تلسکوپ نانسی رومن توسط ناسا راهی فضا شد؛ برای کشف راز های پنهان کیهان
تلسکوپ نانسی رومن توسط ناسا راهی فضا شد؛ برای کشف راز های پنهان کیهان
تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا سرانجام سفر تاریخی خود را آغاز کرد؛ رصدخانه‌ای پیشرفته که قرار است در سال‌های آینده نگاه دانشمندان به ساختار و تاریخ کیهان را گسترده‌تر کند. این تلسکوپ با سوار شدن بر موشک قدرتمند فالکون هوی اسپیس‌ایکس زمین را ترک کرد تا پس از رسیدن به مقصد خود، مأموریتی چندساله را برای بررسی ماده تاریک، انرژی تاریک و جهان شگفت‌انگیز سیاره‌های فراخورشیدی آغاز کند.
ناسا این مأموریت را یکی از مهم‌ترین پروژه‌های اخترشناسی خود پس از هابل و جیمز وب می‌داند. تلسکوپ رومن امروز ساعت 07:26 به وقت منطقه شرقی آمریکا، برابر با ساعت 14:56 به وقت تهران، از سکوی پرتاب 39A در مرکز فضایی کندی فلوریدا به فضا پرتاب شد. این رصدخانه قرار است با ترکیبی از میدان دید گسترده و ابزارهای تصویربرداری پیشرفته، حجم بسیار بزرگی از آسمان را بررسی کند و داده‌هایی در اختیار دانشمندان قرار دهد که می‌توانند به درک بهتر برخی از بنیادی‌ترین معماهای جهان کمک کنند.
تلسکوپ فضایی «نانسی گریس رومن» (Nancy Grace Roman) که گاهی از آن با عنوان ماشین اکتشافی ناسا یاد می‌شود، برای تهیه یکی از گسترده‌ترین نقشه‌های کیهانی طراحی شده است. این رصدخانه علاوه بر مطالعه ماهیت ماده و انرژی تاریک، می‌تواند هزاران سیاره فراخورشیدی جدید را آشکار کند. از سوی دیگر، ابزارهای پیشرفته آن امکان آزمایش فناوری‌هایی را فراهم می‌کنند که در آینده می‌توانند برای تصویربرداری مستقیم از سیاره‌هایی شبیه زمین مورد استفاده قرار بگیرند.
آغاز سفر به ژرفای فضا
فالکون هوی اسپیس‌ایکس طبق برنامه از مرکز فضایی کندی به آسمان بلند شد و تقریباً 31 دقیقه بعد، تلسکوپ رومن را در مسیر تعیین‌شده برای ادامه مأموریت قرار داد. این پرتاب یکی از مراحل مهم پروژه بود؛ اما سفر واقعی رصدخانه تازه از همین‌جا آغاز شده است. مطابق برنامه، دو بوستر جانبی فالکون هوی پس از انجام وظیفه خود جدا شدند و به زمین بازگشتند، در حالی که مرحله مرکزی موشک برای این مأموریت بازیابی نخواهد شد.
تلسکوپ رومن اکنون سفری تقریباً سه‌ماهه را در پیش دارد تا به نقطه لاگرانژی 2 یا L2 در سامانه خورشید-زمین برسد. این نقطه در فاصله حدود 1.5 میلیون کیلومتری زمین قرار دارد و همان منطقه‌ای است که تلسکوپ فضایی جیمز وب نیز در آن فعالیت می‌کند. شرایط گرانشی مناسب در این ناحیه و امکان فراهم کردن محیطی مطلوب برای انجام رصدهای فروسرخ، L2 را به یکی از بهترین مناطق برای استقرار رصدخانه‌های فضایی تبدیل کرده است.
در طول این سفر، تیم‌های مهندسی ناسا به‌تدریج بخش‌های مختلف فضاپیما را راه‌اندازی خواهند کرد. سامانه‌های ارتباطی، آنتن‌ها و تجهیزات علمی باید بررسی، فعال و کالیبره شوند تا رصدخانه پس از رسیدن به مقصد آماده آغاز فعالیت‌های علمی خود باشد.
رصدخانه‌ای با میدان دیدی بی‌سابقه
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های تلسکوپ رومن، میدان دید بسیار گسترده آن است. این رصدخانه مانند هابل از یک آینه اصلی 2.4 متری استفاده می‌کند، اما طراحی اپتیکی و ابزارهای علمی آن باعث شده بتواند در هر تصویر محدوده‌ای بیش از 100 برابر بزرگ‌تر از میدان دید هابل را ثبت کند.
