درخشش تلسکوپ فضایی جیمز وب در کشف ابرنواخترها

تلسکوپ فضایی جیمز وب 10 برابر بیشتر از آنچه که قبلاً شناخته شده بود، قادر به کشف ابرنواخترهای اولیه است. ابرنواختر (Supernova) همان ستاره‌هایی هستند که منفجر و از پاشیده شده‌اند.

به گزارش تک‌ناک، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا به عنوان یک شکارچی ابرنواختر عالی عمل می‌کند. وب به لطف حساسیت شدید مادون قرمز خود، ابرنواخترهای دوردست را تقریباً با نگاه به هر طرف کشف می‌کند.

وب برای شناسایی ابرنواخترهای بسیار دور به دلیل پدیده‌ای به نام انتقال به سرخ کیهانی، که در آن نوری در سراسر جهان حرکت می‌کند و به طول موج‌های بلندتری کشیده می‌شود، ایدئال است. کشیدگی نور مرئی از ابرنواخترهای باستانی به حدی است که به مادون قرمز ختم می‌شود. ابزارهای وب برای دیدن نور مادون قرمز تنظیم شده‌اند، که آن را برای یافتن این ابرنواخترهای دوردست ایدئال می‌کنند.

به تازگی گروهی از محققان با استفاده از داده‌های بررسی عمیق وب از جهان اولیه، 10 برابر بیشتر از آنچه که قبلاً شناخته شده بود، ابرنواخترهای دور را شناسایی کردند. این مطالعه اولین قدم بزرگ به سمت بررسی‌های گسترده‌تر ابرنواخترهای باستانی با تلسکوپ فضایی جیمز وب است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب پنجرۀ جدیدی در علم ابر نواختر

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا با نگاهی عمیق به کیهان، اولین نگاه دقیق خود را از ابرنواخترها، زمانی که جهان ما تنها بخش کوچکی از سن فعلی خود را داشت، در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. گروهی از محققان که از داده‌های وب استفاده می‌کنند، 10 برابر بیشتر از آنچه قبلاً شناخته شده بود، ابرنواختر کشف کرده‌اند. تعداد کمی از ستاره‌های در حال انفجار جدید، دورترین نمونه‌های نوع خود هستند، از جمله آنهایی که برای اندازه‌گیری میزان انبساط کیهان استفاده می‌شوند.

کریستا دیکورسی، دانشجوی سال سوم فارغ التحصیل رصدخانۀ استوارد و دانشگاه آریزونا در توسان گفت: وب یک ماشین کشف ابرنواختر است. تعداد زیاد کشف‌ها به اضافۀ فواصل زیاد تا این ابرنواخترها، دو نتیجۀ هیجان‌انگیز ما هستند.

دیکورسی این یافته‌ها را در یک کنفرانس مطبوعاتی در دویست و چهل و چهارمین نشست انجمن نجوم آمریکا در مدیسون ویسکانسین ارائه کرد.

ماشین کشف ابرنواختر

برای انجام این اکتشافات، محققان داده‌های تصویربرداری به‌دست‌ آمده از برنامۀ JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)  را تجزیه و تحلیل کردند.

قبل از پرتاب وب، تنها تعداد انگشت شماری از ابرنواخترها در بالای انتقال قرمز 2 پیدا شده بودند و مربوط به زمانی است که کیهان تنها 3.3 میلیارد سال سن داشته است، یعنی فقط 25 درصد از سن فعلی آن بود. نمونۀ JADES حاوی ابرنواخترهای زیادی است که در گذشته، یعنی زمانی که جهان کمتر از 2 میلیارد سال سن داشت، منفجر شدند.

پیش از این، محققان از تلسکوپ فضایی هابل ناسا برای مشاهدۀ ابرنواخترها از زمانی که جهان در مرحلۀ بزرگسالی بود، استفاده می‌کردند. با JADES، دانشمندان در حال مشاهدۀ ابرنواخترها در زمانی هستند که جهان در مرحلۀ نوجوانی یا پیش نوجوانی خود بوده است. آنها امیدوارند در آینده به مرحلۀ کودکی یا نوزادی جهان نگاه کنند.

برای کشف این ابرنواخترها، محققان چندین عکس گرفته شده را با فاصلۀ زمانی یک‌سال مقایسه کردند و به دنبال منابعی بودند که ناپدید شده یا در آن تصاویر ظاهر شدند. این اجرام که در طول زمان و در روشنایی مشاهده‌ شده متفاوت هستند، گذرا نامیده می‌شوند و ابرنواخترها نوعی اجرام گذرا هستند. در مجموع، محققان با بررسی نمونۀ اجرام گذرا JADES حدود 80 ابرنواختر را در تکه‌ای از آسمان کشف کردند که ضخامت آن به اندازۀ یک دانۀ برنج بود.

جاستین پیرل، یکی از اعضای ناسا در مؤسسۀ علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور مریلند، گفت: ما در تلاش برای تشخیص این هستیم که آیا ابرنواخترهای دوردست با آنچه در جهان نزدیک می‌بینیم، تفاوت اساسی دارند یا بسیار شبیه هستند.

