آشنایی با تلسکوپ‌های قدرتمندی که به‌زودی نگاه بشر به کیهان را متحول می‌کنند
در حالی که تلسکوپ جیمز وب کیهان را عمیق‌تر از قبل به ما نشان می‌دهد، به‌زودی تلسکوپ‌های غول‌پیکر و قدرتمند دیگری ساخته می‌شوند که نگاه متفاوت و گسترده‌تری از جهان را پیشِ روی بشر قرار می‌دهند.
اولین تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب جهان را خیره کرده است اما بشر همیشه به دنبال چالش بعدی است. در حال حاضر ساخت یک تلسکوپ فضایی بزرگ‌تر از وب، به بهبود قابل توجهی در ظرفیت پرتابگرهای فعلی نیاز دارد.
اما نسل تازه‌ای از تلسکوپ‌های غول‌پیکر زمینی همراه با تلسکوپ‌های فضایی کوچک‌تر که برای هدف‌های خاصی بهینه شده‌اند، در راه هستند و انتظار می‌رود که برخی از این ابزارهای غول‌آسای در حال ساخت، تنها طی چند سال آینده شروع به کار کنند. ابزارهایی که تصور مقیاس عظیم آن‌ها دشوار است!
گاهی ابعاد مهم است!
در طول سه قرن پس از نخستین تلسکوپ نجومی ساخت گالیله، دهانه‌ی تلسکوپ‌ها بیش از ۱۰۰ برابر شد و به آن‌ها امکان داد که به توان جمع‌آوری نور ۱۰ هزار برابر بیشتر از تلسکوپ‌های اولیه دست یابند. اما این پیشرفت در همین‌جا متوقف شد.
از سال ۱۹۴۹ تا ۱۹۷۶ میلادی، بزرگ‌ترین آینه‌ی تلسکوپ متعلق به «تلسکوپ هیل» (Hale Telescope) با عرض ۵.۱ متر بود که به «غول شیشه‌ای پالومار» (Glass Giant of Palomar) معروف شده است. در سال‌های بعد و پس از ناموفق بودن تقریبی تلسکوپ بزرگ‌تر BTA-6 در روسیه، بسیاری از ستاره‌شناسان با ناامیدی به این نتیجه رسیدند که بشر به حد نهایی تلسکوپ‌هایی که در طول موج‌های نور مرئی کار می‌کنند، رسیده است و برای دیدن ژرفای بیشتری از کیهان، باید تلسکوپ‌ها را فراتر از جو قرار دهیم.
اما در سال‌های اخیر، ظرفیت استفاده از ابزار اپتیکی پویا، برای عملکرد بخش‌های آینه‌ای کوچک‌تر به‌عنوان یک آینه‌ی واحد، که در ۱۸ بخش شش ضلعی جیمز وب دیده می‌شود، رقابت بزرگ‌تر شدن تلسکوپ‌ها را دوباره آغاز کرد.
رکورددار تک آینه‌ای کنونی، «تلسکوپ بزرگ جزایر قناری» (Gran Telescopio Canarias) است که با قطر ۱۰.۴ متر مساحت آن به ۷۴ متر مربع یعنی بیش از ۴ برابر تلسکوپ غول‌پیکر هیل می‌رسد. اگرچه اندازه‌ی مجموع آینه‌های «تلسکوپ دوچشمی بزرگ» (Large Binocular Telescope) تا حدی بیش از این است. اما باز هم در مقایسه با آنچه در آینده می‌آید کوچک محسوب می‌شود.
انتظار می‌رود که در دهه‌ی آینده سه ابزار غول‌پیکر نخستین نورگیری را تجربه کنند. «تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان» (Giant Magellan Telescope) یا «جی‌ام‌تی» (GMT)، «تلسکوپ سی متری» (Thirty Meter Telescope) یا «تی‌ام‌تی» (TMT) و «تلسکوپ اَبَر بزرگ» (Extremely Large Telescope) یا «ای‌ال‌تی» (ELT) که مساحت آن‌ها به ترتیب ۳۶۸، ۶۵۵ و ۹۷۸ متر مربع خواهد بود.
