أعلن معهد علوم التلسكوب الفضائي عن مقترحات علم الفلك التي تم اختيارها لمنحها الوقت مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي خلال العامين المقبلين.
حددت المنظمة يوم الخميس (29 فبراير) الخطوط العريضة لـ 253 برنامجًا للمراقبين العامين (GO) ستستخدم التلسكوب الفضائي الأقوى والأكثر حساسية للبشرية لمدة 5500 ساعة جماعية بين يوليو 2024 ويونيو 2025. ويُعرف هذا النطاق بالدورة الثالثة من عمليات JWST. .
ستعتمد الدورة الثالثة على العامين السابقين من التقدم العلمي الذي حققه هذا التلسكوب الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار، والذي بدأ في إرسال البيانات مرة أخرى في عام 2022.
تشمل بعض أهداف العام الثالث لـ JWST الأقمار الخارجية المحتملة، أو الأقمار التي تحيط بالكواكب الخارجية، والكواكب الخارجية نفسها بالتزامن مع غلافها الجوي، والثقوب السوداء الهائلة، وحتى المجرات البعيدة التي كانت موجودة في فجر التاريخ. سيقوم تلسكوب جيمس ويب الفضائي أيضًا بدراسة الهياكل واسعة النطاق في الكون للكشف عن تفاصيل حول التوسع المتسارع للكون والطاقة المظلمة، وهي القوة الغامضة التي تحرك مثل هذه الحركة.
متعلق ب: مهمة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا – تحديثات حية
البحث جار عن الأقمار الخارجية
أحد الفرق المحظوظة بما يكفي للحصول على وقت مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي خلال الدورة الثالثة سوف يبحث عن أقمار خارج النظام الشمسي. تُعرف هذه باسم الأقمار خارج المجموعة الشمسية، أو ببساطة “الأقمار الخارجية”.
ويعد ديفيد كيبينج، الأستاذ المساعد في علم الفلك بجامعة كولومبيا، جزءًا من الفريق الذي يأمل في العثور على أقمار حول الكوكب الخارجي Kepler-167e على وجه الخصوص. يبلغ حجم هذا العملاق الغازي حجم وكتلة كوكب المشتري، ويقع على بعد 1115 سنة ضوئية من الأرض.
“يسعدنا قبول أحد مقترحاتنا!” قال كيبينج لموقع Space.com. “لقد تم قبول بحثنا عن القمر الخارجي حول Kepler-167e، وهو أفضل هدف لدينا على الإطلاق لصيد القمر.”
حتى الآن، أثبتت الأقمار الخارجية أنها موضوع بعيد المنال بالنسبة لعلماء الفلك، لأنه يتم اصطيادها باستخدام نفس تقنية حجب الضوء المستخدمة في اكتشاف الكواكب الخارجية حول النجوم. ومع ذلك، فإن هذه التقنية صعبة بما فيه الكفاية عند البحث عن عوالم كبيرة خارج الأرض، حيث يعد البحث عن أقمار خارجية صغيرة بها أمرًا صعبًا للغاية. لن تحجب الأقمار الخارجية ضوءًا أقل بكثير من الكواكب الخارجية التي تدور حولها فحسب، بل يجب أيضًا أن تكون في الموضع الصحيح في الوقت المناسب.
يجب أن يدور القمر الخارجي الذي يمكن اكتشافه حول كوكبه تمامًا كما تعبر الكواكب أو “تعبر” وجه نجمها الأم لحجب بعض الضوء عند مشاهدتها من وجهة نظرنا في الكون. سيتم اكتشاف هذا العائق بواسطة معدات العلماء، مما سيسمح لهم بعكس الحسابات التي أدت إلى ظهور كوكب خارجي (أو قمر خارجي محتمل).
يأمل كيبينج أنه من خلال التركيز على Kepler-167e باستخدام جهاز التصوير بالأشعة تحت الحمراء القريبة وجهاز قياس الطيف بدون شق (NIRISS) التابعين لـ JWST، سيتمكن هو وفريقه من إجراء أول اكتشاف بلا منازع لقمر خارج المجموعة الشمسية. وقال كيبينج: “نأمل أن تكون هذه مجرد بداية لثورة القمر الخارجي. عوالم جديدة ستحمل بالتأكيد بعض الأسرار الرائعة”.
بالطبع، تتضمن مشاريع Cycle 3 GO التابعة لـ JWST أيضًا مجموعة كبيرة من الأبحاث التي تركز على الكواكب الخارجية نفسها، وليس فقط أقمارها المحتملة. يتضمن ذلك عددًا قليلًا من الأشخاص الذين يرغبون في تحديد ما إذا كانت بعض الكواكب الخارجية تتمتع بالظروف اللازمة لدعم الحياة كما نعرفها.
