تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا با ترکیب وضوح تصویری مشابه تلسکوپ فضایی هابل و میدان دیدی ۱۰۰ برابر گستردهتر قرار است امکان بررسی بخشهای عظیمی از آسمان را فراهم کند و به دانشمندان در مطالعه انرژی تاریک، ماده تاریک، کهکشانهای دوردست و سیارات فراخورشیدی پنهان در نور ستارگان کمک کند. به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از ساینس تک دیلی، تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) ناسا که بهعنوان ماموریت شاخص بعدی اخترفیزیک این سازمان پس از تلسکوپ فضایی جیمز وب شناخته میشود قرار است شیوه مطالعه کیهان را متحول کند.
این تلسکوپ با برخورداری از آینهای هماندازه هابل و ابزارهایی با میدان دید بسیار گستردهتر میتواند مناطق وسیعی از آسمان را با سرعتی بسیار بیشتر از هابل بررسی کند. انتظار میرود عملیات علمی رومن از ژانویه ۲۰۲۷ آغاز شود و دادههای حاصل از این ماموریت در اختیار پژوهشگران سراسر جامعه علمی قرار گیرد.
میدان دیدی ۱۰۰ برابر گستردهتر از هابل یکی از مهمترین ویژگیهای رومن توانایی آن در مشاهده همزمان مناطق بسیار بزرگتری از آسمان است. در حالی که تلسکوپ فضایی جیمز وب عمدتا برای مشاهده عمیق بخشهای نسبتا کوچک آسمان طراحی شده نقطه قوت اصلی رومن گستردگی میدان دید آن خواهد بود. رومن و وب هر دو قادر به رصد نور فروسرخ هستند بنابراین دانشمندان میتوانند دادههای این دو تلسکوپ را با یکدیگر مقایسه و ترکیب کنند تا تصویری جامعتر از جهان به دست آورند. آینه اصلی رومن حدود ۷.۹ فوت، معادل ۲.۴ متر قطر دارد که تقریباً هماندازه آینه تلسکوپ فضایی هابل است.
با این حال یکی از ابزارهای اصلی رومن موسوم به ابزار میدان گسترده (Wide Field Instrument) میتواند منطقهای از آسمان را تصویربرداری کند که حدود ۱۰۰ برابر بزرگتر از میدان دید دوربینهای هابل است در حالی که حساسیتی مشابه آنها دارد. هابل طی بیش از ۳۰ سال فعالیت خود تنها حدود ۰.۱ درصد از آسمان شب را با جزئیات مورد بررسی قرار داده است، اما رومن در صورت اجرای برنامههای رصدی پیشبینیشده ظرفیت آن را دارد که کل آسمان را با وضوحی مشابه نقشهبرداری کند. این میدان دید گسترده به رومن اجازه میدهد اجرام نادر کیهانی را با احتمال بیشتری پیدا کند؛
از ستارگان در حال مرگ و جهانهای جدید گرفته تا خوشههای عظیم کهکشانی. تلاش برای رمزگشایی از ماده تاریک و انرژی تاریک یکی از مهمترین اهداف علمی رومن بررسی دو راز بزرگ کیهانشناسی یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک است. ماده تاریک از خود نور ساطع نمیکند، اما اثر گرانشی آن بر کهکشانها و ساختارهای بزرگمقیاس کیهان قابل مشاهده است. انرژی تاریک نیز اصطلاحی است که دانشمندان برای توضیح عامل ناشناخته مرتبط با شتاب گرفتن انبساط جهان به کار میبرند.
این دو مولفه نامرئی در مجموع بخش عمدهای از محتوای جهان را تشکیل میدهند و شناخت ماهیت آنها یکی از مهمترین پرسشهای اخترفیزیک مدرن است. ناسا آزمایشگاه کیهانشناسی دانشگاه آریزونا را برای پشتیبانی از دو پروژه مرتبط با مطالعه این معماها انتخاب کرده است یکی از این پروژهها بر توسعه روشهای علمی مبتنی بر میدان دید گسترده و دیگری بر زیرساختهای مورد نیاز برای تحلیل دادههای رومن تمرکز دارد. الیزابت کراوزه استاد نجوم و فیزیک دانشگاه آریزونا، رهبری تیم علمی عدسیگری جنبشی با تلسکوپ فضایی رومن را بر عهده دارد.
