شش ماه انتظار زمان زیادی برای دیدن تصاویر زیبایی است که جیمزوب، قول عکاسی آن‌ها را به ما داده است. پس از همین حالا باید قدری مقدمات این هیجان را فراهم کنیم. آغاز رازآلود کیهان پرسشی است که نه تنها کیهان‌شناسان، بلکه ذهن هر انسان جستجوگر و عاشق آسمان زیبای بالای سر را به خود مشغول کرده است. زیبایی که به قول منجمان نشان از یک گذشته دارد و هیچ زمان حالی در آن قابل دیدن نیست. راستی می‌دانید که حتی هربار که به خورشید می‌نگرید دقیقا هشت دقیقه پیشین حیات او را درک کرده‌اید؟ من در این مقاله کوتاه می‌خواهم قدری از بنیان علمی تصاویر ارسالی جیمزوب در آینده‌ای نزدیک یعنی دقیقا پنج ماه و هشت روز دیگر بنویسم. اگر علت هزینه میلیاردی این ماموریت سخت و هیجان‌انگیز ناسا برایتان سوال است، تا پایان این متن همراه باشید.

روز سه‌شنبه یازدهم ژانویه ناسا از باز شدن کامل پوشش خورشیدی تلسکوپ فضایی جیمزوب در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین خبر داد. بخشی از ماموریت جیمزوب که به عنوان نقطه عطفی از کلیت فعالیت او پیش از استقرار کامل است. این خبری بود که در اکثر سایت‌های خبری علمی و اجتماعی قابل پیگیری بود. اما نکته‌ای که در اینجا برای ما اهمیت دارد قسمت پایانی خبر است که مربوط به کیهان اولیه یا همان آغاز رازآلود جهان است و مسئله‌ای بغرنج و البته بسیار جذاب در فیزیک کیهان‌شناسی و دنیای نجوم است.

در این خبر که از قول یک گوینده در مرکز کنترل رصدخانه بالتیمور است، یعنی جایی که اعضای تیم جیمز وب در آن حضور داشتند، با اشاره به بازگشایی این چتر خورشیدی آمده است: دستگاه بادبادکی شکل به طول ۲۱ متر قرار است مانند یک چتر آفتابی عمل کند و اطمینان می‌دهد که ابزار جیمزوب اولا در سایه نگاه داشته می‌شوند و دوم اینکه سیگنال‌های مادون قرمز ضعیف از دوردست کیهان را دریافت خواهد کرد. اعماق کیهان...احتمالا اگر اهل دنبال کردن خبرها و رویدادهای نجومی باشید باید تابش ریزموج کیهانی یا CMB به گوش‌تان آشنا باشد. این تابش همان چیزی است که به ما خبر از رازهای کیهان اولیه می‌دهد و بخش زیادی از آن برای ما هم‌چنان در پرده‌ای از ابهام است.

فناوری مادون قرمز جیمزوب به او این امکان را می‌دهد که بتواند از شکل‌گیری اولین دوره‌های کیهانی و ستارگان و کهکشان‌ها و اجرام کیهانی مربوط به ۱۳.۵ میلیارد سال پیش تصویربرداری کند و اطلاعات جدید و یا حمایتی از کیهان اولیه به رصدگران و کیهان‌شناسان ارایه دهد. این نور مادون قرمز به علت انبساط کیهانی از موج فرابنفش و نور مرئی حاصل شده است. اما چگونه؟

کیهان اولیه چگونه بوده است؟

در هوای سرد زمستانی این روزها و شب‌ها حتما یک سوپ داغ مقوی و پر از ذرات مغذی، حالتان را جا می‌آورد. اگر از خوردن آن لذت می‌برید به این هم فکر کنید که در ابتدای کیهان چیزی تقریبا شبیه به کاسه سوپ مقابل شما به نام سوپ داغ کیهانی عامل تمام آن چیزی است که ما اینک به نام کیهان پهناور می‌شناسیم! کمی پیش از جاافتادن این سوپ بسیار داغ  و نیز خود آن سوپ پر از ذرات معلق و ساده اولیه هم‌چون الکترون و پوزیترون (ذره‌ای هم‌جرم الکترون با بار مثبت که اکنون فقط در آزمایشگا‌های هسته‌ای آن را تولید می‌کنیم) و فوتون و نوترینو، همگی همان کیهان اولیه‌ای است که احتمالا تا شش ماه آینده، قرار است تصاویری از آن را از طریق رصدگاه جدید فضایی یعنی تلسکوپ جیمزوب به نظاره بنشینیم.

