ما هو تلسكوب جيمس سبيس ويب؟
كيف يعمل؟ وما هي أسرار الصور التي إلتقطها حديثا؟
كتب : عبد الرحمن زين
أهلا بك يا صديقي في هذه الرحلة…
والتي ستسافر فيها معي إلى الماضي لأكثر من مليون سنة ماضية، وإلى نقطة قريبة جدا من الإنفجار العظيم.
منذ أيام خرجت وكالة ناسا NASA الفضائية بمجموعة صور جديدة للفضاء بنجومه ومجراته، وتقول أنها صور الكون العميق الأفضل والأوضح على الإطلاق في تاريخ البشرية.
ما سر قوة تلسكوب جيمس ويب؟
الصور الكونية قد تم إلتقاطها بواسطة تلسكوب يسمى جيمس ويب James Webb بعد أن كانت هذه الوكالة تعتمد على تلسكوب هابل Hubble،
ولكن هذه الصور بالتحديد إذا سألت فيها أي عالم أو متخصص في الفلك والفضاء سوف يسرد أمامك قصيدة من المدح والثناء وإظهار الإعجاب في هذه الصور.
ترى.. لماذا تلك الصور بالتحديد أثارت إعجاب المهتمين بالفلك وتحديدا علماء الفلك والفضاء؟
مع أن نفس الصور كانت ملتقطة قديما بتلسكوب هابل ولكن هذه المرة يبدو أنهم لن يستعملوا هابل مرة أخرى.
في هذه المقالة.. نتعرف معا على أهم الصور بالإضافة إلى معرفة الأسرار الدفينة في كل صورة ولماذا هذه الصور محط إعجاب الجميع.
أيضا نتعرف على بعض المعلومات العامة في علم الفلك والتي بدورها تساعدك في فهم الكثير من الصور التي سوف تراها في المستقبل إن شاء الله.
انضم لكوكب المعرفة قناة تليسكوب جيمس ويب على تليجرام
أهم المحاور التي نتحدث عنها:
- مصطلحات مهمة
- ما هو تلسكوب جيمس ويب.
- الفرق بين هابل وجيمس ويب.
- مقارنة بين صور هابل وويب.
- تحليل صور تلسكوب جيمس ويب.
مصطلحات هامة فى البداية
العدسة الأولية: هي عدسة التلسكوب التي تستقبل الضوء من الفضاء مباشرتا.
العدسة الثانوية: هي عدسه صغيرة أمام العدسة الأولية، وظيفتها إستقبال الضوء المعكوس من العدسة الأولية وإرسالها إلى مركز تحليل الصور.
الطول الموجي: هو طول الموجة، حيث أن الموجه تتكون من قبب وقيعان، فالمسافة بين كل قبتين أو قاعين يسمى طول موجي.
السديم: هو سحابة غازية تتكون من غازي الهيدروجين والهيليوم.
البصمة الضوئية: هو بصمة تختلف من ضوء لآخر طبقا للجسم الذي خرج منه هذا الضوء أو مر خلاله.
ما هو تلسكوب جيمس ويب
تلسكوب جيمس ويب هو تلسكوب فضائي يعتمد على إلتقاط الأشعة تحت الحمراء التي تصدر من الكواكب والمجرات في الحصول على صور بخلاف الإعتماد على مجرد ضوء النجوم والمجرات.
طبقا لقانون الجسم الأسود.. فإن أي جسم حرارته تفوق 0 مئوية فهذا يعني أنه جسم يصدر منه أشعة تحت الحمراء، وبإستخدام أجهزة معينة فإننا يمكننا إستخدام هذه الأشعة كبدير قوي عن الضوء المرئي العادي في الحصول على صور بأبعاد وخصائص مختلفة يمكنها أن تساعدنا في حل مشاكل وفك أسرار كثيرة وسيأتي بيانها بالتفصيل.
الفرق بين هابل و جيمس ويب
لنتفحص معا الفرق بين كل تلسكوب على حتى، حيث نتعرف على طريقة عمل كل واحد منهم وعلى ماذا يعتمدوا في إلتقاطهم للصور ومن هو أفضل من الآخر.
