نور از ستارگان و کهکشان‌ها در اشکال بسیاری از جهان سفر میکند، نه تنها رنگ‌های مرئی که چشم انسان می‌تواند ببیند. نور فرابنفش، زیرقرمز، اشعه ایکس و نور گاما اطلاعاتی درباره ستارگان جوان داغ، ابرهای غبار سرد، ستارگان منفجر و سیاهچالهها ارائه می‌دهند. اما جو زمین بیشتر این نور را قبل از رسیدن به زمین جذب یا به هم می‌زند، بر اساس علوم ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA).
چرا جو زمین یک مانع است
آژانس فضایی اروپا توضیح می‌دهد که جو دو مشکله جداگانه برای نجوم‌شناسی زیرقرمز ایجاد میکند. اولاً، بیشتر طولموجهای زیرقرمز را کاملاً جذب میکند، فقط چند باند باریک را به تلسکوپهای زمینی اجازه می‌دهد. ثانیاً، خود جو در زیرقرمز درخشان میشود، اغلب بیشتر از جسمی کیهانی کوچک که ستاره‌شناسان می‌کوشند مطالعه کنند تابش صادر میکند، که سیگنال را در سر و صدا فرو می‌برد.
آژانس فضایی اروپا همچنین توجه می‌دهد که جو بیشتر تشعشع با انرژی زیاد و فرابنفش را، از جمله اشعه ایکس، اشعه گاما و بیشتر اشعه فرابنفش، مسدود میکند. ناسا توجه می‌دهد که چاندرا، رصدخانه اشعه ایکس آن، در ارتفاعی تا حدود 139,000 کیلومتر (86,500 مایل) بالای زمین مدار دارد - حدود 200 برابر بالاتر از هابل - به این دلیل که اشعه ایکس هرگز به سطح نمیرسد.
جابجایی تلسکوپ بالای جو یا بسیار دور از زمین هر دو مشکله را یکطور حل میکند: هوایی باقی نمانده است که نور را جذب کند و درخشش جو را فرو برد.
تلسکوپهای مختلف، نور‌های مختلف
هر رصدخانه فضایی بزرگ برای بخش خاصی از طیف تنظیم میشود. هابل، که در سال 1990 پرتاب شد، بیشتر به نور فرابنفش و نور مرئی (0.1 تا 2.5 میکرون) توجه میکند و حدود 300 مایل (483 کیلومتر) بالای زمین مدار دارد، همچنان در دسترس ماموریت‌های خدماتی گاه‌وبیگاه، بر اساس علوم ناسا. تلسکوپ فضایی جیمس وب در دسامبر 2021 پرتاب شد، برای نور زیرقرمز ساخته شده است و خیلی دورتر، نزدیک نقطه لاگرانژ دوم (L2) حدود یک میلیون مایل از زمین، قرار دارد، جایی که گرمای خود و گرمای زمین نمی‌تواند با سیگنالهای ضعیف زیرقرمز که سعی میکند تشخیص دهد تداخل کند.
آینه اصلی وب 6.5 متر (21.3 فوت) در طول است، در مقابل 2.4 متر (7.9 فوت) هابل، که به آن بیش از شش برابر منطقه جمع‌آوری نور می‌دهد. علوم ناسا بیان میکند که وب می‌تواند اجسامی را تشخیص دهد که 100 برابر ضعیف‌تر از آنچه هابل می‌تواند ببیند. زیرا انبساط جهان نور از دورترین، اولین کهکشان‌ها را به طولموجهای زیرقرمز می‌کشد - اثر تغییر قرمز - حساسیت زیرقرمز وب اجازه می‌دهد که بسیار بیشتر در زمان کیهانی به عقب نگاه کند تا ابزار فرابنفش و مرئی هابل می‌تواند.
وب ابزارهای اختصاصی را برای محدوده‌های مختلف زیرقرمز حمل میکند. دوربین نزدیک زیرقرمز (NIRCam) از 0.6 تا 5 میکرون را پوشش می‌دهد و به عنوان تصویرگر اصلی نزدیک زیرقرمز وب عمل میکند، بر اساس صفحه ابزار علوم ناسا. ابزار زیرقرمز میانی (MIRI) از 5 تا 28 میکرون را پوشش می‌دهد و دوربین، طیف‌سنج که نور را به طیفی تقسیم میکند برای اندازه‌گیری روشنایی در هر طول‌موج، و کروناگراف که درخشش ستاره را مسدود میکند تا سیارات کوچک‌تر نزدیک قابل دیدن باشند را ترکیب میکند. MIRI نیاز به خنک‌کن کریوژنی اضافی دارد تا سردتر از بقیه رصدخانه باشد تا گیرنده‌های آن به گرمای باقی‌مانده خود وب کور نشوند.
