اخترشناسان در جستجوی کم‌نورترین و دورترین کهکشان‌ها، منابع عظیمی را در دو نقطه کوچک درآسمان پرتاب کردند.

در صورت فلکی شمالی دب صغیر، یک تکه کوچک و نامحسوسی از آسمان بدون ستاره ها یا کهکشان های برجسته قرار دارد. یک تکه دوقلو مشابه در آسمان جنوبی در جهت فورناکس قرار دارد. این دو منطقه که در میان اخترشناسان به عنوان میدان های کالا شناخته می شوند، در نگاه اول چندان زیاد به نظر نمی رسندولی  درک ما از جهان جدید را دوباره تعریف کرده اند.

کیهان برای میلیاردها سال در حال گسترش و تکامل بوده است. چه چیزی باعث ایجاد مجموعه غنی از کهکشان ها با اشکال و اندازه های مختلف شد؟ آیا کهکشان ها همیشه شبیه امروز بودند؟ برای پاسخ به چنین سوالاتی، ستاره شناسان از یک دستور العمل ساده پیروی می کنند: کهکشان های بسیار دور را رصد کنید. از آنجا که نور با سرعت محدودی حرکت می کند، اجسام دور را مانند گذشته می بینیم. متأسفانه کهکشان های دور بسیار کم نور هستند.

و اینجاست که میدان‌های کالا وارد می‌شوند. اخترشناسان مقدار زیادی از منابع را به میدان‌ها پرتاب کردند تا جامع‌ترین نگاه را به گذشته داشته باشند. GOODS مخفف The Great Observatories Origins Deep Survey است. مائورو

ایده میدان‌ها فقط از جایی بیرون نیامد. مانند بسیاری دیگر از داستان های موفقیت در علم، همه چیز با یک فنجان قهوه شروع شد..

اولین مورد از همه آنها: میدان عمیق هابل

در سال 1994 تلسکوپ فضایی هابل (HST) در آتش سوخت پس از اینکه یک مأموریت سرویس شاتل اپتیک‌های اصلاحی را نصب کرد، سرانجام شروع به تولید تصاویر واضح از سیارات، منظومه‌های ستاره‌ای و کهکشان‌ها کرد. رابرت ویلیامز، مدیر وقت مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور، هر روز صبح را صرف نوشیدن قهوه و گفتگو درباره آخرین نتایج علمی با گروهی از دانشمندان جوان می کرد. اولین تصاویر HST عمیق از کهکشان ها تاثیر بسیار قوی بر این گروه گذاشت. ویلیامز متوجه شد که با یک برنامه مناسب، HST می تواند دورتر از گذشته در زمان نگاه کند. ایده میدان عمیق – نمای ساخته شده از تصاویری که معادل نوردهی بسیار طولانی را نشان می دهد – شروع به ظهور کرد.

این ایده مخاطره آمیز بود: آنها نمی دانستند که این میدان عمیق چه چیزی را آشکار می کند. و از آنجایی که HST تقاضای بالایی داشت، بدست آوردن زمان مورد نیاز برای برنامه از طریق فرآیند معمول بررسی همتا دشوار خواهد بود. برای تحقق این پروژه، ویلیامز حرکات زیرکانه ای انجام داد. به عنوان کارگردان، او این اختیار را داشت که مقدار قابل توجهی از زمان مشاهده را به پروژه اختصاص دهد. علاوه بر این، او تصمیم گرفت بلافاصله پس از اکتساب، داده ها را عمومی کند و یک سنت افتخارآمیز از پروژه های به اصطلاح خزانه داری را آغاز کرد.

در پایان سال 1995، HST یک نقطه کوچک در آسمان را برای ده روز متوالی مشاهده کرد. تصویر ترکیبی که به میدان عمیق هابل معروف است، دیدنی بود. منطقه ای به طول 2.6 دقیقه قوسی در یک طرف شامل تقریباً 3000 کهکشان بود که برخی از آنها در زمانی که جهان کمتر از 2 میلیارد سال سن داشت نور ساطع می کردند.

اما چرا با میدان عمیق هابل توقف کنیم؟ موفقیت این برنامه به سرعت باعث ایجاد افکار در زمینه های جدید و عمیق تر شد.

همه کالاها را دریافت می کنند

ایده او برای در دسترس قرار دادن داده‌های با کیفیت بالا بلافاصله در دسترس همگان، کمیته‌ها را تشویق کرد تا زمان و منابع عظیمی را برای مشاهده این زمینه‌ها اختصاص دهند. جیوالیسکو می‌گوید: «مشاهدات عمومی الگوی برنده برای بررسی علم انتقال به سرخ بالا بود.

مشاهدات میدانی منجر به تعداد زیادی از مطالعات و نتایج شد. دانشمندان دید واضحی از چگونگی تغییر ویژگی‌های کهکشان در طول زمان داشتند. جیوالیسکو می‌گوید: «مردم فکر می‌کردند کهکشان‌های اولیه بزرگ و پراکنده بودند، اما در واقع کوچک و فشرده بودند». معلوم شد که کهکشان ها در گذشته با اشتیاق بیشتری ستاره ها را تشکیل می دادند. مشاهدات با دقت اندیشیده شده از میدان ها، بسیاری از ابرنواخترهای دوردست را کشف کرد که منجر به درک بهتری از انبساط شتابان جهان شد. مشاهدات عمیق اشعه ایکس هسته های فعال کهکشانی دوردست را نشان داد. لیست بی پایان است.

این میدان ها همچنین حاوی برخی از جواهرات اخترفیزیکی واقعی هستند. به عنوان مثال، میدان GOODS شمالی میزبان دورترین جرمی است که تاکنون کشف شده است: کهکشانی به نام GN-z11 نوری را که امروز می بینیم تنها 400 میلیون سال پس از انفجار بزرگ تابش کرد.

 تلسکوپ فضایی جیمز وب میراث را ادامه می دهد

جای تعجب نیست که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که مدت ها در انتظار آن بودیم، که قرار است در 25 دسامبر به فضا پرتاب شود، همچنین نگاهی طولانی و خوب به میدان های GOODS خواهد داشت. مارسیا ریکه، ستاره شناس دانشگاه آریزونا در توسکون و محقق اصلی می گوید: «اگر کسی تصمیم بگیرد که از کجا می توانید بیشترین سود را برای دلار خود به دست آورید، باید در زمینه کالاها باشد، زیرا در حال حاضر اطلاعات بسیار دیگری وجود دارد. طیف‌نگار NIRspec JWST.

Rieke یکی از رهبران JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) است، یک برنامه بزرگ که دو میدان کالا را برای تقریبا 800 ساعت مشاهده می کند. این تلسکوپ به طور همزمان از دو ابزار برای به دست آوردن تصاویر مادون قرمز و طیف کهکشان ها در میدان ها استفاده می کند.

برنامه JADES به تلاش برای درک تکامل کهکشان ها ادامه خواهد داد. JWST دورترین کهکشان ها، شاید حتی اولین ستاره ها را رصد خواهد کرد. این مورفولوژی کهکشان ها را در طول زمان ردیابی می کند و تکامل شیمیایی جهان را آشکار می کند. منشا گیج کننده سیاهچاله های کلان پرجرم در یک جهان جوان نیز در دستور کار JWST است.