لنبدا بتلسكوب هابل
تلسكوب هابل
الطول: 13.2 متر
قطر العدسة الأولية: 2.4 متر
مكان العدسة الثانوية: داخل التلسكوب
الإعتماد في الصور: الضوء المرئي مثل عين الإنسان “Visible Light”
تلسكوب جيمس ويب
الطول: 22 متر
قطر العدسة الأولية: 6.5 متر
مكان العدسة الثانوية: خارج التلسكوب
الإعتماد في الصور: موجات تحت الحمراء “لا تراها العين البشرية Infrared Light”
في الحالتين عند وصول الصورة إلى مركز المعالجة، يتم معالجتها برمجيا بحيث تظهر لنا على الكمبيوتر كأنها صورة عادية مع العلم أن جودة الصور الناتجة من التلسكوبات تكون كبيرة جدا ويمكنك الإضطلاع على كيفية ظهور الصورة على الكمبيوتر.
بعد هذه المقارنة الصغيرة في إمكانيات كل تلسكوب على حدى.. ترى من هو أفضل تلسكوب بين هذين الإثنين؟
الجواب: تلسكوب جيمس ويب
ولكن لماذا؟ تابع معي يا صديقي…
ألقي نظرة على هذه الصورة التي بالأعلى، وفي كل مرة سنعود لها لنستخلص معلومة أكثر دقة وسوف تفهم من خلالها بعق سبب التفضيل.
لنستعمل عين الإنسان كعامل محايد في المقارنة، فعين الإنسان تستطيع أن ترى نطاق الضوء العادي وهو غالبا يكون من 400 – 700 نانومتر والنانومتر هو جزء من مليار من المتر [-9^10].
إذن، تلسكوب هابل يستطيع أن يرى الأجسام التي يصدر منها أو ينعكس من عليها أو ينفذ من خلالها ضوء طول موجته من 400 – 700 نانومتر.
ما لا تراه عين الإنسان هي أي موجة أو ضوء طوله الموجي أكبر من 700 نانومتر وأقل من 400 نانومتر في الظروف العادية، وعندما ننظر في تلسكوب جيمس ويب نلاحظ أنه يعتمد على الأشعة تحت الحمراء.
أنظر إلى الصورة مرة أخرى رجائا.. ماذا تلاحظ؟ أجل صحيح، الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء هو أكبر من الطول الموجي لموجة الضوء العادي.
ماذا يفيدنا هذا؟ بإختصار شديد هناك عوامل كثيرة تؤثر على طبيعة الموجة وخصائصها خلال المجسمات “ماء، رجاج، صلب، شفاف، شبة شفاف، إلخ” وأحد هذه العوامل هو عامل النفاذية.
النفاذية هي قدرة الموجة “الضوء” على النفاذ من سطح جسم ما، وكلما زاد الطول الموجي للموجة، كلما زادت النفاذية وبالتالي نستطيع رؤية الأجسام أسهل وأوضح.
وهذا ما نحتاج إليه في التليسكوبات الحالية، حيث أن النجوم غالبا تسبح في جو من الغازات الملونة مما يعيق رؤية ما الذي يحدث بالتفصيل داخل تلك الغازات ولدينا أول صورة في الصور التي سنحللها بالأسفل فيها هذه المشكلة وسنرى كيف أن إستخدام الأشعة تحت الحمراء أفادنا جدا في رؤية ما الذي يوجد خلف تلك الغازات وظهور لأول مرة نجوم ومجرات من العدم.
مقارنة بين صور هابل وويب
هنا سنعرض الصور القديمة التي تم أخذها من تلسكوب هابل والصور الحديثة المأخوذة من تلسكوب جيمس ويب.
في المقام الأول:
Carina Nebula
الصورة في الأعلى مأخوذة بتليسكوب جيمس ويب، أما السفلى فبواسطة تلسكوب هابل.
كما ترى الصورتين لنفس السديم ولكن إذا نظرت في الصورة السفلى ستلاحظ وجود كبير و دسم للغازات داخل السديم ولا يظهر من السديم إلا عدد قليل من النجوم التي هي بالفعل قد تشكلت وكبرت، بخلاف الصورة الأولى ستلاحظ أن هناك العديد من النجوم الصغيرة التي لم تكن موجودة أصلا.
