تلسکوپ هابل و جیمز وب ناسا همکار می شوند!

تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ فضایی هابل ناسا در حال کار با یکدیگر برای مطالعه یک خوشه کهکشانی بزرگ به نام MACS0416 هستند. آنها با ترکیب نور مرئی و مادون قرمز تصویری دقیق ایجاد کرده اند که یکی از گسترده ترین نماها از کیهان را ارائه می دهد. MACS0416 در فاصله ۴.۳ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد و از برخورد خوشه های کهکشانی تشکیل شده است که در نهایت به یک خوشه بزرگتر ادغام می شوند.

در پس زمینه سیاه فضا، میدانی از کهکشان ها وجود دارد. در وسط، ده ها کهکشان مارپیچی و بیضوی مایل به زرد وجود دارد که یک خوشه کهکشانی پیش زمینه را تشکیل می دهند. ویژگی های خطی تحریف شده، عمدتاً به دنبال دایره های متحدالمرکز نامرئی که در اطراف مرکز تصویر منحنی شده اند، نیز وجود دارند.

تصویر: Galaxy Cluster MACS0416 — این نمای پانکروماتیک از خوشه کهکشانی MACS0416 با ترکیب مشاهدات فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا با داده های نور مرئی از تلسکوپ فضایی هابل ناسا ایجاد شده است. پوشش طول موج حاصل، از ۰.۴ تا ۵ میکرون، چشم انداز واضحی از کهکشان ها را نشان می دهد که رنگ های آنها سرنخ هایی از فاصله کهکشان ها را نشان می دهد: آبی ترین کهکشان ها نسبتاً نزدیک هستند و اغلب شکل گیری ستاره های شدید را نشان می دهند، همانطور که هابل به بهترین وجه تشخیص داد، در حالی که کهکشان های قرمزتر تمایل به این دارند. دورتر باشد، یا در غیر این صورت حاوی مقدار زیادی گرد و غبار، همانطور که وب تشخیص داده است. این تصویر جزئیات زیادی را نشان می دهد که تنها با ترکیب قدرت هر دو تلسکوپ فضایی می توان آنها را ثبت کرد. در این تصویر، آبی نشان دهنده داده هایی در طول موج های ۰.۴۳۵ و ۰.۶۰۶ میکرون است (فیلترهای هابل F435W و F606W). فیروزه ای ۰.۸۱۴، ۰.۹ و ۱.۰۵ میکرون است (فیلترهای هابل F814W و F105W و Webb filter F090W). رنگ سبز ۱.۱۵، ۱.۲۵، ۱.۴، ۱.۵ و ۱.۶ میکرون است (فیلترهای هابل F125W، F140W و F160W و فیلترهای Webb F115W و F150W). زرد ۲.۰۰ و ۲.۷۷ میکرون است (فیلترهای وب F200W و F277W). نارنجی ۳.۵۶ میکرون است (Webb filter F356W)؛ و قرمز نشان دهنده داده های ۴.۱ و ۴.۴۴ میکرون است (فیلترهای وب F410M و F444W).

این تصویر جزئیات بسیاری را با ترکیب قدرت هر دو تلسکوپ فضایی، از جمله کهکشان‌های خارج از خوشه و منابع مختلف به دلیل عدسی‌های گرانشی – اعوجاج و تقویت نور از منابع پس‌زمینه دور، نشان می‌دهد.

این خوشه بخشی از برنامه میدان‌های مرزی بود، یک برنامه جاه‌طلبانه هابل که در سال ۲۰۱۴ افتتاح شد و نماهایی بی‌سابقه و فوق‌عمیق از کیهان ارائه می‌کرد. هابل جستجو برای برخی از کم‌نورترین و جوان‌ترین کهکشان‌های کشف‌شده را رهبری کرد. نمای مادون قرمز وب این را با رفتن حتی عمیق تر به جهان اولیه افزایش می دهد.