اینکه تجهیزات به کارگرفته در جیمزوب چگونه قادر است به چنین تصاویری دست یابد خود موضوع جذابی است که به حوزه‌ی دیگری از فیزیک کیهان مرتبط می‌شود و شاید در نوبتی دیگر به آن پرداختیم؛ اما کیهان اولیه در این میان علاوه بر این‌که رازی از آغاز شکل‌گیری جهان در حالت مرئی و غیرمرئی آن را در خود دارد، در مورد ذرات موجود در حیات زمینی ما و پیش‌بینی نظریه‌های پیدایش و ترکیب آن‌ها نیز داده‌هایی زیادی در دل خود دارد که در سال‌های اخیر محل بحث و بررسی کیهان‌شناسان و فیزیک‌دوستان بوده است.

آن‌چه ما از این لحظات نخستین (البته کمی بعد از اولین لحظات)، یعنی کیهان اولیه می‌دانیم، بیشتر براساس نظریه‌های ترمودینامیکی و قوانین کیهان‌شناسی برآمده از معادلات اینشتین است که برای ادامه و سازگاری بخش‌های مختلف و ملزومات نظریه‌های موجود، نیازمند شواهد بیشتر و اطلاعات رصدی است. این امکان به نوعی با رویداد تصادفی کشف تابش زمینه کیهانی در ۱۹۶۵ توسط پنزیاس و ویلسون (البته پیش‌بینی اولیه آن توسط جرج گاموف در سال ۱۹۴۸ بوده که باعث شد این کشف به افتخار هر سه تن معروف شود.)، فراهم شد که نشان از گستردگی فضایی فوتون‌ها در سراسر کیهان دارد و شاهدی بر مهبانگ کیهان اولیه است. درواقع تابش ریز موج کیهانی، پژواک مهبانگ اولیه در سراسر گیتی است که هنوز قابل شنیدن است.

حال با چنین نگاهی اهمیت ماموریت جیمزوب به گونه‌ای متفاوت خود را به نمایش می‌گذارد. این ماموریت فضایی دیگر از جنس خرج‌های تبلیغاتی فضایی و یا رقابت‌های مراکر بزرگ نجومی دنیا بر سر تسخیر و یا ثبت اولین‌ها در فضا نیست؛ بلکه نمایشی از ذات پرسش‌گری و حقیت‌جویی بشر است در جهت ارتقاء دانش فیزیک و به خصوص کیهان‌شناسی برای حل مسائل بنیادین علم است. شاید دیگر از شنیدن رقم و هزینه‌های ساخت و تجهیز تلسکوپ جیمزوب و طولانی شدن پروژه پرتاب و آماده‌سازی آن که بارها به تعویق افتاد، تعجب نکنیم.

اما باید دید که جیمزوب چگونه می‌خواهد ما را به این هدف نزدیک نماید و اساسا پشتوانه علمی چنین عکس‌برداری از اعماق فضا در دانش نجوم و کیهان‌شناسی چگونه است. پیش از آن این نکته را یادآور شویم که اطلاعات حاصل از تلسکوپ جیمزوب نخستین یافته‌های کیهان اولیه نخواهد بود بلکه ابعاد دست‌یابی ما به آن را وسعت داده و خواهد داد. علاوه بر این امتیاز جیمزوب در این است که با قدرت ابزارهای رصدی خود قادر خواهد بود که نشانه‌هایی از حیات را در سیاره‌های بسیار دوردست تشخیص و گزارش دهد. خب جالب شد، ببینیم چگونه این اتفاق می‌افتد؟

بیشتر بخوانید: ایلان ماسک دوست داشتنی! لطفا کمی عقب‌تر

آیا جیمزوب به پرسش‌های ما پاسخ خواهد داد؟

تلسکوپ جیمزوب قدرتمندترین تلسکوپ فضایی است که تاکنون ساخته‌ایم و قرار است با استقرار در نقطه دوم لاگرانژی مدار زمین-خورشید (یکی از پنج نقطه لاگرانژی مدار گرانشی زمین-خورشید) گزینه مناسبی برای تحویل موقعیت تلسکوپ هابل باشد. بله با ارسال جیمزوب در ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ و روز کریسمس، شمارش پایانی ماموریت هابل آغاز گردید. البته ما هم‌چنان قادر به استفاده از اطلاعات رصدی هابل خواهیم بود؛ اما به قطع یقین این تصاویر قابل قیاس با تصاویری که دست‌اندرکاران ساخت و تجهیز جیمزوب قول آن را به ما داده‌اند، نخواهد بود.