این تفاوت فقط به معنای ثبت تصاویر بزرگ‌تر نیست؛ بلکه سرعت بررسی آسمان را نیز به شکل چشمگیری افزایش می‌دهد. رومن می‌تواند در مقایسه با هابل با سرعتی حدود هزار برابر بیشتر بخش‌های گسترده‌ای از آسمان را نقشه‌برداری کند. چنین قابلیتی به اخترشناسان اجازه می‌دهد در مدت زمان نسبتاً کوتاهی حجم عظیمی از داده‌های کیهانی را جمع‌آوری کنند و تغییرات و پدیده‌هایی را که در بررسی‌های محدودتر ممکن است از دید پنهان بمانند، شناسایی کنند.
ابزار اصلی این رصدخانه «ابزار میدان گسترده» (Wide Field Instrument) نام دارد. این ابزار در واقع یک دوربین فروسرخ بسیار پیشرفته با وضوحی در حدود 300 مگاپیکسل است که برای ثبت تصاویر گسترده و دقیق از اجرام مختلف کیهانی طراحی شده است. کهکشان‌های دوردست، سحابی‌ها و خوشه‌های ستاره‌ای از جمله اهدافی هستند که رومن می‌تواند آن‌ها را با جزئیات و در مقیاسی بسیار وسیع بررسی کند.
در کنار دوربین میدان گسترده، ابزار دیگری به نام «ابزار تاج‌نگار» (Coronagraph Instrument) نیز در رومن قرار گرفته است. این ابزار در حقیقت یک فناوری پیشرفته آزمایشی برای مقابله با یکی از بزرگ‌ترین مشکلات تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های فراخورشیدی است: نور بسیار شدید ستاره مادر.
کرونوگراف می‌تواند نور بخش مرکزی ستاره را تا حد زیادی مسدود کند تا اجرام کم‌نورتر اطراف آن بهتر دیده شوند. آزمایش موفقیت‌آمیز این فناوری می‌تواند قدم مهمی برای طراحی مأموریت‌های آینده باشد؛ مأموریت‌هایی که شاید بتوانند در سال‌های آینده سیاره‌های کوچک‌تر و حتی جهان‌هایی شبیه زمین را به‌صورت مستقیم بررسی کنند.
مأموریت از انرژی تاریک تا سیاره‌های سرگردان
یکی از اصلی‌ترین اهداف علمی رومن، مطالعه دو معمای بزرگ کیهان یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک است. دانشمندان می‌دانند این دو مؤلفه تأثیر بسیار مهمی بر ساختار و تحول جهان دارند، اما ماهیت دقیق آن‌ها همچنان یکی از پرسش‌های بزرگ فیزیک و کیهان‌شناسی محسوب می‌شود.
رومن قرار است با بررسی تعداد بسیار زیادی از کهکشان‌ها و اجرام کیهانی، اطلاعات گسترده‌ای درباره نحوه شکل‌گیری و تحول ساختارهای بزرگ‌مقیاس جهان جمع‌آوری کند. همچنین مطالعه ابرنواخترهای دوردست و بررسی پدیده همگرایی گرانشی نور به دانشمندان کمک خواهد کرد تا انبساط کیهان را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کنند.
همگرایی گرانشی زمانی رخ می‌دهد که جرم یک جرم کیهانی بزرگ، مانند یک کهکشان یا خوشه کهکشانی، مسیر حرکت نور اجرام دورتر را خم می‌کند. اندازه‌گیری این اثر می‌تواند اطلاعات ارزشمندی درباره توزیع جرم در جهان، از جمله ماده تاریک، در اختیار دانشمندان قرار دهد.
از سوی دیگر، رومن در حوزه سیاره‌های فراخورشیدی نیز مأموریتی بسیار گسترده خواهد داشت. این تلسکوپ با استفاده از روش «ریزعدسی گرانشی» (Microlensing) می‌تواند هزاران سیاره جدید را شناسایی کند؛ از جمله جهان‌هایی که در فاصله زیادی از ستاره میزبان خود قرار دارند.
حتی سیاره‌هایی که به هیچ ستاره‌ای وابسته نیستند و به‌صورت سرگردان در فضای میان‌ستاره‌ای حرکت می‌کنند، می‌توانند در دام بررسی‌های رومن قرار بگیرند. این اجرام که با عنوان سیاره‌های سرکش یا سرگردان شناخته می‌شوند، از مرموزترین اجرام سیاره‌ای هستند و مطالعه آن‌ها می‌تواند اطلاعات تازه‌ای درباره شکل‌گیری و تحول منظومه‌های سیاره‌ای ارائه دهد.