Rogier Windhorst از دانشگاه ایالتی آریزونا، محقق اصلی برنامه PEARLS (مناطق برون کهکشانی اصلی برای reionization و عدسی علم)، که مشاهدات وب را انجام داد، گفت: «ما با کاوش در فواصل بیشتر و اجرام کم‌نورتر، میراث هابل را می‌سازیم.

رنگ ها به چه معنا هستند

برای ایجاد تصویر، کوتاه‌ترین طول‌موج‌های نور آبی، طولانی‌ترین طول موج‌های قرمز و طول موج‌های میانی سبز بودند. گستره وسیع طول موج ها، از ۰.۴ تا ۵ میکرون، منجر به چشم انداز واضحی از کهکشان ها می شود.

رنگ‌ها سرنخ‌هایی از فواصل کهکشان‌ها ارائه می‌کنند: کهکشان‌های آبی با ستاره‌زایی شدید، همانطور که توسط هابل شناسایی شده است، در نزدیکی هستند، در حالی که کهکشان‌های قرمزتر دورتر هستند، همانطور که توسط وب شناسایی شده است. برخی از کهکشان‌ها به دلیل غبار کیهانی که رنگ‌های آبی‌تر نور ستاره‌ها را جذب می‌کند، بسیار قرمز به نظر می‌رسند.

ویندهورست می‌گوید: «تا زمانی که داده‌های وب را با داده‌های هابل ترکیب نکنید، کل تصویر روشن نمی‌شود.

Side-by-side Hubble/Webb — این مقایسه کنار هم از خوشه کهکشانی MACS0416 که توسط تلسکوپ فضایی هابل در نور نوری (سمت چپ) و تلسکوپ فضایی جیمز وب در نور مادون قرمز (راست) دیده می شود، جزئیات متفاوتی را نشان می دهد. هر دو تصویر صدها کهکشان را نشان می دهند، با این حال تصویر وب کهکشان هایی را نشان می دهد که نامرئی هستند یا فقط در تصویر هابل به سختی قابل مشاهده هستند. این به این دلیل است که دید مادون قرمز وب می تواند کهکشان های بسیار دور یا غبار آلود را تشخیص دهد که هابل نمی تواند آنها را ببیند. (نور از کهکشان های دور به دلیل انبساط کیهان به سرخ منتقل می شود.) کل زمان نوردهی برای وب حدود ۲۲ ساعت بود، در مقایسه با ۱۲۲ ساعت زمان نوردهی برای تصویر هابل.

خوشه کهکشان درخت کریسمس

اگرچه مشاهدات وب جدید به دیدگاه زیبایی شناختی کمک می کند، اما آنها برای یک هدف علمی خاص گرفته شده اند. تیم تحقیقاتی سه مجموعه از مشاهدات را که هفته‌ها از هم جدا شده بود، با مجموعه چهارم تیم تحقیقاتی CANUCS (Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey) ترکیب کرد. هدف شناسایی اجسامی بود که در طول زمان در روشنایی تغییر می‌کنند که به عنوان گذرا شناخته می‌شوند.

این تیم ۱۴ حالت گذرا را در میدان دید شناسایی کردند. دوازده تا از آنها در سه کهکشان بسیار بزرگ‌نمایی شده به دلیل عدسی‌های گرانشی، احتمالاً ستارگان منفرد یا منظومه‌های چند ستاره‌ای که برای مدت کوتاهی بسیار بزرگ‌نمایی می‌شوند، بودند. دو گذرای دیگر در کهکشان‌های پس‌زمینه با بزرگ‌نمایی متوسط قرار دارند و احتمالاً ابرنواختر هستند.

هائوجینگ یان از دانشگاه میسوری، نویسنده اصلی یک مقاله در توضیح این موضوع گفت: “ما MACS0416 را خوشه کهکشانی درخت کریسمس می نامیم، هم به دلیل رنگارنگ بودن و هم به دلیل نورهای سوسوزنی که در آن پیدا می کنیم. ما می توانیم گذرا را در همه جا ببینیم.” نتایج علمی

کشف گذراهای متعدد در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه نشان می دهد که ستاره شناسان می توانند از طریق نظارت منظم با وب، چیزهای بیشتری در این خوشه و موارد مشابه بیابند.