این تیم ۲ میلیون دلار بودجه برای توسعه روشی کیهانشناختی موسوم به عدسیگری جنبشی دریافت کرده است. پژوهشگران قصد دارند با ترکیب تصاویر رومن و دادههای طیفسنجی ماده تاریک و انرژی تاریک را با دقت بیشتری نسبت به گذشته اندازهگیری کنند. تبدیل میلیونها کهکشان به اطلاعات درباره کیهان گروه دیگری از پژوهشگران دانشگاه آریزونا نیز در پروژه چندموسسهای به حداکثر رساندن علم کیهانشناسی با پیمایش تصویربرداری عرضهای جغرافیایی بالای رومن نقش کلیدی خواهد داشت. تیم ایفلر استاد نجوم و فیزیک رهبری گروهی را بر عهده دارد که وظیفه آن تفسیر دادههای کیهانشناختی رومن است.
این تلسکوپ قادر خواهد بود کهکشانهایی را در فاصلههای مختلف از کهکشانهای نسبتا نزدیک تا اجرام بسیار دوردست شناسایی کند. اخترشناسان با تعیین موقعیت و اندازهگیری ویژگیهای این کهکشانها مجموعه دادههای عظیمی ایجاد خواهند کرد. سپس پژوهشگران از مدلهای رایانهای برای تبدیل این فهرستهای عظیم به اطلاعاتی درباره فیزیک بنیادی حاکم بر جهان استفاده خواهند کرد. انجام این محاسبات به توان پردازشی قابلتوجهی نیاز دارد. پروژه رومن ناسا ۸۰۰ هزار دلار برای خرید منابع محاسباتی در اختیار آزمایشگاه ایفلر قرار داده است.
این منابع بخشی از یک سامانه جدید محاسبات با کارایی بالا در سطح دانشگاه خواهند بود که انتظار میرود پاییز امسال راهاندازی شود. این آزمایشگاه همچنین طی پنج سال آینده ۲.۴ میلیون دلار دیگر برای انجام پژوهشهای خود دریافت خواهد کرد. ایفلر درباره اهمیت این زیرساخت گفته است که این سامانه پژوهشگران را قادر میکند از مرحله ایجاد فهرستهای کهکشانی به مرحله تفسیر کیهانشناختی برسند و برای نمونه میزان ماده تاریک و انرژی تاریک موجود در جهان را تعیین کنند.
او همچنین یکی از روسای مشترک گروه کیهانشناسی است، گروهی که بیش از هزار دانشمند از سراسر جهان را گرد هم آورده است. رومن به دنبال سیارات پنهان در نور ستارگان ماموریت رومن تنها به نقشهبرداری از ساختارهای بزرگمقیاس کیهان محدود نمیشود. این تلسکوپ همچنین روشهای جدیدی را برای تصویربرداری مستقیم از سیاراتی که در اطراف ستارگان دیگر قرار دارند آزمایش خواهد کرد. ابزار موسوم به کرونوگراف رومن از مجموعهای از ماسکها، منشورها، آشکارسازها، فیلترها و آینههای انعطافپذیر استفاده میکند تا نور بسیار شدید ستاره میزبان را کاهش دهد.
با کاهش این درخشش دانشمندان میتوانند تلاش کنند نور بسیار ضعیفتر سیارات و دیسکهای اطراف آن ستاره را شناسایی کنند. تقریبا تمام سیارات فراخورشیدی شناختهشده تاکنون بهصورت غیرمستقیم کشف شدهاند. برای مثال یکی از روشهای رایج اندازهگیری کاهش بسیار جزئی نور یک ستاره در زمانی است که سیاره از مقابل آن عبور میکند، اما کرونوگراف رومن رویکرد متفاوتی دارد و تلاش میکند خود سیاره را مستقیما آشکار کند.