ومن بين مشاريع قابلية السكن على الكواكب الخارجية مشروع يسمى “تقييد الغلاف الجوي للكوكب الخارجي الأرضي TOI-4481b”. سيستخدم هذا أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بـ JWST لمدة 16 ساعة لتحديد ما إذا كان كوكب خارج المجموعة الشمسية كتلته تقريبًا كوكب المشتري، والذي يدور حول نجم يبلغ حوالي نصف كتلة الشمس والذي يقع على بعد حوالي 39 سنة ضوئية، قادرًا على التعلق. إلى جوها.
يمكن أن تكون النتيجة بمثابة خطوة أولى في فهم مدى صلاحية الكواكب الصخرية للسكن وتحديد ما إذا كانت النجوم من النوع M، والمعروفة أيضًا باسم الأقزام الحمراء، لديها كواكب أرضية ذات أجواء كبيرة. وهذا أمر مهم في البحث عن الحياة خارج الأرض لأن الأقزام الحمراء هي النجوم الأكثر شيوعا في درب التبانة.
البحث عن الثقوب السوداء الهائلة
يعتقد علماء الفلك على نطاق واسع أن غالبية المجرات الكبيرة في كوننا تحتوي على ثقوب سوداء هائلة في قلوبها كتلتها كبيرة مثل ملايين، أو حتى مليارات، الشموس. تبتلع بعض هذه الثقوب السوداء فائقة الكتلة الغاز والغبار الذي يحيط بها في أقراص من المادة تسمى الأقراص التراكمية.
يُعتقد أن تأثيرات الجاذبية لهذه الثقوب السوداء العملاقة تعمل على تسخين المواد الموجودة في تلك الأقراص المتراكمة، مما يجعلها تنبعث منها إشعاعات ساطعة عبر الطيف الكهرومغناطيسي وإنشاء مناطق تسمى النوى المجرية النشطة (AGN). بالإضافة إلى ذلك، فإن أي مادة لا يبتلعها الثقب الأسود يمكن توجيهها إلى قطبيه، حيث يتم تفجيرها على شكل نفاثات من الجسيمات تتحرك بسرعة تقترب من الضوء. عندما يحدث ذلك، تسمى هذه الظاهرة بالكوازار.
إن الظروف العنيفة لهذه الأحداث تجعل من النوى المجرية النشطة والكوازارات أكثر الأجسام سطوعًا في الكون، وغالبًا ما تكون مضيئة بدرجة كافية لتتفوق على الضوء المشترك لكل نجم في المجرات المحيطة بها. ازدهر فهمنا النظري للثقوب السوداء فائقة الكتلة منذ أن كشف تلسكوب أفق الحدث (EHT) عن أول صورة لثقب أسود، وهو الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب مجرة ميسييه 87 (M87)، في عام 2019.
وستساهم مهمات الدورة الثالثة لـ JWST بشكل أكبر في هذه المعرفة.
تتضمن برامج JWST Cycle 3 لرصد الثقب الأسود الهائل دراسة النجوم الزائفة في بداية الكون وطبيعة الثقوب السوداء الأولى. ويأمل العلماء أن يفهموا كيف أثرت تلك الثقوب السوداء على نمو المجرات على مدى مليارات السنين.
يمكن لملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي للثقوب السوداء الهائلة في الكون المبكر أن تكشف أيضًا كيف نمت هذه العمالقة الكونية إلى كتل هائلة لاحظها العلماء، قبل أن يبلغ عمر الكون مليار سنة. يمكن الإجابة على هذا السؤال باستخدام MIRI للتحقق مما إذا كانت السحابة الجزيئية العملاقة التي كانت موجودة منذ حوالي 13.2 مليار سنة قد انهارت بشكل مباشر، مما أدى إلى ولادة “بذرة ثقب أسود ثقيل” من شأنها أن تمثل آلية النمو السريع.
كزافييه كالميت هو باحث في جامعة ساسكس يدرس التقاطع بين الثقوب السوداء وميكانيكا الكم. وقال لموقع Space.com إنه متحمس بشكل خاص لرؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي يركز على الثقوب السوداء الهائلة وAGNS.
وأوضح كالميت: “إن مشاريع JWST Cycle 3 مثيرة للغاية”. “نظرًا لاهتماماتي البحثية، فأنا متشوق بشكل خاص لرؤية ما سنتعلمه عن الثقوب السوداء.”
أصبح تلسكوب جيمس ويب الفضائي كبيرًا
أحد الأدوار الأساسية لـ JWST هو دراسة الأجسام الموجودة في الكون المبكر. يتمتع التلسكوب الفضائي القوي بهذه القدرة لأن توسع الكون يمتد الأطوال الموجية للضوء من الأجسام البعيدة حيث ينتقل هذا الضوء نحونا، ويحرك الأطوال الموجية نحو “النهاية الحمراء” للطيف الكهرومغناطيسي.
