טלסקופ החלל ג'יימס ווב ותגליותיו המדהימות

טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא טלסקופ חלל מחזיר אור, המתוכנן לתצפיות באור נראה ובאינפרה אדום. הטלסקופ שוגר לחלל ב25 בדצמבר של שנת 2021, ונחשב ליורשו של טלסקופ החלל האבל אשר שוגר ב1990. הטלסקופ קרוי על שמו של ג'יימס ווב, שהיה המנהל השני של סוכנות החלל הלאומית לאווירונאוטיקה וחלל של ארצות הברית (נאס"א). יכולותיו המתקדמות והחדשניות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב יאפשרו לו לפעול בתחומים רבים של האסטרונומיה, ומתכנניו קבעו לו לפיהן מספר מטרות:

אחת המטרות נובעת מיכולת התצפית של הטלסקופ על מספר גופים מרוחקים מאוד ביקום, ויכולתו לחפש את האור של הכוכבים והגלקסיות הראשונים שנוצרו ביקום, לאחר המפץ הגדול, שכרגע אין אפשרות לצפות בהם באמצעים הקיימים בחלל. תצפיות אלו כוללות את הכוכבים הראשונים העתיקים ביותר ותצורת הגלקסיות הראשונות. מטרה נוספת היא מציאת הגורם המקנה לכוכבים את צורתם ואיך הוא משפיע על יצירתן של מערכות שמש. עוד יחקור הטלסקופ את הצורניות והאבולוציה של הגלקסיות ואת מאפייני ענקי הגזים הנמצאים בקרבת כוכבים, ולבסוף - ינסה לענות על השאלה הגדולה מכל, בנוגע לקיומם של חיים אחרים מחוץ לכדור הארץ.

יום שיגורו של "ווב" היה יום השיא של עשרות שנות עבודה מאומצת של מדענים ומהנדסים של נאס"א. השיגור עבר בצורה חלקה ללא תקלות, וכך גם השלבים הרבים של פריסת הטלסקופ בחודשים הבאים. באמצע יולי, ווב פרסם את התמונות הראשונות המדהימות שלו. טלסקופ האינפרא אדום יעזור לנו לראות כמעט כל חלק ביקום שלנו בפירוט רב יותר, כולל הגלקסיות הרחוקות ביותר, ויאפשר לנו הסתכלות לעבר ולכמה מהגלקסיות העתיקות והרחוקות ביותר שידועות לנו היום.

"תוך ימים של כניסת הטלסקופ לרשת בסוף יוני 2022, חוקרים החלו לגלות אלפי גלקסיות חדשות רחוקות ועתיקות יותר מכל הגלקסיות שתועדו בעבר - חלקן עתיקות אולי יותר מ-150 מיליון שנה מהעתיקות ביותר שזוהה על ידי האבל", כתבו עורכי ה- כתב העת "מדע". עוד כינה כתב העת את ווב כפריצת הדרך המדע הגדולה בשנת 2022. "יתרה על כך, הטלסקופ מסוגל לאסוף מספיק אור מעצמים אסטרונומיים - החל מכוכבים מולדים ועד כוכבי לכת - כדי לחשוף ממה הם עשויים וכיצד הם נעים בחלל", כתבו עורכי "מדע". "הנתונים האלה כבר החלו לחשוף את ההרכב האטמוספרי של כוכבי לכת במרחק מאות שנות אור מכדור הארץ בפירוט רב, ומציעים רמזים לגבי יכולתם לתמוך בחיים כפי שאנו מכירים אותם."

כמה מהתגליות המדהימות של ג'יימס ווב

1. התמונה הישירה הראשונה של ווב של כוכב לכת

מדענים גילו את כוכבי הלכת הראשונים בשנות ה-90, וכיום ישנם למעלה מ-3,000 עולמות ידועים המקיפים כוכבים רחוקים. ובכל זאת, רק כ24 כאלה צולמו ישירות. רוב כוכבי הלכת כל כך רחוקים עד שכמעט לא ניתן לזהותם. אבל ווב יכול לשנות את זה. בספטמבר, הוא תפס את התמונה הישירה הראשונה שלו של כוכב לכת אשר נמצא מחוץ למערכת השמש. "זהו רגע טרנספורמטיבי, לא רק עבור ווב אלא גם עבור האסטרונומיה באופן כללי", אמר סשה הינקלי, אסטרונום מאוניברסיטת אקסטר בבריטניה שהוביל את התצפיות הללו.