وجود هذا السديم الغازي حجب عنا رؤية ولادة نجوم جديدة داخل هذا السديم، وسنعرف في تحليل الصورة ما فائدة هذا السديم في ولادة النجوم.
إذا، بتقنية الأشعة تحت الحمراء إستطعنا أن نصل إلى مجسمات مختفية خلف هذا السديم الغازي، بخلاف الضوء المنظور العادي حيث أن السديم كان يحجب الضوء الخارج من النجوم الصغيرة فيمتصه ولا ينفز شيئ منه إلينا.
Southern Ring Nebula
على اليسار صورة من تلسكوب هابل وعلى اليمين صورة من تلسكوب ويب.
كما ترى فإن هناك نجمين في مركز الغازات المنتشرة قد إتضح لنا أنه نجمين وليس نجم واحد، وهذا يغير نظرات كثيرة كانت من الممكن أن تكون قد بنيت على أساس صور هابل، حيث الصورة الحديثة من تلسكوب جيمس ويب تظهر لنا مرحلة دمج نجمين مع بعضهم البعض وبخلاف النظرية في الصورة الأولى ربما كانت تشير إلى إنفجار النجم، مع العلم أن الصورة لنفس المنطقة بفارق زمني بسيط.
تحليل صور تلسكوب جيمس ويب
سوف نستعرض هنا بعض الصور التي تم إلتقاطها من تلسكوب ويب ونحللها ومن ثم نخرج منها ببعض المعلومات القيمة ونتعرف أيضا على سبب إهتمام العالم بهذه الصور بالتحديد.
في المقام الأول وهي الصورة الأقرب إلى قلبي:
Carina Nebula
هذه الصورة بالتحديد لم أكن أفهم سبب قوتها عن نظيرتها السابقة التي تم إلتقاطها من تلسكوب هابل، إلا أنه بعد بعض عمليات البحث إتضح لي من الجمال والروعة في عظمة الخالق سبحانه وتعالى ما لم أتوقع أن أجده من قبل في صورة أو كائن،
أترى هذا السديم..؟
نعم هذه السحابة الغازية…!
في الصورة السابقة لتلسكوب هابل لم نكن نرى النجوم الصغيره التي خلفها، اليوم في تلك الصورة نرى بوضوح كبير النجوم التي خلف هذا السديم وهذا يفك لنا أسرار كبيرة لم نكن نعرفها من قبل وإليك التفاصيل…
هذا السديم هو عبارة عن مجموعة من الغازات معظم هذه الغازات هي الهيدروجين والهيليوم، يعمل الهيدروجين دورا هاما في صدور الضوء والحرارة من النجوم “مثل شمسنا” حيث أن النجم يجذب جزيئات الهيدروجين نحوه، وبفعل الجاذبية العالية يتكون ضغط هائل على جزيئات الهيدروجين فتقوم كل 3 جزيئات هيدروجين بالإتحاد وتكوين جزيئ هيليوم.
عند النظر إلى جزئ الهيليوم تلاحظ أنه عبارة عن إتحاد جزيئين هيدروجين وليس 3، إذا كيف ينتج الهيليوم نتيجة دمج 3 جزيئات هيدروجين؟
ببساطة يا صديقي لأن نتاج الإتحاد هو هيليوم + حرار وضوء، وهذا ما يفسر لنا لماذا النجوم تشع ضوءا وحرارة، فعمل النجوم هو نتيجة جاذبيتها للجزيئات، والجاذبية تسبب تكون الغازات + ضوء + حرارة.
نفس هذه العملية مشابهه جدا لولادة النجوم أصلا، حيث أن وجود سحابة غازية كبيرة مع الضغط يستطيع تكوين النجوم وهذا ما يظهر لنا في هذه الصورة.
لاحظ الصورة التالية باهتمام:
أترى هذا الإنحناء في السديم؟ هل تظن أن هذه صدفة؟ بالطبع لا تابع معي..