كلما طالت مسافة انتقال الضوء للوصول إلينا، أصبح الضوء أكثر انزياحًا نحو الأحمر. وهذا يعني أن الضوء الذي كان يسافر منذ حوالي 12 مليار سنة ينزاح بشدة نحو الأحمر، وصولاً إلى منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي وخارج النطاق المرئي الذي يمكننا رؤيته بالعين المجردة. على نحو فعال، ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي بالنسبة لنا. ومع ذلك، فإن تلسكوب جيمس ويب الفضائي قادر على مراقبة ضوء الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي يساعد في استكشاف النجوم الأولى والمجرات الأولى، وهو أمر سيستمر في القيام به في عام 2025 من خلال العديد من مشاريع الدورة 3 GO.
لوز أنجيلا جارسيا هي عالمة كونيات في جامعة ECCI في كولومبيا، وتركز على كيفية توسع الطاقة المظلمة للكون بمعدل متسارع، وهو ما يساعد بدوره في التحقيقات المتعلقة بتطور الكون. إنها متحمسة بشكل خاص لمشاريع GO التي ستنظر في عصر التطور الكوني الذي يسمى عصر إعادة التأين، والذي حدث بعد حوالي 500 مليون سنة من الانفجار الكبير.
خلال هذه الفترة، تم تأين ذرات الهيدروجين المحايدة التي تسكن الكون بواسطة الإشعاع الذي جرد إلكتروناتها وتركها على شكل هيدروجين متأين، أو أيونات هيدروجين. يمكن لدراسة المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي أن تكشف المزيد عن هذه المرحلة الحاسمة في التطور الكوني، بما في ذلك كيف عملت المجرات الأولى كمصدر لهذا الإشعاع المؤين.
وقال جارسيا لموقع Space: “بعض المقترحات التي تثير اهتمامي هي “فهم تكوين المجرات عند الفجر الكوني”، و”الرياح المجرية في الكون المبكر”، و”ميت أم حي؟ الكشف عن طبيعة المجرات الضخمة في الكون المبكر”. com. “تسعى كل هذه المشاريع المقبولة إلى تحديد وتوصيف المجرات التي هي المحرك لعصر إعادة التأين.
“تركز معظم هذه المقترحات على دراسة خصائص المجرات الأولى في الكون، وهي أنظمة ذات انزياح أحمر عالي جدًا وتحتاج إلى تأكيد طيفي.”
قصص ذات الصلة:
– يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نجمًا نيوترونيًا مختبئًا في حطام المستعر الأعظم
—يكتشف تلسكوب جيمس ويب أقدم خيط في “الشبكة الكونية” على الإطلاق
– يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي مجرات قزمة مليئة بما يكفي لإعادة تشكيل الكون المبكر بأكمله
هذا مجرد غيض من فيض عندما يتعلق الأمر بمجموعة المواضيع التي ستغطيها مشاريع الدورة 3 GO. وبين عامي 2024 و2025، سيقوم علماء الفلك أيضًا بتدريب التلسكوبات على النجوم البعيدة لفهم فيزياء النجوم ومجموعاتها بشكل أفضل، بالإضافة إلى فحص الغاز الموجود بين النجوم والذي يمكن أن يصبح اللبنات الأساسية للجيل القادم من النجوم والكواكب.
على الرغم من أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي قد تم تصميمه مع وضع دراسة الأجسام البعيدة في الاعتبار، إلا أن الدورة الثالثة ستشهد أيضًا استخدام المرصد لدراسة الأجسام داخل نظامنا الشمسي. وسيشمل ذلك البحث عن مصدر أعمدة الغاز القادمة من قمر زحل إنسيلادوس، والتحقق من ديناميكيات حلقات أورانوس، وتحديد خصائص الأجسام الجليدية الموجودة في حزام كويبر على حافة النظام الشمسي.
وبالنظر إلى ما بعد الدورة الثالثة من JWST، سيتم إطلاق الدعوة لتقديم مقترحات الدورة الرابعة GO في 1 أغسطس 2024، مع تحديد الموعد النهائي في 16 أكتوبر من هذا العام. ستُجرى مراجعة لجنة تخصيص التلسكوبات للدورة الرابعة (TAC) في الفترة ما بين 3 و12 فبراير 2025، مع الكشف عن الاختيارات في 5 مارس من العام المقبل تقريبًا. ستبدأ برامج JWST Cycle 4 GO بعد ذلك في إجراء عمليات رصد للكون في 1 يوليو 2025.
تتوفر قائمة كاملة ببرامج الدورة 3 JWST المقبولة على موقع STScI.