כוכב הלכת, שנקרא HIP 65426 b, התגלה בשנת 2017. כדי לצפות בו, מדענים השתמשו בשתי מצלמותיו של ווב, במספר מסננים ובקורונגרפים של הטלסקופ, כלים שחסמו את אור הכוכב המרכזי. לצד הרגישות הגדולה של הטלסקופ, יש לכוכב הלכת מספר תכונות המקלות על התצפית. במרחק שהוא פי 100 מהמרחק מכדור הארץ לשמש שלנו, כוכב הלכת הזה רחוק הרבה יותר מהכוכב אותו הוא מקיף, יותר מאשר כל כוכב לכת במערכת השמש שלנו (לעומת זאת, פלוטו נמצא רק פי 40 ממרחק השמש-כדור הארץ מהשמש שלנו). הכוכב הוא ענק גז אדיר בגודלו: בערך פי 12 מגודלו של צדק.

2. הדמיה מחדש של גלקסיית הפנטום

ווב צילם את התמונות ב17 ביולי, והן מראות את הגלקסיה NGC 628, המוכרת גם כ"גלקסיית הפנטום", שהיא גלקסיה ספירלית המרוחקת כ-32 מיליון שנות אור מכדור הארץ. גלקסיית הפנטום צולמה פעמים רבות בעבר, לרוב על ידי טלסקופ החלל האבל, בעיקר כדי ללמוד על הזרועות השונות שלה - שכן היא מזכירה מאוד בצורתה את גלקסיית שביל החלב. התמונה האופטית של האבל של הגלקסיה, הנקראת גם M74, מציגה את המבנה הספירלי המושלם של הגלקסיה ואת התפלגות הכוכבים שלה, זרועות הנמשכות החוצה ממרכז קורן. אבל התמונה החדשה של ווב חושפת מבנים דמויי סיבים של אבק וגז פולטי חום, הנובעים ממרכז בהיר המוצג בכחול חשמלי התמונה החדשה תשפוך אור (אינפרא אדום) על אזורים יוצרים כוכבים הפזורים בין זרועות הספירלה של הגלקסיה.

התמונה מורכבת ומשלבת את טלסקופ החלל האבל ותמונות ווב, ובכך מציגה היבטים של תצפיות אופטיות ושל תצפית אינפרא אדומה של הגלקסיה כאחד. חוקרים בסוכנות החלל האירופית (ESA) עזרו לייצר את התמונה המורכבת כחלק מפרויקט בינלאומי שנקרא PHANGS, על פי ה-ESA, שמשתמש ב-ווב, האבל ומספר טלסקופים קרקעיים. "התוספת של תצפיות Webb צלולות בקריסטל באורכי גל ארוכים יותר תאפשר לאסטרונומים לאתר אזורים יוצרים כוכבים בגלקסיות, למדוד במדויק את המסות והגילאים של צבירי כוכבים, ולהשיג תובנות לגבי טבעם של גרגרי האבק הקטנים הנסחפים בחלל הבין-כוכבי", אמר מדען ESA.

3. מציאת הגלקסיות הרחוקות והעתיקות ביותר ביקום

אחת ממטרותיו של ווב היא לצפות בגלקסיות המרוחקות והעתיקות ביותר ביקום, ובאמצע דצמבר אישרו מדענים שהוא אכן ביצע זאת. הטלסקופ צפה רשמית בארבע הגלקסיות הרחוקות ביותר הידועות, מה שאומר שהן גם העתיקות ביותר. ווב צפה בגלקסיות כפי שהופיעו לפני כ-13.4 מיליארד שנים, כשהיקום היה בן 350 מיליון שנים בלבד, כ-2% מגילו הנוכחי.

מדענים חשדו שארבע הגלקסיות היו עתיקות מאוד, כמו מאות אחרות שזוהו על ידי ווב. החוקרים ניתחו נתונים מהספקטרוגרף האינפרא אדום הקרוב של הטלסקופ כדי לגלות באיזו מהירות הגלקסיות מתרחקות מהטלסקופ, ובדקו את ההסחה לאדום שלהן - עד כמה אורכי הגל של האור שהגלקסיות פולטות התארכו ככל שהיקום מתפשט. ההסתה לאדום שלהם הייתה 13.2, הגבוהה ביותר שנמדדה אי פעם. "אלה (גלקסיות) הן הרבה מעבר למה שיכולנו לדמיין למצוא לפני ג'יימס ווב", אמר ברנט רוברטסון, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה סנטה קרוז ואחד החוקרים המעורבים בתצפיות. "עם ג'יימס ווב, כעת אנחנו יכולים למצוא בפעם הראשונה גלקסיות רחוקות כל כך ואז לאשר ספקטרוסקופית שהן באמת כל כך רחוקות."