هذا الإنحدار يعني أن ما بداخل السديم كثافته أقل من كثافة ما هو خارج السديم، الجزء العلوي من الصورة كثافة النجوم فيه أعلى وحجمها أكبر.. وهذا يعني أن هناك أشعة فوق بنفسجية أكثر وحرارة أعلى، وكل هذه العوامل تعمل على طرد الغازات بعيدا عن النجوم مما تسبب تضاغطها وتجمعها مع بعضهم في مكان واحد وهو المنطقة السفلى من الصورة.
كما قلنا سابقا، ضغط + غازات = نجوم
وهذا ما يحدث داخل السديم بالفعل، حيث أن الغازات نتيجة طردها من النجوم الكبيرة والكثيرة في الجزء العلوي تتجمع وتنضغط مع بعضها البعض وتسبب تجاذب كبير بينهم بسبب قوانين الكتلة في الفراغ، مما يسبب تجمع تدريجي بين الغازات وبعضها في أول مرحلة من مراحل ولادة النجم.. لذلك لو لاحظت في النصف السفلي أن هناك نجوم صغيرة جدا جدا مقارنتا بالنجوم في النصف العلوي وهذا يؤكد مدى أهمية هذا السديم الغازي في ولادة النجوم.
في صورة تلسكوب هابل القديمة لم نكن نستطيع معرفة معلومة مؤكدة عن ولادة النجم حيث أنها كانت مجرد نظريات ليس أكثر فنحن لم نرى نجوما في مرحلة تكونها الأولى، بعد هذه الصورة نستطيع أن نرى مراحل تكون النجوم الحقيقية وإثبات النظرية.
لذلك، بعد أن قرأت المعلومات عن هذه الصورة أصبحت أعشق هذه الصورة جدا لما فيها من أسرار وكنوز لم نشهدها قديما وبالإستفادة من بعض المعلومات الهامة التي فسرت لي الكثير مما كان غامضا أمامي.
لننتقل إلى الصورة الثانية وهي:
Southern Ring Nebula
تعتبر هذه الصورة من الصور التي تثبت لنا نظريات دمج النجوم،
حيث أن هناك نظرية تقول أن النجوم تنجذب لبعضها البعض وأن النجم الأكبر يجذب النجوم الأصغر إليه، وعند دمج النجوم مع بعضها البعض يتولد نجم أكبر في النهاية مع خروج الضوء والحرارة والغازات نتيجة هذا الدمج، وكانت هذه النظرية الأساس في تصنيع القنبلة الهيدروجينية.
فكما ترى في الصورة اليمنى، في مركز هذا الجسم الدائري الكبير يوجد نقطتين ملونتين، اليمنى لونها أزرق واليسرى لونها أحمر وهذا يعني أن النجم الأزرق أشد وأعلى حرارة من النجم الآخر.
وجود هذان النجمان بجانب بعضيهما البعض مع كم الغازات التي تولها يظهر لنا أنه هناك نوع من التفاعل الهائل إما إنفجارا وإما دمجا للنجوم والتي لم تكن موجودة قديما في صورة تلسكوب هابل.
ولكن لاحظ معي عزيزي القارئ أن النجمين موجودون بالفعل مع بعضهم مع وجود الغازات وهذا يعني أن النجمين لم ينفجرا وإنا إندمجا، ونتاج الإندماج هو حرارة مهولة مع ضوء وغازات.
في الصورى اليمنى تلاحظ أنه كلما إقتربت من المركز كلما زاد اللون الأزرق وكلما إبتعدت كلما زاد اللون الأحمر وهذا يعني أن الحرارة في أعلى درجاتها في المنتصف ومن ثم تتلاشى الحرارة في الفضاء وتقل درجتها فتصل إلى اللون الأحمر.
ننتقل إلى الصورة الثالثة وهي:
SMACS 0723
بالنسبة لهذه الصورة يقال أنها أبعد وأوضح صورة للفضاء..
فإذا سئلت أحد علماء الفلك أو المهتمين في الفلك فسوف ينبهر ويندهش من هذه الصورة لأسباب عديدة، ولكني أفضل أول صورة كما أظهرنا سابقا فكل منا بفضل صورة عن الآخرى لما يراه فيها من معلومات رائعة أفادته وفهمها، لذلك بعد هذه المعلومة يمكنك إن شاء الله أن تحدد أي صورة تفضلها عن غيرها.