این ابزار برای شناسایی سیاراتی طراحی شده است که نور آنها تا ۱۰۰ میلیون برابر ضعیفتر از ستاره میزبانشان است، قابلیتی که نسبت به کرونوگرافهای فضایی کنونی میتواند حساسیتی حدود ۱۰۰ تا هزار برابر بهتر ایجاد کند. به گفته شایلر وولف دانشیار پژوهشی نجوم که رهبری گروه برنامهریزی رصدهای ابزار کرونوگراف را بر عهده دارد این فناوری میتواند مسیر مهمی برای توسعه رصدخانه جهانهای قابل سکونت (Habitable Worlds Observatory) باشد؛ تلسکوپ پیشنهادی آینده که هدف اصلی آن جستوجوی نشانههای حیات در منظومههای سیارهای دیگر خواهد بود.
آمادهسازی برای مطالعه جهانهای بیگانه چندین پژوهشگر دیگر دانشگاه آریزونا نیز در توسعه کرونوگراف رومن مشارکت داشتهاند و در رصدهای آینده این ابزار حضور خواهند داشت. از جمله آنها میتوان به مارک مارلی مدیر آزمایشگاه ماه و سیارات، ایوان اس داگلاس دانشیار نجوم، رامیا آنچه استادیار پژوهشی رصدخانه استوارد و جاستین هوم پژوهشگر پسادکتری نجوم اشاره کرد. مارلی به همراه تای رابینسون دانشیار آزمایشگاه ماه و سیارات و زارا براون پژوهشگر پسادکتری همین آزمایشگاه قصد دارند از دادههای کرونوگراف برای بررسی جو سیارات خارج از منظومه شمسی استفاده کنند.
براون تاکنون مدلهایی از آبوهوا و طیف سیارات غولپیکر خوددرخشان ایجاد کرده است. این اجرام معمولا آنقدر جوان و داغ هستند که خودشان نور فروسرخ حرارتی تولید میکنند. مدلهای پژوهشی او دما، ترکیب شیمیایی و ابرهای موجود در جو این سیارات و همچنین طیف فروسرخی را که هر سیاره باید منتشر کند پیشبینی میکنند. این پیشبینیها اهمیت زیادی دارند، زیرا بسیاری از این اجرام تاکنون در این طول موجها مورد مطالعه قرار نگرفتهاند.
براون میگوید پیشبینی طیف برای برنامهریزی رصدها حیاتی است، زیرا کرونوگراف رومن با اهداف بسیار کمنور و دارای کنتراست بالا کار میکند و تیم علمی باید زمان رصد کافی برای شناسایی یک نامزد سیارهای را اختصاص دهد بدون آنکه بخش بیش از حدی از زمان محدود مأموریت صرف یک هدف شود. تیم آنچه نیز ساختار منظومههای فراخورشیدی را بررسی خواهد کرد. هوم هم مسئول تلاشهایی برای شناسایی بهترین ستارگان جهت کالیبراسیون کرونوگراف است. او همچنین برنامههای رصدی مقدماتی با تلسکوپهای زمینی را هدایت میکند تا اهداف مناسب برای تحقیقات آینده رومن تایید شوند.
آغاز عملیات علمی از ژانویه ۲۰۲۷ پس از آغاز عملیات علمی رومن در ژانویه ۲۰۲۷ دادههای این تلسکوپ در اختیار پژوهشگران سراسر جامعه علمی قرار خواهد گرفت. دانشگاه آریزونا رهبری ۹ پروژه تحقیقاتی تاییدشده توسط ناسا را با استفاده از دادههای رومن بر عهده خواهد داشت که بیش از ۲ میلیون دلار بودجه به همراه خواهد داشت. این پروژهها تنها بر انرژی تاریک و سیارات فراخورشیدی متمرکز نیستند و حوزههایی مانند سیاهچالههای کلانجرم، عدسیهای گرانشی، شکلگیری کهکشانها، باز یونش کیهان و غبار کیهانی را نیز بررسی خواهند کرد.
تلسکوپ فضایی رومن با ترکیب وضوح تصویری مشابه هابل و میدان دیدی بهمراتب گستردهتر طراحی شده است تا اجرامی را که تلسکوپهای دیگر بهراحتی از دست میدهند شناسایی کند و به اخترشناسان نشان دهد این کشفها چگونه در تصویر بزرگتر و پیچیدهتر کیهان جای میگیرند. انتهای پیام/
منبع: خبرگزرای برنا
