نشأت رؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي في تسعينيات القرن العشرين، بعد فترة وجيزة من بدء تلسكوب هابل الفضائي في تقديم ملاحظات رائدة. في عام 1996، شرعت وكالة ناسا، بالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية، في إنشاء تلسكوب يتمتع بحساسية محسنة وقدرة على المراقبة بالأشعة تحت الحمراء. سُمي المشروع على اسم مدير وكالة ناسا الثاني، جيمس ويب، وكان الهدف منه استقصاء المراحل الأولى للكون.

كان بناء تلسكوب جيمس ويب مسعى ضخماً، حيث تطلّب أكثر من عقدين من البحث والهندسة والتعاون بين العلماء والمهندسين في جميع أنحاء العالم. واجه إطلاق التلسكوب العديد من التأخيرات بسبب النطاق الطموح لتكنولوجيته، ولا سيما تصميم المرآة المجزأة الفريدة والحاجب الشمسي. تُوِج المشروع أخيراً بإطلاق ناجح في 25 كانون الأول 2021، من غيانا الفرنسية، إيذاناً ببداية عصر جديد في مراقبة الفضاء.

يُمثّل تلسكوب جيمس ويب قفزة كبيرة في الأجهزة الفلكية. يبلغ قطر مرآته الأساسية 6,5 متراً (أكثر من 21 قدماً)، أي ما يقرب من ثلاثة أضعاف حجم مرآة هابل. ولجعلها مضغوطة بما يكفي للإطلاق، تم بناء هذه المرآة في 18 جزءاً سداسياً مصنوعاً من البيريليوم خفيف الوزن للغاية والمطلي بالذهب، مما يوفّر انعكاسية عالية للأشعة تحت الحمراء.

ومن أبرز سمات تلسكوب جيمس ويب الدرع الشمسي المكون من خمس طبقات، والذي يبلغ قياسه تقريباً قياس ملعب تنس، والمصمم لمنع الحرارة من الشمس والأرض والقمر. يسمح هذا الدرع لأدوات التلسكوب بالعمل في درجات حرارة أقل من -233 درجة مئوية، وهو أمر بالغ الأهمية للملاحظات الدقيقة للأشعة تحت الحمراء. توفر الأدوات الرئيسية الأربعة في تلسكوب جيمس ويب - NIRCam وNIRSpec وMIRI وFGS/NIRISS - قدرات غير مسبوقة في التقاط الضوء من الكون المبكر ودراسة المجرات والنجوم والأنظمة الكوكبية بتفاصيل دقيقة.

تم بناء تلسكوب جيمس ويب لمعالجة الأسئلة الأساسية في علم الكون والفيزياء الفلكية وعلم الكواكب. أحد أهدافه الأساسية هو دراسة تكوين المجرات والنجوم الأولى، مما يوفّر نافذة على الكون كما كان موجوداً منذ ما يقرب من 13,5 مليار سنة. هدف آخر هو استقصاء كيفية تطور المجرات والتأثير المتبادل فيما بينها، مما يوفر رؤى حول البنية واسعة النطاق للكون.

بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم JWST لمراقبة الكواكب الخارجية وتوصيف غلافها الجوي، مما قد يكشف عن علامات قابلية السكن. يأمل العلماء أيضاً في اكتساب فهم أوضح لتكوين النجوم والأنظمة الكوكبية، بما في ذلك النظامن الشمسي. من خلال توسيع نطاق مراقبة طيف الأشعة تحت الحمراء، يفتح JWST مناطق من الكون لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقاً، مما يسمح للعلماء بتحسين أو إعادة التفكير في النظريات الموجودة في علم الكون.

