: "بزرگترین ترس این بود که این پیچیدگی بزرگترین تهدید برای ساز باشد." اما ریسک نتیجه داد.
کنسرسیوم علاوه بر جذب سرمایه خود، یک هشدار دیگر نیز دریافت کرد: این ابزار نباید بر دمای عملیاتی و اپتیک وب تأثیر بگذارد. به عبارت دیگر، تلسکوپ برای ابزارهای مادون قرمز نزدیک بهینه باقی می‌ماند و MIRI هر آنچه را که می‌تواند دریافت کند، خواهد گرفت. این کار عملکرد ابزار را بیش از ده میکرومتر محدود می‌کند، اما برای جیلیان هزینه کمی بود.
یکی از بزرگترین موانع تکنولوژیکی این بود که MIRI باید در دمای پایین تری نسبت به ابزارهای مادون قرمز نزدیک کار می کرد. این کار با استفاده از مکانیزم کرایو کولر ارائه شده توسط آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا انجام شد. به منظور حساس بودن به امواج مادون قرمز میانی، MIRI در دمای حدود -267 درجه سانتیگراد عمل می کند.
این کمتر از میانگین دمای سطح پلوتو در حدود 40 کلوین (233- درجه سانتیگراد) است. به طور تصادفی، این دمایی است که سایر ابزارها و تلسکوپ در آن کار می کنند. هر دو دما بسیار پایین هستند، اما به دلیل این تفاوت، اگر تلسکوپ از نظر حرارتی از یکدیگر جدا نباشند، گرمای حاصل از تلسکوپ پس از اتصال به تلسکوپ همچنان به داخل MIRI نفوذ می کند.
چالش دیگر، فضای محدود موجود برای ابزار در تلسکوپ بود. این حتی دشوارتر بود زیرا قرار بود MIRI به طور موثر دو ابزار در یک دستگاه باشد - یک تصویرگر و یک طیف سنج. این نیاز به کار طراحی هوشمندانه داشت.
حتی پس از تکمیل این ابزار و تحویل به ناسا برای ادغام با بقیه تلسکوپ، تیم با چالش‌های بیشتری مواجه شد.
ساخت این تلسکوپ بسیار پیچیده بیش از آنچه که هر کسی تصور می‌کرد طول کشید، به این معنی که MIRI و سایر ابزارها باید برای مدت طولانی‌تری از آنچه در ابتدا برنامه‌ریزی شده بود روی زمین بمانند.
سپس، در روز کریسمس 2021، پرتاب کننده آریان 5 آژانس فضایی اروپا، فضاپیما را در یک پرتاب عالی به مدار تحویل داد. طی هفته‌ها و ماه‌های بعد، تیم‌های زمینی تلسکوپ و ابزار آن را آماده کردند و به دانشمندان تحویل دادند. در کنار سایر ابزارها، MIRI اکنون داده‌هایی را ارسال می‌کند که دانشمندان تنها رویای آن را داشته‌اند.
داده‌های MIRI به طور گسترده در اولین تصاویر وب، از جمله «کوه‌ها» و «دره‌های» سحابی کارینا، گروه کهکشانی در حال تعامل استفان کوئینتت و سحابی حلقه جنوبی به نمایش گذاشته شده‌اند. تصاویر بعدی هم از نظر زیبایی و هم از نظر علمی، سطح را بالا بردند. با این حال، از آنجایی که MIRI یک گام بزرگ رو به جلو نسبت به دستگاه‌های مادون قرمز میانی قبلی است، این نوار از نظر قابلیت‌های تفسیر تصویر نیز در حال افزایش است.
اما این جوهر علم پیشرفته است، و ستاره شناسان در حال حاضر عجله دارند تا مدل های کامپیوتری دقیق تری را توسعه دهند که می تواند در مورد فرآیندهای فیزیکی مختلف که باعث می شود داده ها در محدوده مادون قرمز متوسط ظاهر شوند، اطلاعات بیشتری به آنها بدهد.
MIRI، همراه با سایر ابزارهای موجود در وب، پتانسیل پیشرفت در هر زمینه نجوم را دارد. این نوعی از علم دگرگون کننده است که تنها از طریق گسترش چشمگیر امکانات ممکن می شود. و این گواهی بزرگ برای کار گروهی و همکاری بین المللی است که در ساخت تلسکوپ به طور کلی، و MIRI به طور خاص انجام شد.
شما می توانید به اوکراین در مبارزه با مهاجمان روسی کمک کنید. بهترین راه برای انجام این کار، کمک مالی به نیروهای مسلح اوکراین است Savelife یا از طریق صفحه رسمی NBU.
همچنین بخوانید:
- هابل یک جفت جرم Gerbig-Aro را در صورت فلکی شکارچی مشاهده کرد
- تلسکوپ جیمز وب سیارات فراخورشیدی قابل سکونت را مطالعه خواهد کرد