برای مقایسه باید بدانید که تلسکوپ جیمز وب دارای مساحت جمع‌آوری نور ۲۵.۴ متر مربع است. البته قرار داشتن تلسکوپ در فضا یک امتیاز بزرگ است اما همه چیز نیست. انتظار می‌رود که تلسکوپ بسیار بزرگ جدید اروپا که در بیابان آتاکاما شیلی در حال ساخت است، حتی از قابلیت‌های جیمز وب در زمینه‌ی بسیاری از وظایف آن، مانند ردیابی مستقیم سیارات هم‌اندازه‌ی زمین در اطراف ستارگان همسایه، فراتر برود.
اما تأخیر در ساخت، فقط شامل تلسکوپ‌های فضایی قدرتمند مانند جیمز وب نمی‌شود. چالش برای انتخاب محل تلسکوپ TMT بالای کوه «مائونا کیا» (Mauna Kea) یا موناکی در هاوایی، در حال حاضر منجر به توقف ساخت‌وسازش شده است. GMT و ELT هم مشکلات خود را در مسیر ساخت و توسعه دارند. با این وجود انتظار می‌رود که بین سال‌های ۲۰۲۷ تا ۲۰۲۹ نخستین نورگیری آن‌ها انجام شود. هرچند GMT قرار است ابتدا با چهار آینه از هفت آینه‌ی نهایی فعالیت خود را آغاز کند.
پیش از این تلسکوپ‌های غول‌پیکر اما می‌توانیم انتظار فعالیت تلسکوپ فضایی «ورا روبین» (Vera Rubin) را داشته باشیم که اگرچه کمی کوچک‌تر از بزرگ‌ترین تلسکوپ‌های موجود است، اما میدان دید گسترده و حسگر بسیار دقیق، به آن امکان می‌دهد هر چند شب یک بار از کل آسمان عکس‌برداری کند. نخستین نورگیری این تلسکوپ برای سال آینده و آغاز کامل عملیات علمی برای سال ۲۰۲۴ پیش‌بینی می‌شود.
مقایسه‌ی ابعاد آینه‌ی تلسکوپ‌های قدرتمند فعلی و آینده
CC: Wiki Commons
تلسکوپ‌های رادیویی
تلسکوپ‌هایی که در طول موج‌های رادیویی کار می‌کنند، باید بسیار بزرگ‌تر از تلسکوپ‌هایی باشند که نور مرئی قابل دیدن برای انسان را جمع‌آوری می‌کنند. اما خوشبختانه این تلسکوپ‌ها به آینه‌های کاملا دقیق و هموار نیاز ندارند.
بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی تک بشقابی امروز در جهان «تلسکوپ رادیویی کروی با دیافراگم پانصد متری» (Five-hundred-meter-Aperture Spherical radio Telescope) یا «فست» (FAST) در چین است. اما از سوی دیگر آرایه‌های قدرتمند تلسکوپ‌های رادیویی هم ازجمله «آرایه بسیار بزرگ» (Very Large Array) وجود دارند که داده‌های چند دیش را ترکیب می‌کنند تا توان جمع‌آوری بیشتری هم داشته باشند.
در این زمینه هم سازه‌هایی در راهند که بسیار فراتر از ظرفیت فعلی هستند. «آرایه‌ی کیلومتر مربعی» (Square Kilometer Array) یا «اس‌کی‌ای» (SKA) از صدها دیش رادیویی در استرالیا و آفریقای جنوبی تشکیل خواهد شد و نام آن هم مساحت جمع‌آوری امواج یعنی ۱ کیلومتر مربع را نشان می‌دهد.
هسته‌ی استرالیا از دیش‌های ۱۰۰ متری در منطقه‌ی «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 تلسکوپ‌های دیگری هم در هر دو مکان ساخته شده‌اند.
این سایت‌ها به دلیل چیزی که متخصصان به آن «آرامش رادیویی» (Radio Quite) می‌گویند، انتخاب شده‌اند. با توجه به اینکه این تلسکوپ‌ها با فرکانس‌هایی کار می‌کنند که شامل سیگنال‌های استفاده شده توسط رادیو FM هم می‌شود، این امواج نباید با امواج رسیده از میلیاردها سال نوری دورتر تداخل داشته باشند.
ایستگاه‌های اضافی هم در سراسر قاره‌های آفریقا و استرالیا پراکنده خواهند شد و به این آرایه‌ها امکان می‌دهند تا برای برخی از اهداف علمی، مانند یک دیش به اندازه‌ی یک قاره عمل کنند.