یک ستاره کایجو

در میان گذراهای شناسایی شده، یکی برجسته است. واقع در کهکشانی که حدود ۳ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته است، حداقل ۴۰۰۰ برابر بزرگنمایی شده است. تیم منظومه ستاره‌ای را به دلیل ماهیت فوق‌العاده درخشان و بزرگ‌نمایی‌شده‌اش، شبیه به هیولاهای غول‌پیکر معروف به کایجو در سینمای ژاپن، «Mothra» نامید. موترا در هر دو رصد هابل که ۹ سال قبل انجام شده است قابل مشاهده است، که با توجه به هم ترازی خاصی که برای بزرگنمایی بسیار زیاد یک ستاره لازم است، غیرمعمول است.

Gravitationally Lensed Galaxy — این تصویر از خوشه کهکشانی MACS0416 یک کهکشان پس زمینه خاص با عدسی گرانشی را نشان می دهد که حدود ۳ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته است. آن کهکشان حاوی یک جسم گذرا یا جسمی است که در روشنایی مشاهده شده در طول زمان تغییر می کند، که تیم علمی آن را “Mothra” نامیدند. Mothra ستاره ای است که با ضریب حداقل ۴۰۰۰ برابر بزرگ می شود. این تیم معتقد است که موترا نه تنها با گرانش خوشه کهکشانی MACS0416، بلکه توسط جسمی به نام “عدسی میلی” که احتمالاً به اندازه یک خوشه ستاره ای کروی وزن دارد، بزرگ می شود.

میدانی از کهکشان ها در پس زمینه سیاه فضا. در مرکز سمت چپ، یک ویژگی خطی برجسته به طور عمودی کشیده شده است. با یک کادر سفید مشخص شده است و یک گوه با سایه روشن به نمای بزرگ شده در پایین سمت راست منتهی می شود. یک نقطه نزدیک به وسط ویژگی با عنوان “Mothra” نامگذاری شده است.

توضیح احتمالی این است که یک شی اضافی در خوشه پیش زمینه بزرگنمایی بیشتری می افزاید. این تیم جرم آن را بین ۱۰۰۰۰ تا ۱ میلیون برابر جرم خورشید ما تخمین زد. با این حال، ماهیت واقعی این “عدسی میلی” ناشناخته باقی مانده است.

خوزه دیگو از Instituto de Física de Cantabria در اسپانیا، نویسنده اصلی مقاله که جزئیات این یافته را توضیح می دهد، می گوید: محتمل ترین توضیح یک خوشه ستاره ای کروی است که برای وب برای دیدن مستقیم آن بسیار کم نور است. اما ما هنوز ماهیت واقعی این لنز اضافی را نمی دانیم.

مقاله یان و همکاران. برای انتشار در مجله Astrophysical، و مقاله توسط دیگو و همکاران پذیرفته شده است. در Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

داده های وب نشان داده شده در اینجا به عنوان بخشی از برنامه PEARLS GTO 1176 به دست آمده است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب برترین رصدخانه علوم فضایی جهان است که اسرار منظومه شمسی ما را حل می کند، جهان های دور اطراف ستاره های دیگر را کاوش می کند و ساختارها و منشاء اسرارآمیز جهان ما را بررسی می کند. وب یک برنامه بین المللی است که توسط ناسا با شرکای ESA (آژانس فضایی اروپا) و آژانس فضایی کانادا هدایت می شود.

تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ فضایی هابل یک پروژه مشترک بین ناسا و ESA است. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، این تلسکوپ را مدیریت می‌کند. مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور، مریلند، عملیات‌های علمی هابل و وب را انجام می‌دهد که توسط انجمن دانشگاه‌های پژوهش در نجوم در واشنگتن دی سی برای ناسا اداره می‌شود.