پیرل و سایر محققان STScI یک تجزیه و تحلیل تخصصی را برای تعیین اینکه کدام یک از اجرام گذرا واقعاً ابرنواختر هستند و کدام نه، ارائه کردند، چرا که اغلب آنها بسیار شبیه به هم به نظر می‌رسند.

این گروه تحقیقاتی تعدادی ابرنواختر با انتقال قرمز بالا، از جمله دورترین ابرنواختر که تاکنون از نظر طیف‌سنجی تأیید شده است، با انتقال به سرخ 3.6، شناسایی کردند. ستارۀ مولد این ابرنواختر زمانی منفجر شد که کیهان تنها 1.8 میلیارد سال سن داشت. این پدیده به اصطلاح یک ابرنواختر فروپاشی هسته یا انفجار یک ستارۀ عظیم است.

کشف ابرنواختر نوع دوردست Ia

ابرنواخترهای نوع Ia که مورد توجه اخترفیزیکدانان قرار دارد، ستارگان در حال انفجار درخشانی هستند که برای اندازه‌گیری فواصل دور کیهانی و کمک به دانشمندان در محاسبۀ نرخ انبساط کیهانی استفاده می‌شوند. محققان حداقل یک ابرنواختر نوع Ia را در انتقال به سرخ 2.9 شناسایی کردند. نور حاصل از این انفجار 11.5 میلیارد سال پیش، زمانی که جهان فقط 2.3 میلیارد سال سن داشت، به سیارۀ ما سفر کرد. رکورد قبلی فاصله برای یک ابرنواختر نوع Ia که از نظر طیف‌سنجی تأیید شده بود، انتقال به سرخ 1.95 بود، یعنی زمانی که جهان 3.4 میلیارد سال سن داشت.

دانشمندان مشتاق هستند تا ابرنواخترهای نوع Ia را با جابه‌جایی‌های قرمز بالا تجزیه و تحلیل کنند تا ببینند که آیا همۀ آنها بدون در نظر گرفتن فاصله، درخشندگی ذاتی یکسانی دارند یا خیر. این مسئله بسیار مهم است، چرا که اگر روشنایی آنها با انتقال به سرخ تغییر کند، نشانگرهای قابل اعتمادی برای اندازه‌گیری نرخ انبساط جهان نخواهند بود.

پیرل این ابرنواختر نوع Ia را که در انتقال به سرخ 2.9 یافت شد، تجزیه و تحلیل کرد تا تعیین کند که آیا روشنایی ذاتی آن متفاوت از حد انتظار است یا خیر. در حالی که این تنها اولین جرم آسمانی از این دست است، نتایج هیچ مدرکی مبنی بر تغییر روشنایی نوع Ia با انتقال به سرخ نشان نمی‌دهند. داده‌های بیشتری مورد نیاز است، امّا در حال حاضر نظریه‌های مبتنی بر ابرنواختر نوع Ia در مورد سرعت انبساط جهان و سرنوشت نهایی آن دست نخورده باقی مانده‌اند. پیرل یافته‌های خود را در  دویست و چهل و چهارمین نشست انجمن نجوم آمریکا ارائه کرد.

نگاه به آینده

کیهان اولیه، مکان بسیار متفاوتی با محیط‌های پرتنش بود. دانشمندان انتظار دارند ابرنواخترهای باستانی را ببینند که از ستارگانی می‌آیند که حاوی عناصر شیمیایی بسیار کمتری نسبت به ستاره‌هایی مانند خورشید ما هستند. مقایسۀ این ابرنواخترها با ابرنواخترهای جهان محلی به اخترفیزیکدانان کمک می‌کند تا مکانیسم‌های تشکیل ستاره و انفجار ابرنواختر را در این زمان‌های اولیه درک کنند.

متیو سیبرت، یکی از همکاران  STScI که هدایت تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی ابرنواختر JADES را بر عهده دارد، عنوان کرد: ما در حال باز کردن یک پنجرۀ جدید در جهان گذرا هستیم. از نظر تاریخی، هر زمان که این کار را انجام داده‌ایم، موارد بسیار هیجان‌انگیزی یافته‌ایم که حتی انتظارش را نداشتیم.

از آنجایی که وب بسیار حساس است، تقریباً در هر جایی که به آن اشاره می‌شود، ابرنواخترها و سایر موارد گذرا را پیدا می‌کند. این اولین قدم مهم به سمت بررسی‌های گسترده‌تر ابرنواخترها با این تلسکوپ فضایی است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب برترین رصدخانۀ علوم فضایی جهان است. وب در حال کشف اسرار در منظومۀ شمسی ما می‌باشد. به دنیاهای دوردست در اطراف ستاره‌های دیگر نگاه می‌کند و ساختارها و سرچشمۀ اسرارآمیز جهان و مکان ما را در آن بررسی می‌کند.

وب یک برنامۀ بین‌المللی است که توسط ناسا با شرکای خود، یعنی ESA (آژانس فضایی اروپا) و CSA (آژانس فضایی کانادا) هدایت می‌شود.