4. תצפית על העננים של טיטאן

טיטאן הוא הירח הגדול ביותר של כוכב הלכת שבתאי. הוא הירח השני בגודלו (מבחינת קוטר) בכל מערכת השמש. לירח יש "סלע" העשוי מקרח מים, נהרות, אגמים וימים העשויים מתאן נוזלי ואתאן. זהו גם הירח היחיד במערכת השמש שלנו שיש לו אטמוספירה עבה - אטמוספירה מעורפלת ה"מנוקדת" בענני מתאן. מדענים קיבלו הצצה לכמה מהעננים הללו בנובמבר, כאשר ווב קלט נתונים אטמוספריים מהירח. "במבט ראשון, זה פשוט יוצא דופן", כתב סבסטיאן רודריגז, אסטרונום באוניברסיטת פריז סיטי ועמית למחקר, "אני חושב שאנחנו רואים ענן!".

בסופו של דבר הם גילו שהטלסקופ תפס שני עננים, כולל אחד מעל הים הגדול ביותר של הירח, קראקן מארה. הצוות היה כל כך מסוקרן שהם יצרו קשר עם מצפה הכוכבים בהוואי, שהצליח לצפות בטיטאן רק יומיים לאחר מכן. בתצפיות של מצפה הכוכבים ישנו ענן מעל קראקן מארה באותו מקום, אך מדובר בצורה שונה, מה שמעיד על כך שהענן השתנה או שענן אחר עבר לאותו נקודה. הצוות מקווה שנתונים כאלה יעזרו להם למפות את האובך של טיטאן ולגלות גזים חדשים באטמוספירה של הירח.

5. גילוי היווצרות כוכבים נסתרים כאשר גלקסיות מתנגשות

אחד מיתרונותיו של ווב כטלסקופ אינפרא אדום הוא היכולת שלו להסתכל ולקלוט נתונים דרך אבק, לחשוף דברים מוסתרים מטלסקופים כמו האבל, שמשתמשים בעיקר באור נראה. כאשר ווב תפס תמונה של שתי גלקסיות מתנגשות, הוא ראה משהו שהאבל לא - אזור של היווצרות כוכבים אינטנסיבית, שלדברי המדענים מייצר כוכבים פי 20 מהר יותר מאשר בגלקסיה שלנו. בתמונה החדשה, הגלקסיות המתמזגות, הנקראות IC 1623, מכילות אזור של היווצרות כוכבים שזורח באופן מאוד בהיר עם קרינה אינפרא אדומה. ניתן לראות בזכות הטלסקופ שכבה חדשה לגמרי של התמונה, הנמצאת בדרך כלל מאחורי שכבה עבה של אבק. מדענים חושבים שהמיזוג של הגלקסיות, שנמצאות במרחק של כ-270 מיליון שנות אור מכדור הארץ, עשוי גם ליצור חור שחור סופר-מסיבי, שאינו נראה בתמונת ווב.

6. גילוי ננס חום עם ענני חול

ננס חום (גמד חום) הוא גוף תת-כוכבי גדול יותר מכוכב לכת, אבל קטן מכדי להיות כוכב. למרות שטלסקופים רבים זיהו כוכבי לכת חיצוניים, ווב לא תוכנן לכך אך למרות זאת גילה ננס חום. VHS 1256 b אינו כוכב לכת כלל, אלא גמד חום המפיץ זוהר עמום ואדמדם - תוצר של צורת היתוך שונה המתרחשת על עצמים גדולים מאוד, אך קטנים מדי מכדי להתיך מימן. ווב גם הבחין בתצפיותיו שלגמד החום ישנם ענני סיליקט חוליים.

ווב הצליח לזהות כימיקלים בודדים באטמוספירה של הגמד החום, כמו מים, מתאן, פחמן דו חמצני, אשלגן ועוד. יחסים של התרכובות השונות מצביעים על כך שלננס יש אטמוספרה סוערת. "באווירה רגועה, יש יחס צפוי של, נניח, מתאן ופחמן חד חמצני", אמר לפורבס סשה הינקלי, אסטרונום מאוניברסיטת אקסטר בבריטניה ואחד ממחברי המחקר. "אבל בהרבה אטמוספרות של כוכבי הלכת אנו מגלים שהיחס הזה הוא מוטה מאוד, מה שמרמז על כך שיש ערבוב סוער באטמוספרות האלה, הגורר פחמן דו חמצני מהמעמקים כדי להתערבב עם המתאן הגבוה יותר באטמוספירה."

בנוסף לתגליות המדהימות הללו, נוספות עוד תגליות מכוננות אשר מהוות חלק ענק בחקר החלל. עד כה, טלסקופ החלל גיימס ווב הצליחה לחקור גלקסיות עתיקות ורחוקות, ירחים, עננים ולגלות תגליות אשר השפיעו באופן עצום על הידוע לנו על החלל ומרכיביו וישפיעו לעד על האנושות והמדע. ווב ימשיך לחקור, להעמיק ולגלות ממצאים חדשים בנוגע לחקר החלל.