شناسایی مهمانان میان‌ستاره‌ای توسط تلسکوپ جیمز وب

شناسایی مهمانان میان‌ستاره‌ای توسط تلسکوپ جیمز وب

دانشمندان قصد دارند در پروژه‌ای با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب، درباره‌ی اجرام میان‌ستاره‌ای که وارد منظومه‌ی شمسی شده‌اند، اطلاعات بیشتری کسب کنند.

تا کنون تنها دو جرم میان‌ستاره‌ای در حال گذر از منظومه‌ی شمسی دیده شده‌اند، اما دانشمندان فکر می‌کنند که شمار بیشتری از آن‌ها شناسایی خواهند شد. زمانی که میهمان ناخوانده‌ی بعدی کشف شد، تلسکوپ فضایی قدرتمند جدید جیمز وب ناسا ممکن است یک فرصت جانبی برای تجزیه‌وتحلیل آن داشته باشند. وب به اخترشناسان کمک می‌کند تا درباره‌ی ترکیب تاریخچه‌ی شکل‌گیری و سیستم منظومه‌ی شمسی بیشتر بیاموزند و بدین ترتیب دانشمندان برای نخستین بار نگاهی نزدیک به چیزی که خارج از منظومه‌ی شمسی ما متولد شده است، خواهند داشت.

یکی از هیجان‌انگیزترین یافته‌های علوم سیاره‌شناسی در سال‌های اخیر، کشف اجرام میان‌ستاره‌ای است که از منظومه‌ی شمسی ما می‌گذرند. اخترشناسان تا کنون تنها دو مورد از این برهم‌زنندگان نظم منظومه‌ی شمسی را تأیید کرده‌اند. «اوموآموا» (۱I/’Oumuamua) در سال ۲۰۱۷ و «بوریسوف» (۲I/Borisov) در سال ۲۰۱۸ اما تصور می‌شود که تعداد بسیار بیشتری وجود داشته باشند. علاوه بر این دانشمندان پس از کشف توانایی محدودی برای مطالعه‌ی این اجرام داشته‌اند، اما همه‌ی این‌ها با تلسکوپ فضایی جیمز وب در حال تغییر است.

«مارتین کوردینر» (Martin Cordiner) پژوهشگر اصلی برنامه‌ی «هدف وب برای فرصت» (Webb Target of Opportunity) که برای مطالعه‌ی ترکیب یک جرم میان‌ستاره‌ای برنامه‌ریزی شده است، گفت: «حساسیت و قدرت عالی وب اکنون فرصتی بی‌سابقه برای بررسی ترکیب شیمیایی این اجرام میان‌ستاره‌ای و کاوش بیشتر درباره‌ی ماهیت آن‌ها به ما می‌دهد: اینکه از کجا آمده‌اند، چگونه ساخته شده‌اند و درباره‌ی شرایط موجود در منظومه‌های خود، چه چیزی می‌توانند به ما بگویند.»

اخترفیزیکدان مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا خاطرنشان کرد: «توانایی مطالعه‌ی یکی از این اجرام و یافتن ترکیب آن واقعا شگفت‌انگیز است. دو جرم میان‌ستاره‌ای که برای اولین بار کشف شدند، بسیار متفاوت بودند، یکی شباهت زیادی به دنباله‌دار داشت اما دیگری این‌طور نبود.» کوردینر و تیمش امیدوارند که دریابند که این اجرام چقدر منحصربه‌فرد هستند و آیا نماینده‌ی جمعیت گسترده‌تری از اجرام میان‌ستاره‌ای هستند یا خیر.

شناسایی مهمانان میان‌ستاره‌ای توسط تلسکوپ جیمز وب

طرحی گرافیکی از اوموآموا
Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI), Frank Summers (STScI)

فرآیند شناسایی

اخترشناسان از رصدگران آماتور گرفته تا متخصصان رصدخانه‌های حرفه‌ای، دائما منابع اطلاعاتی گوناگون را به امید یافتن اجرام دیگری از فضای میان‌ستاره‌ای رصد می‌کنند. هنگامی که جرم دیگری برای نخستین بار شناسایی شود، دانشمندان بلافاصله مطمئن نخواهند شد که آیا واقعا یک جرم میان‌ستاره‌ای است یا خیر. بسته به روشنایی، آن‌ها به مشاهدات اضافی طی چند روز، چند هفته یا حتی چند ماه برای تأیید آن نیاز دارند.

هنگامی که بر اساس مدار هذلولی، تأیید کنند که جرم مورد نظر از خارج منظومه‌ی شمسی آمده و اطمینان یابند که از محدوده‌ی بیرونی منظومه‌ی شمسی خودمان یا ابر اورت (Oort Cloud) نیامده است، می‌توانند مسیر حرکت آن را در سراسر آسمان محاسبه کنند. همچنین اگر این مسیر با میدان دید وب تلاقی داشته باشد، کوردینر و تیمش مشاهدات مرتبط را با کمک آن انجام خواهند داد.

