آشنایی با تلسکوپ های قدرتمندی که به زودی نگاه بشر به کیهان را متحول می نمایند
به گزارش وبلاگ ورزشی 90، در حالی که تلسکوپ جیمز وب کیهان را عمیق تر از قبل به ما نشان می دهد، به زودی تلسکوپ های غول پیکر و قدرتمند دیگری ساخته می شوند که نگاه متفاوت و گسترده تری از دنیا را پیشِ روی بشر قرار می دهند.
اولین تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب دنیا را خیره نموده است اما بشر همواره در پی چالش بعدی است. در حال حاضر ساخت یک تلسکوپ فضایی بزرگ تر از وب، به بهبود قابل توجهی در ظرفیت پرتابگرهای فعلی احتیاج دارد.
اما نسل تازه ای از تلسکوپ های غول پیکر زمینی همراه با تلسکوپ های فضایی کوچک تر که برای هدف های خاصی بهینه شده اند، در راه هستند و انتظار می رود که بعضی از این ابزارهای غول آسای در حال ساخت، تنها طی چند سال آینده شروع به کار نمایند. ابزارهایی که تصور مقیاس بزرگ آن ها سخت است!
گاهی ابعاد مهم است!
در طول سه قرن پس از نخستین تلسکوپ نجومی ساخت گالیله، دهانه تلسکوپ ها بیش از 100 برابر شد و به آن ها امکان داد که به توان جمع آوری نور 10 هزار برابر بیشتر از تلسکوپ های اولیه دست یابند. اما این پیشرفت در همین جا متوقف شد.
از سال 1949 تا 1976 میلادی، بزرگ ترین آینه تلسکوپ متعلق به تلسکوپ هیل (Hale Telescope) با عرض 5.1 متر بود که به غول شیشه ای پالومار (Glass Giant of Palomar) معروف شده است. در سال های بعد و پس از ناپیروز بودن تقریبی تلسکوپ بزرگ تر BTA-6 در روسیه، بسیاری از ستاره شناسان با ناامیدی به این نتیجه رسیدند که بشر به حد نهایی تلسکوپ هایی که در طول موج های نور مرئی کار می نمایند، رسیده است و برای تماشا ژرفای بیشتری از کیهان، باید تلسکوپ ها را فراتر از جو قرار دهیم.
اما در سال های اخیر، ظرفیت استفاده از ابزار اپتیکی پویا، برای عملکرد بخش های آینه ای کوچک تر به عنوان یک آینه واحد، که در 18 بخش شش ضلعی جیمز وب دیده می گردد، رقابت بزرگ تر شدن تلسکوپ ها را دوباره شروع کرد.
رکورددار تک آینه ای کنونی، تلسکوپ بزرگ جزایر قناری (Gran Telescopio Canarias) است که با قطر 10.4 متر مساحت آن به 74 متر مربع یعنی بیش از 4 برابر تلسکوپ غول پیکر هیل می رسد. اگرچه میزان مجموع آینه های تلسکوپ دوچشمی بزرگ (Large Binocular Telescope) تا حدی بیش از این است. اما باز هم در مقایسه با آنچه در آینده می آید کوچک محسوب می گردد.
انتظار می رود که در دهه آینده سه ابزار غول پیکر نخستین نورگیری را تجربه نمایند. تلسکوپ غول پیکر ماژلان (Giant Magellan Telescope) یا جی ام تی (GMT)، تلسکوپ سی متری (Thirty Meter Telescope) یا تی ام تی (TMT) و تلسکوپ اَبَر بزرگ (Extremely Large Telescope) یا ای ال تی (ELT) که مساحت آن ها به ترتیب 368، 655 و 978 متر مربع خواهد بود.
برای مقایسه باید بدانید که تلسکوپ جیمز وب دارای مساحت جمع آوری نور 25.4 متر مربع است. البته قرار داشتن تلسکوپ در فضا یک امتیاز بزرگ است اما همه چیز نیست. انتظار می رود که تلسکوپ بسیار بزرگ نو اروپا که در بیابان آتاکاما شیلی در حال ساخت است، حتی از قابلیت های جیمز وب در زمینه بسیاری از وظایف آن، مانند ردیابی مستقیم سیارات هم میزان زمین در اطراف ستارگان همسایه، فراتر برود.
اما تأخیر در ساخت، فقط شامل تلسکوپ های فضایی قدرتمند مانند جیمز وب نمی گردد. چالش برای انتخاب محل تلسکوپ TMT بالای کوه مائونا کیا (Mauna Kea) یا موناکی در هاوایی، در حال حاضر منجر به توقف ساخت وسازش شده است. GMT و ELT هم مسائل خود را در جهت ساخت و توسعه دارند. با این وجود انتظار می رود که بین سال های 2027 تا 2029 نخستین نورگیری آن ها انجام گردد. هرچند GMT قرار است ابتدا با چهار آینه از هفت آینه نهایی فعالیت خود را شروع کند.
پیش از این تلسکوپ های غول پیکر اما می توانیم انتظار فعالیت تلسکوپ فضایی ورا روبین (Vera Rubin) را داشته باشیم که اگرچه کمی کوچک تر از بزرگ ترین تلسکوپ های موجود است، اما میدان دید گسترده و حسگر بسیار دقیق، به آن امکان می دهد هر چند شب یک بار از کل آسمان عکس برداری کند. نخستین نورگیری این تلسکوپ برای سال آینده و شروع کامل عملیات علمی برای سال 2024 پیش بینی می گردد.
تلسکوپ های رادیویی
تلسکوپ هایی که در طول موج های رادیویی کار می نمایند، باید بسیار بزرگ تر از تلسکوپ هایی باشند که نور مرئی قابل تماشا برای انسان را جمع آوری می نمایند. اما خوشبختانه این تلسکوپ ها به آینه های کاملا دقیق و هموار احتیاج ندارند.