أولا ماذا نلاحظ في هذه الصورة؟
1- عدد مهول جدا من النجوم
2- بعض المجرات منحنية ذات إنحناء أشبه بصورة ناتجة من عدسة
3- عمر هذه الصورة في الفضاء هي 4.5 مليار سنة ضوئية
للوهلة الأولى تلاحظ أنها معلومات عادية لا مشكلة فيها، ولكن تابع للنهائة وسوف يصيبك الإندهاش مثلما أصاب علماء الفلك والفيزياء.
أولا لماذا في هذه الصورة عدد كبير جدا من النجوم؟
حتى نستطيع تصوير أبعد منطقة في الكون نحتاج إلى الضوء سواء كان ضوء مرئي أو موجات أشعة تحت الحمراء، وجميعهم في النهاية موجات.
الموجات لها سرعة تقدر بالسنين الضوئية وكلما إبتعدت المسافات كلما زادت السنين اضوئية ولكن، في هذه الصورة تحديدا نتحدث عن 4.5 مليار سنة ضوئية والكون أصلا عمرة لم يتجاوز 13.77 مليار سنة ضوئية!!!
الطبيعي أن هناك 3 أبعاد في الكون وهم “طول وعرض وإرتفاع” ولكن هناك بعد رابع وهو البعد الزمني ومنه قال العلماء أن الزمان مع المكان الزمكان لهم علاقة قوية ببعضهم البعض حيث أن أي جسم يتحرك في الفضاء يخضع لقانون الجذب بين الزمان والمكان مما يسبب إنحناء الجسم نحو مركز الجاذبية زمانيا وهذا لا نلاحظه إلا في المسافات البعيدة جدا التي مرت بزمن طويل.
كانت كل هذه نظريات على المجسمات فقط ولكن علماء قالوا أن القانون أيضا يخضع للضوء والموجة حيث أن الموجات هي عبارة عن مجسمات صغيرة تسري في خط مستقيم، إذا يخضع هو الآخر للإنحناء عند مرورة بمركز جاذبية.
لكي نثبت هذه النظرية نحتاج إلى مكان به الكثير من المجرات والنجوم لكي تكون نوعا من الجاذبية العالية والتي من خلالها نلاحظ إنحناء الضوء، وهذا ما حدث معنا هنا.
أنظر إلى الصورة التالية جيدا:
في هذه الصورة يوجد 3 ألوان مهمين معنا:
اللون الأحمر: تلاحظ فيه أن المجرات منحنية.. مع العلم أن هذه المجرات هي مجرات عادية دائرية ولكن عند إلتقاط الصورة من هذا البعد لوحظ أن هناك إنحناءات كبير يشبه أن الصورة ملتقطة من عدسة، وهذا يفسر سر نظرية إنحناء الضوء في الفراغ في حالة وجود مركز جاذبية، فبهذه الصورة ثبت يقينا أن الضوء يمكن أن ينحني إتجاهه وليس الأجسام فقط.
اللون الأزرق والأصفر: إذا نظرت إلى المجرتين اللتين حولهما اللون الأزرق أو اللتين حولهما اللون الأصفر تلاحظ وكأن هناك مرآة في المنتصف تفصل المجرتين عن بعضهما البعض، فهما متطابقتين مع إختلاف الإنحناء نتيجة إنحناء الضوء كما سبق ذكره.
ولكن بعد الكثير من القياسات وغيرها ثبت لنا أن المجرتين اللتين حولهما الأصفر هم في الأساس مجرة واحدة وليستا مجرتين!!
وكذلك مع المجرتين في اللون الأزرق هما مجرة واحدة وليستا مجرتين، وتم إثبات ذلك بتقنية تسمة “بصمة الضوء” والتي من خلالها يتم إثبات هل الجسمين متطابقين أم لا، ومع ذلك بإن البصمة الضوئية لكلتا المجرتين متطابقتين!!