زمینه‌ی علمی تازه

این تیم از قابلیت‌های طیف‌سنجی جیمز وب در هر دو باند فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانی برای مطالعه‌ی دو جنبه‌ی گوناگون از اجرام میان‌ستاره‌ای استفاده خواهند کرد. آن‌ها ابتدا با استفاده از طیف‌سنج فروسرخ نزدیک (NIRSpec) اثر انگشت شیمیایی گازهای آزاد شده توسط جسم را تجزیه‌وتحلیل می‌کنند، زیرا یخ‌هایی که ممکن است در آن وجود داشته باشند، توسط گرمای خورشید تبخیر می‌شوند.

در بررسی دوم، با ابزار فروسرخ میانی (MIRI) هر غباری که جسم تولید می‌کند از ذرات کوچک و میکروسکوپی گرفته تا دانه‌های بزرگ‌تر و حتی سنگ‌ریزه‌هایی که ممکن است از روی سطح بلند شوند و جسم را دربر بگیرند، رصد می‌کنند.

NIRSpec با وضوح طیفی بالای خود می‌تواند انتشار گازهای جداگانه را تشخیص دهد و به تیم امکان می‌دهد تا مولکول‌های خاصی مانند آب، متانول، فرمالدهید، کربن دی‌اکسید، کربن مونوکسید و متان را شناسایی کند. MIRI هم در فروسرخ میانی، بیشتر برای تشخیص طیف گرمایی تولید شده توسط ذرات جامد، مانند دانه‌های غبار یا هسته‌ی جسم تنظیم می‌شود.

شناسایی مهمانان میان‌ستاره‌ای توسط تلسکوپ جیمز وب

بوریسوف از نگاه هابل
Credit: Credit: NASA, ESA, and D. Jewitt (UCLA)

بینش قوی درباره‌ی اجرام میان‌ستاره‌ای

در منظومه‌ی شمسی خودمان، دنباله‌دارها بقایای یخی از دوران شکل‌گیری سیاره در اطراف خورشید هستند، بنابراین می‌توانند اطلاعاتی منحصربه‌فرد از شرایط شیمیایی موجود در تاریخ اولیه‌ی منظومه‌ی شمسی ارائه دهند. برنامه‌ی بررسی اجرام میان‌ستاره‌ای وب این توانایی را دارد که برای نخستین بار بینش قدرتمند مشابهی را درباره‌ی شیمی شکل‌گیری سیارات در اطراف ستاره‌های دیگر نشان دهد.

هم‌اکنون اخترشناسان فرآیندهای شیمیایی دقیقی که در تشکیل سیارات دخیل هستند را به‌طور کامل درک نمی‌کنند. برای نمونه اینکه چگونه یک سیاره از مواد شیمیایی ساده به‌وجود می‌آید؟ آیا این روند در اطراف همه‌ی ستارگان به یک شکل اتفاق می‌افتد؟ آیا چیز عجیبی درباره‌ی شیوه‌ی شکل‌گیری سیارات خودمان در اطراف خورشید در مقایسه با نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها در اطراف ستارگان دیگر در جاهای دیگر کهکشان وجود دارد؟

اگر دانشمندان بتوانند با مشاهده‌ی یک جرم میان‌ستاره‌ای و شناسایی اینکه از چه چیزی ساخته شده است، شرایط شیمیایی موجود در این اجرام میان‌ستاره‌ای را به‌طور دقیق شناسایی کنند، تصویر واضح‌تری از شرایط شیمیایی واقعی که در منظومه‌های سیاره‌ای دیگر امکان‌پذیر است، به‌دست آورند.

یک پنجره‌ی جدید با وب

اجرام میان‌ستاره‌ای قبلا در این محدوده‌های مهم طول موج فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانی مشاهده نشده‌اند، بنابراین احتمال اکتشافات جدید بسیار زیاد است. با وجود تریلیون‌ها جرم میان‌ستاره‌ای که از اطراف کهکشان می‌گذرند، این تیم نمی‌دانند که قرار است چه چیزی بیابند اما می‌دانند که یافته‌ی آن‌ها شگفت‌انگیز خواهد بود.

«کریستینا توماس» (Cristina Thomas) استادیار نجوم دانشگاه آریزونا شمالی و دیگر همکار این پروژه درباره‌ی کمک وب به مطالعه‌ی اجرام میان‌ستاره‌ای گفت: «با جیمز وب، می‌توانیم دانش واقعا جالبی را در قدر یا روشنایی بسیار کم‌تر انجام دهیم. همچنین هرگز نتوانسته‌ایم اجرام میان‌ستاره‌ای را در این ناحیه از فروسرخ مشاهده کنیم و این برنامه، فرصت‌های زیادی را برای شناسایی امضاهای مختلف ترکیباتی که به دنبال آن‌ها هستیم، باز می‌کند. این یک موقعیت بزرگ برای ما خواهد بود.»

تلسکوپ فضایی جیمز وب که یک برنامه‌ی بین‌المللی با همکاری ناسا و شرکای آن شامل آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است، برترین رصدخانه‌ی علوم فضایی جهان محسوب می‌شود. این رصدخانه‌ی فضایی اسرار منظومه‌ی شمسی ما را حل خواهد کرد، به جهان‌های دوردست اطراف ستاره‌های دیگر نگاه می‌کند و ساختارها و خاستگاه‌های مرموز کیهان و مکان ما را در آن بررسی می‌کند.

 

پیشنهاد می کنیم مقاله سالگرد یک سال کاوش در مریخ ناسا را هم بخوانید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.