صورة من wikimedia

منذ بدء عملياته العلمية، حقق تلسكوب جيمس ويب بالفعل عدداً من الاكتشافات الرائعة التي تُعمّق فهم الكون. وكان أحد مساهماته المهمة هو اكتشاف بعض أقدم المجرات التي تم رصدها على الإطلاق، مما يتحدى النماذج الحالية لتكوين المجرات، ويشير إلى أن البنى المعقدة في الكون تشكّلت في وقت أبكر مما كان يُعتقد سابقاً. كما قدم تلسكوب جيمس ويب صوراً تفصيلية للوسط بين النجوم - "الفضاء" بين النجوم - كاشفاً عن التفاعلات التي تؤثر على تكوين المجرات.

كما اكتشف تلسكوب جيمس ويب خطوطاً جزيئية وذرية جديدة في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية، مما يوفر طريقة جديدة لدراسة التركيب الجوي وديناميكياته. وتمتد مساهماته إلى تكوين النجوم، حيث كشف عن تفاصيل عن مجموعات النجوم الصغيرة التي حجبها الغبار، مما يُظهر دورة حياة النجوم منذ الولادة في حضانات النجوم إلى تفاعلاتها المعقدة مع السحب المحيطة.

كان تأثير تلسكوب جيمس ويب على علم الكونيات عميقاً. من خلال النظر إلى أعماق الكون، يسمح للعلماء باختبار نموذج الانفجار العظيم، واستكشاف الظواهر المرتبطة بالمادة المظلمة والطاقة المظلمة، والتي تشكل غالبية كتلة الكون وطاقته. كما قدمت تفاصيله غير المسبوقة في مراقبة الكون المُبكّر أدلة تتحدى جوانب معينة من نموذج لامبدا-سي دي إم (Lambda-CDM)، النموذج القياسي لعلم الكونيات، مما دفع العلماء إلى إعادة النظر في أجزاء من النموذج.

وعلاوة على ذلك، فإن اكتشافات جيمس ويب لها آثار على فهم معدّل التوسع الكوني. لقد فتحت معاينات المجرات البعيدة والنجوم الزائفة، جنباً إلى جنب مع البيانات حول الخلفية الكونية الميكروية (Cosmic Microwave Background CMB)، مناقشات حول التناقض في ثابت هابل، مما قد يكشف عن فيزياء جديدة يمكن أن تُعيد تشكيل فهم أصل الكون ومصيره.

صورة من wikimedia

من المتوقع أن يعمل تلسكوب جيمس ويب لأكثر من عقد من الزمان، وخلال هذه الفترة ستستمر اكتشافاته في التوسُّع. تشمل الخطط المستقبلية مسوحات أعمق للكون المُبكّر، بالإضافة إلى التركيز الموسّع على العثور على الكواكب الخارجية الصالحة للحياة ووصفها. بفضل قدرته على استقصاء جوانب متنوعة من الفضاء، من الطاقة المظلمة إلى تكوين الكواكب، سيكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي مفيداً في وضع الأساس للجيل القادم من التلسكوبات وتطوير الأطر النظرية.

مع تقدم التكنولوجيا، من المرجح أن يتم استكمال تلسكوب جيمس ويب الفضائي بتلسكوبات أخرى، مثل تلسكوب نانسي جريس رومان (Nancy Grace Roman) الفضائي، المخطط لدراسة الطاقة المظلمة وتوسُّع الكون بمزيد من التفصيل. معاً، ستعمل هذه المراصد بشكل تآزري، مما يسمح لعلماء الكونيات بمتابعة الأسئلة التي بدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي في طرحها للتو.

لقد حوّل تلسكوب جيمس ويب الفضائي علم الكونيات من خلال دفع حدود المعاينة، مما يسمح برؤية الكون كما كان قبل مليارات السنين ودراسة الظواهر التي تُشكّل المشهد الكوني. وبفضل حساسيته ونطاقه غير المسبوقين، تَحدّى تلسكوب جيمس ويب الفضائي النماذج الحالية، وأثار نظريات جديدة، مما أثّر على دراسة علم الكونيات لسنوات قادمة. ومع استمرار التلسكوب في اكتشاف عجائب الكون، فإن إرثه سيكون بلا شك فهماً جديداً لماضي الكون وحاضره ومستقبله.