سأدعك تسرح بالخيال قليلا وننتقل إلى نقطة آخرى وهي عمر الصورة 4.5 مليار سنة ضوئية والكون لم يتجاوز 13.77 مليار سنة ضوئية، فما المدهش في ذلك؟
سأخبرك المدهش ولكن تابع معي الصورة التالية:
أترى تلك النقطة التي داخل دائرة اللون الأصفر؟ لا؟ لنكبرها قليلا:
هل رأيتها الآن؟ نجمة باللون الأحمر صغيرة جدا.. هل تعلم أن هذه النجمة هي أقدم وأبعد نجمة بالنسبة لنا؟ وتقدر المسافة بيننا وبينها هي 13.1 مليار سنة ضوئية!! أي بعد الإنفجار العظيم تقريبا 670 مليون سنة ضوئية، وهذا يجعلنا قريبين جدا من معرفة بداية عمر الكون أو ماذا حدث بالفعل في أول لحظات الكون.
قديما في صورة تلسكوب هابل لم نستطع الوصول إلى معلومات مثل هذه من قبل ولكن هذه الصور الحديثة بواسطة تلسكوب جيمس ويب جعلتنا قريبين جدا من لحظات خلق الكون والتي إلى الآن هي مجرد نظريات وقد إقتربنا من فك أسرارها.
معنا الصورة الآخيرة وهي ليست صورة للفضاء وإنما نتيجة تحليلية لكوكب ما:
هذه صورة تحليلية لكوكب يسمى WASP 96b وهو كوكب يبعد عنا مسافة 1150 سنة ضوئية ويقال أنه يوجد عليه حياة.
مقومات الحياة على أي كوكب هم الماء والهواء والحرارة، فإذا وجدوا في كوكب ما فيدل ذلك على وجود حياة.. ولكن كوكب WASP 96b أول ما تم تصويره فيه هو أنه قريب جدا من نجم ما يدور فيه حوله مثل كوكبنا مع الشمس، وهذا يعني أن درجة حرارته تقارب 800 درجة مئوية وهذه درجة عالية جدا لا تصلح للحياة، ولكن ما يثير الفضول هو أنه عند إستعمال تلسكوب جيمس ويب في تحليل المعلومات الصادرة من تصوير هذا الكوكب لوحظ أن بصمات الضوء لبخار الماء هي مقاربة جدا لبصمة الماء على كوكب الأرض وهذا يعني أن هذا الكوكب من المحتمل إحتوائه على ماء.
ليس الهدف من هذه الدراسة هو معرفة هل يمكن العيش داخل الكوكب أم لا، ولكن إستخدام تلسكوب جيمس ويب في معرفة هذه المعلومات هي بمثابة طفرة في تصوير الكواكب حيث أنه بسهولة تامة نستطيع معرفة هل على أي كوكب عناصل حياة أم لا، وهذا ما سننتظر الوقت لإكتشافه.
ربنا ما خلقت هذا باطلا سبحانك فقنا عذاب النار.. لا يمكن لعقل بشري واعي وناضج وسليم من أي مشاكل عقلية أن يؤمن بأن هذا الكون بهذه الدقة وهذه وهذه المعلومات كلها قد وجد بالصدفة، نحن نتكلم على معلومات إلتقطها قمر صناعي واحد كلنا فقط 10 مليار $ فما بالك لو كلفنا تلسكوب 10 تريليون $ هل تتوقع أن نحصل على نتائج بسيطة؟
التأمل في الكون هو عبادة كان يتعبد بها المصطفى عليه الصلاة والسلام ونحن مأمورون بالتأمل في الكون والبحث عن العلم للوصول إلى معرفة الخالق، تخيل معي لو أن شخص ما لم ينظر إلى الفضاء ويحصل على تلك المعلومات.. هل كنت تصدق أن يؤمن هذا الشخص بوجود خالق قادر وعليم وحكيم قادر على صنع هذا الكون الدقيق جدا بسهولة؟
في المقالة القادمة إن شاء الله سوف نتعرف على سبب إختيار الأشعة تحت الحمراء في التصوير وكيف يعمل تلسكوب هابل بشيئ من التفصيل.
[latest-selected-content limit=”3″ display=”title,excerpt” titletag=”strong” url=”yes” linktext=”إقرأ الموضوع كاملا” image=”full” elements=”3″ type=”post” status=”publish” dtag=”yes” orderby=”dateD” show_extra=”taxpos_category_before-title”]