بزرگ ترین تلسکوپ رادیویی تک بشقابی امروز در دنیا تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری (Five-hundred-meter-Aperture Spherical radio Telescope) یا فست (FAST) در چین است. اما از سوی دیگر آرایه های قدرتمند تلسکوپ های رادیویی هم ازجمله آرایه بسیار بزرگ (Very Large Array) وجود دارند که داده های چند دیش را ترکیب می نمایند تا توان جمع آوری بیشتری هم داشته باشند.
در این زمینه هم سازه هایی در راهند که بسیار فراتر از ظرفیت فعلی هستند. آرایه کیلومتر مربعی (Square Kilometer Array) یا اس کی ای (SKA) از صدها دیش رادیویی در استرالیا و آفریقای جنوبی تشکیل خواهد شد و نام آن هم مساحت جمع آوری امواج یعنی 1 کیلومتر مربع را نشان می دهد.
هسته استرالیا از دیش های 100 متری در منطقه مارکیسون (Murchison) در غرب این کشور تشکیل خواهد شد. همتای آن در آفریقای جنوبی هم در پارک ملی میرکت (Meerkat) قرار خواهد داشت. پیش از این تلسکوپ های دیگری هم در هر دو مکان ساخته شده اند.
این سایت ها به علت چیزی که متخصصان به آن آرامش رادیویی (Radio Quite) می گویند، انتخاب شده اند. با توجه به اینکه این تلسکوپ ها با فرکانس هایی کار می نمایند که شامل سیگنال های استفاده شده به وسیله رادیو FM هم می گردد، این امواج نباید با امواج رسیده از میلیاردها سال نوری دورتر تداخل داشته باشند.
ایستگاه های اضافی هم در سراسر قاره های آفریقا و استرالیا پراکنده خواهند شد و به این آرایه ها امکان می دهند تا برای بعضی از اهداف علمی، مانند یک دیش به میزان یک قاره عمل نمایند.
آرایه کیلومتر مربعی، نسبیت عام را با دقتی آزمایش می نماید که اکنون غیرممکن است، دنیا را از پیش از تولد نخستین ستاره ها می کاود، از یک میلیارد کهکشان نقشه برداری می نماید و جست وجوی ماده تاریک را پیش می برد.
این آرایه بزرگ بعلاوه شماری از منابع رادیویی کشف شده را که در حال حاضر توضیحی برای آن ها موجود نیست، آنالیز خواهد نمود و برترین شانس بشر برای شناسایی تمدن های بیگانه خواهد بود.
تلسکوپ های اختصاصی
تلسکوپ های بزرگ گران هستند و این غول های در حال ساخت هر کدام میلیاردها دلار بودجه دارند. حتی بعضی ممکن است در نهایت از هزینه 10 میلیارد دلاری ساخت تلسکوپ جیمز وب هم فراتر بروند. پس از ساخت هم تقاضای دانشمندان برای دریافت زمان رصد، بسیار بیشتر از ظرفیت این تلسکوپ ها خواهد بود.
بدین ترتیب یک رویکرد جایگزین، ساخت تلسکوپ های کوچک تر و مقرون به صرفه تر است که به دقت برای انجام وظایف خاصی طراحی شده اند.
یک مثال خاص از این موضوع، تلسکوپ تولیمان (TOLIMAN) است که فقط یک کاربرد دارد: کشف اینکه آیا ستاره های آلفا قنطورس A یا B سیارات قابل سکونت دارند یا خیر. سیاره هایی که دور این جفت ستاره به عنوان نزدیک ترین ستاره های شبیه خورشید می چرخند، اهداف اصلی برای جست وجوی حیات خواهند بود اما هنوز هیچ یک تأیید نشده اند.
به گفته طراح تلسکوپ تولیمان، این امکان وجود دارد که این ابزار برای تعداد انگشت شماری از دیگر سیستم های دوتایی نزدیک هم سودمند و کاربردی باشد اما در واقع فقط برای مطالعه دو ستاره به فضا پرتاب خواهد شد. با این وجود هزینه آن هزاران برابر کمتر از جیمز وب خواهد بود.
تلسکوپ هانتسمن (Huntsman) هم که اکنون در فاز تنظیم واقع شده است، از این هم مقرون به صرفه تر است. این دستگاه با ترکیب 10 لنز تله فوتو کانن سیاراتی را در مدارهای دور کشف خواهد نمود که تس (TESS) شکارچی سیاره های ناسا، پیروز به شکار آن ها نشده است و به پرسش هایی درباره شکل گیری کهکشان ها و ستارگان منفرد پاسخ خواهد داد.
تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman) هم اگرچه بسیار گران تر و جاه طلبانه تر از این دو تلسکوپ است اما باز هم بسیار کوچک تر و احتمالا مقرون به صرفه تر از جیمز وب خواهد بود. با این وجود میدان دید گسترده آن یاری می نماید تا سریع تر از جیمز وب منطقه ها وسیعی از آسمان را در طیف فروسرخ آنالیز کند که به ویژه برای کاوش انرژی تاریک و انجام سرشماری سیارات فراخورشیدی مفید است.
بنابراین هرچند هم اکنون جیمز وب به گونه ای مشغول کاوش فضاست که هیچ ساخته دیگر بشر تا کنون به آن دست نیافته است اما به زودی تعداد زیادی از تلسکوپ های قدرتمند با عملنمودهای گسترده و متفاوت خود به توسعه درک ما از کیهان یاری خواهند کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از تلسکوپ ELT رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی
Credit: ESO
منبع: IFL Science
منبع: دیجیکالا مگ