هر رصدخانه فضایی تصاویر تولید نمی‌کند. فضاپیمای گایا آژانس فضایی اروپا، که در 19 دسامبر 2013 پرتاب شد و نزدیک L2 قرار دارد، نقشه سهبعدی فوق‌العاده دقیقی از بیش از دو میلیارد ستاره در سراسر راه شیری را می‌سازد، حرکات، درخشندگی، دما و ترکیب آنها را پیگیری میکند، بر اساس صفحه ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا. آژانس فضایی اروپا می‌گوید گایا دقت موقعیتی را 100 برابر بهبود بخشید در مقایسه با سلف آن، ماهواره هیپارکوس؛ ماموریت پس از مواجهه با مسائل حسگر و ذرات ریز در 2024 وارد فاز پس از عمل شد.
در انتهای انرژی بالای طیف، رصدخانه اشعه ایکس چاندرا ناسا، که در 23 جولای 1999 پرتاب شد، اشعه ایکس از پدیده‌های بسیار داغ را شناسایی میکند: ستارگان منفجر، خوشههای کهکشانی و ماده در گردش حول سیاهچالهها، بر اساس صفحه ماموریت astrobiology ناسا.
قطعات را کنار هم قرار دادن
گوران پیلبرات، دانشمند پروژه هرشل آژانس فضایی اروپا، ارزش مشاهده زیرقرمز را به خصوص برای مطالعه نحوه تشکیل ستارگان و سیارات توضیح داد: 'با مشاهده در زیرقرمز می‌توانیم بررسی کنیم چگونه چیزها تشکیل می‌شوند، مراحل بسیار اولیه، زیرا فرآیندهای تشکیل اغلب در مکان‌های سرد و غباری اتفاق می‌افتند'، آن‌گونه که گفت، بر اساس آژانس فضایی اروپا. نور زیرقرمز از ابرهای غبار عبور میکند که نور مرئی را مسدود میکند، که به ابزارهایی مانند NIRCam و MIRI وب اجازه می‌دهد که ستارگان نوزاد و سیارات درون سدم‌ها مخفی شده را ببینند.
زیرا هیچ تلسکوپ تنهایی کل طیف را پوشش نمی‌دهد، ستاره‌شناسان بطور منظم داده‌ها را از چندین رصدخانه ترکیب می‌کنند. علوم ناسا هابل و وب را به جای رقیب، شركای متمم توصیف میکند: دید عمیق‌تر وب در زیرقرمز از غبار و گاز نفوذ میکند، در حالی که دید مرئی و فرابنفش هابل نمایش‌های زیرقرمز وب را تکمیل میکند، که با هم دیدهایی گسترده‌تر از اجسام مشابه را تولید میکند.
مقایسه رصدخانه‌های فضایی بزرگ| رصدخانه | پرتاب شده | تمرکز طول موج | مدار/محل | هدف اصلی |
|---|
| هابل | 1990 | فرابنفش و مرئی (0.1–2.5 میکرون) | حدود 300 مایل (483 کیلومتر) بالای زمین | تصویربرداری از ستارگان، کهکشان‌ها، سدم‌ها |
|---|
| چاندرا | 23 جولای 1999 | اشعه ایکس | مدار بیضی‌گون تا حدود 139,000 کیلومتر | گاز داغ، سیاهچالهها، ستارگان منفجر |
|---|
| گایا | 19 دسامبر 2013 | نوری (اندازه‌سنجی فلکی) | نزدیک L2، حدود یک میلیون مایل | نقشه سهبعدی بیش از دو میلیارد ستاره راه شیری |
|---|
| تلسکوپ فضایی جیمس وب | دسامبر 2021 | زیرقرمز (0.6–28.5 میکرون) | نزدیک L2، حدود یک میلیون مایل | جهان اولیه، تشکیل ستاره و سیاره |
|---|