همان‌طور که اشاره شد، ابزار کرونوگراف نیز مسیر متفاوتی را دنبال می‌کند. این فناوری با کاهش نور شدید ستاره‌ها می‌تواند امکان تصویربرداری مستقیم از برخی سیاره‌های غول‌پیکر نزدیک به ستاره‌هایشان را فراهم کند؛ قابلیتی که تاکنون تنها در شرایط بسیار محدود و برای تعداد کمی از اجرام در دسترس بوده است.
همکار تازه هابل و جیمز وب
تلسکوپ رومن از نظر اندازه آینه اصلی به هابل شباهت دارد و هر دو از آینه‌ای با قطر 2.4 متر استفاده می‌کنند، اما در مقایسه با تلسکوپ فضایی جیمز وب که آینه‌ای 6.5 متری دارد، کوچک‌تر است. با این حال، مقایسه این سه رصدخانه صرفاً بر اساس اندازه آینه نمی‌تواند تفاوت واقعی آن‌ها را نشان دهد؛ زیرا هرکدام برای نوع متفاوتی از رصد طراحی شده‌اند.
هابل برای ثبت تصاویر بسیار دقیق از نواحی مختلف آسمان، به‌ویژه در طول موج‌های مرئی، شهرت دارد. جیمز وب نیز با آینه بزرگ‌تر و تمرکز ویژه بر نور فروسرخ برای مطالعه اجرام بسیار دور، کم‌نور و قدیمی طراحی شده است.
رومن اما مأموریت متفاوتی دارد. میدان دید گسترده این رصدخانه به آن اجازه می‌دهد بخش‌های عظیمی از آسمان را با سرعت بالا بررسی کند. در نتیجه، می‌تواند تعداد زیادی از اهداف علمی ارزشمند را شناسایی کند تا پس از آن تلسکوپ‌هایی مانند جیمز وب یا حتی رصدخانه‌های زمینی، بررسی‌های دقیق‌تر و عمیق‌تری روی آن‌ها انجام دهند.
به همین دلیل، دانشمندان این سه رصدخانه را رقیب یکدیگر نمی‌دانند، بلکه آن‌ها را مکمل هم در نظر می‌گیرند. رومن می‌تواند تصویر گسترده‌ای از کیهان ارائه دهد، هابل جزئیات بسیاری از اجرام را آشکار کند و جیمز وب نیز به سراغ برخی از دورترین و کم‌نورترین اهداف برود. ترکیب داده‌های این رصدخانه‌ها می‌تواند تصویری کامل‌تر از تاریخ، ساختار و تحول جهان در اختیار دانشمندان قرار دهد.
آغاز فصلی تازه در اخترشناسی
مأموریت اصلی تلسکوپ نانسی گریس رومن برای مدت پنج سال برنامه‌ریزی شده است؛ با این حال، اگر سامانه‌های فضاپیما و تجهیزات علمی آن عملکرد مناسبی داشته باشند و شرایط مأموریت اجازه دهد، امکان ادامه فعالیت آن برای سال‌های بیشتر نیز وجود خواهد داشت.
انتظار می‌رود رومن در طول فعالیت خود حجم بسیار عظیمی از داده‌های علمی را تولید کند. این اطلاعات پس از دریافت و پردازش در اختیار جامعه اخترشناسی قرار خواهند گرفت و می‌توانند زمینه‌ساز پژوهش‌ها و کشف‌های تازه‌ای شوند که حتی برخی از آن‌ها در زمان طراحی مأموریت قابل پیش‌بینی نبوده‌اند.
پرتاب نانسی گریس رومن را می‌توان آغاز یکی از مهم‌ترین فصل‌های تازه در مطالعه کیهان دانست؛ مأموریتی که قرار است همزمان به سراغ بزرگ‌ترین مقیاس‌های جهان، یعنی ساختار و انبساط کیهان، و یکی از جذاب‌ترین حوزه‌های اخترشناسی، یعنی جست‌وجوی سیاره‌های فراخورشیدی، برود.
ناسا امیدوار است رومن بتواند بخشی از پرسش‌های اساسی درباره انرژی تاریک، ماده تاریک و چگونگی تحول جهان را پاسخ دهد. همان‌طور که هابل و جیمز وب بارها نگاه انسان به کیهان را تغییر داده‌اند، این رصدخانه نیز می‌تواند پنجره‌ای تازه به سوی ناشناخته‌ها باز کند؛ شاید حتی به کشف پدیده‌هایی منجر شود که هنوز هیچ‌کس از وجودشان خبر ندارد.