احتمالا در مقاله‌های مشابهی تاکنون اطلاعات جالبی از آینه‌های این تلسکوپ و به طور کلی ابعاد ماموریت آن در مقایسه با سایر ماموریت‌های مشابه خود، خوانده‌اید؛ در این‌جا قصد دوباره‌گویی آن‌ها را ندارم اما در یک مقایسه جالب است بدانید که تلسکوپ جیمزوب که به افتخار جیمز ئی وب، مدیر ناسا در زمان ماموریت‌های آپولو، به این نام خوانده می‌شود، تقریبا ۶ برابر تلسکوپ هابل بزرگنمایی دارد که بوسیله یک سیستم ابرتلسکوپی متشکل از ۱۸ آینه شش‌ضلعی فراهم شده و موقعیت مکانی آن برای ثبت داده رصدی نسبت به هابل ۳ هزار برابر دورتر است.

در کنار ساخت اریگامی‌گونه آینه‌های جیمزوب که در نوع خود شاهکاری بی‌نظیر برای راه‌اندازی چنین فن‌آوریی در فضایی با فاصله یک میلیون مایلی زمین است، ویژگی سپرخورشیدی آن که در ابتدای مقاله به خبر موفقیت‌آمیز بازگشایی آن اشاره کردیم نیز بسیار حایز اهمیت است. این سپر یا محافظ گرمایی امکانی به کیهان‌شناسان می‌دهد که پیش از این برای هابل فراهم نبود و آن دریافت اشعه مادون قرمز از اعماق فضاست.

البته در ماموریت‌های ناسا، تلسکوپ‌ها یا ابرتلسکوپ‌هایی که بتوانند در این طیف الکترومغناطیسی یعنی طول موج قرمز و زیر آن به جمع‌آوری داده بپردازند، موجود بوده است؛ اما نوع و قدرت مانور آن‌ها در مقایسه با تلسکوپ جیمزوب پایین‌تر بوده است. هرچند این ویژگی که به تلسکوپ اجازه تصویربرداری در دمایی معادل منهای ۲۲۰ درجه سانتیگراد را می‌دهد باعث کاهش طول عمر مفید کل سیستم در محدوده‌ای بین ۵ تا ده سال خواهد بود.

به طور کلی ماموریت‌های چهارگانه زیر برای تلسکوپ جیمزوب از سوی سازمان فضایی ناسا و سازمان‌های همکار آن یعنی آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا، طراحی شده است:

- جستجوی اثرات نوری نخستین اجرام آسمانی پس از مهبانگ

- بررسی شکل‌گیری کهکشان‌ها و ستارگان اولیه

- بررسی چگونگی شکل‌گیری منظومه‌های ستاره‌ای

- و هم‌چنین بررسی حیات سیاره‌ای در فواصل دور کیهانی

این هدف آخر به کمک فرایند طیف‌سنجی جهت جستجوی اثرات فوتوسنتز در سیارات بسیار دور از فضای منظومه شمسی انجام می‌گیرد. چنین توانایی و با چنین تفکیکی تنها از عهده یک تلسکوپ چندمیدانی برمی‌آید که بتواند با چرخش جسم مورد نظر، مجموعه امواج دریافتی از هر بشقاب تلسکوپ را با کمک نرم‌افرار تعبیه شده در آن با سایر آینه‌ها هماهنگ و یا به اصطلاح هم‌بسته سازد و در نهایت در قالب یک تلسکوپ واحد اما بسیار قوی عمل کند، که تلسکوپ جیمزوب با مهندسی دقیق و اریگامی شده آن از این توانایی برخوردار است.

برای دوست‌داران کیهان‌شناسی و فیزیک کیهان که سال‌ها بر روی نظریه‌پردازی و ثبت و تحلیل داده‌های رصدی فعالیت کرده‌اند، انتظار پنج ماهه نباید زمان زیادی به نظر برسد؛ اما این نگرانی و اشتیاق وجه دیگری نیز دارد و آن احتمالِ ضعیفِ انجام نشدن هر مرحله از مراحل برنامه‌ریزی شده در ماموریت تلسکوپ جیمزوب است. چیزی که می‌تواند خستگی ۲۵ ساله فن‌آوران فضایی را از دوششان برندارد و بودجه‌های انجام گرفته برای آن را به فنا دهد. برای درک اهمیت این موضوع توجه داشته باشید که تنها، تاخیر دو ساله ماموریت پرتاب جیمزوب در سال ۲۰۱۹ به علت همه‌گیری کرونا، یک میلیارد دلار هزینه اضافی در بر داشته است!