آرایه‌ی کیلومتر مربعی، نسبیت عام را با دقتی آزمایش می‌کند که اکنون غیرممکن است، جهان را از پیش از تولد نخستین ستاره‌ها می‌کاود، از یک میلیارد کهکشان نقشه‌برداری می‌کند و جست‌وجوی ماده‌ی تاریک را پیش می‌برد.
این آرایه‌ی عظیم همچنین شماری از منابع رادیویی کشف شده را که در حال حاضر توضیحی برای آن‌ها موجود نیست، بررسی خواهد کرد و بهترین شانس بشر برای شناسایی تمدن‌های بیگانه خواهد بود.
آرایه‌ی کیلومتر مربعی؛ یکی از مجموعه تلسکوپ‌های قدرتمند آینده
Credit: SKA
تلسکوپ‌های اختصاصی
تلسکوپ‌های بزرگ گران هستند و این غول‌های در حال ساخت هر کدام میلیاردها دلار بودجه دارند. حتی برخی ممکن است در نهایت از هزینه‌ی ۱۰ میلیارد دلاری ساخت تلسکوپ جیمز وب هم فراتر بروند. پس از ساخت هم تقاضای دانشمندان برای دریافت زمان رصد، بسیار بیشتر از ظرفیت این تلسکوپ‌ها خواهد بود.
بدین ترتیب یک رویکرد جایگزین، ساخت تلسکوپ‌های کوچک‌تر و ارزان‌تر است که به دقت برای انجام وظایف خاصی طراحی شده‌اند.
یک مثال خاص از این موضوع، تلسکوپ «تولیمان» (TOLIMAN) است که فقط یک کاربرد دارد: کشف اینکه آیا ستاره‌های آلفا قنطورس A یا B سیارات قابل سکونت دارند یا خیر. سیاره‌هایی که دور این جفت ستاره به عنوان نزدیک‌ترین ستاره‌های شبیه خورشید می‌چرخند، اهداف اصلی برای جست‌وجوی حیات خواهند بود اما هنوز هیچ یک تأیید نشده‌اند.
به گفته‌ی طراح تلسکوپ تولیمان، این امکان وجود دارد که این ابزار برای تعداد انگشت‌شماری از دیگر سیستم‌های دوتایی نزدیک هم سودمند و کاربردی باشد اما در واقع فقط برای مطالعه‌ی دو ستاره به فضا پرتاب خواهد شد. با این وجود هزینه‌ی آن هزاران برابر کمتر از جیمز وب خواهد بود.
تلسکوپ «هانتسمن» (Huntsman) هم که اکنون در فاز تنظیم قرار دارد، از این هم ارزان‌تر است. این دستگاه با ترکیب ۱۰ لنز تله فوتو کانن سیاراتی را در مدارهای دور کشف خواهد کرد که «تس» (TESS) شکارچی سیاره‌های ناسا، موفق به شکار آن‌ها نشده است و به پرسش‌هایی درباره‌ی شکل‌گیری کهکشان‌ها و ستارگان منفرد پاسخ خواهد داد.
تلسکوپ فضایی «نانسی گریس رومن» (Nancy Grace Roman) هم اگرچه بسیار گران‌تر و جاه‌طلبانه‌تر از این دو تلسکوپ است اما باز هم بسیار کوچک‌تر و احتمالا ارزان‌تر از جیمز وب خواهد بود. با این وجود میدان دید گسترده‌ی آن کمک می‌کند تا سریع‌تر از جیمز وب مناطق وسیعی از آسمان را در طیف فروسرخ بررسی کند که به‌ویژه برای کاوش انرژی تاریک و انجام سرشماری سیارات فراخورشیدی مفید است.
بنابراین هرچند هم‌اکنون جیمز وب به گونه‌ای مشغول کاوش فضاست که هیچ ساخته‌ی دیگر بشر تا کنون به آن دست نیافته است اما به‌زودی تعداد زیادی از تلسکوپ‌های قدرتمند با عملکردهای گسترده و متفاوت خود به گسترش درک ما از کیهان کمک خواهند کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از تلسکوپ ELT رصدخانه‌ی جنوبی اروپا در شیلی
Credit: ESO
منبع: IFL Science
