ده حقیقت شگفت‌انگیز درباره‌ی تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ فضایی هابل، پس از چند سال آزمون و خطا و تأخیرهای پیاپی، سرانجام در روز بیست و چهارم آوریل ۱۹۹۰، مصادف با چهارم اردیبهشت ۱۳۶۹، به فضا پرتاب شد و در مداری نزدیک به زمین جای گرفت. تلسکوپ هابل، بخشی از پروژه‌ی چند میلیارد دلاری به رهبری ناسا و سازمان فضایی اروپا بود. این رصدخانه‌ی فضایی، با جثه‌ای تقریباً به اندازه‌ی یک اتوبوس، به آیینه‌ی با پهنای ۲/۵ متر تجهیز شده و به لطف دوربین‌هایی که قابلیت رصد نورهای مرئی، مادون قرمز و ماورای بنفش را دارند، تصاویر هوش‌ربایی از جهان هستی را در اختیار دانشمندان و ستاره‌شناسان آماتوری که چشم به ساز و کار کیهان دوخته‌اند، قرار داده است.

اکنون یک ربع قرن پس از آغاز مأموریت تلسکوپ فضایی هابل، زمان خوبی است که چند حقیقت شگفت‌انگیز از این ساخته‌ی بشری که انقلابی در فهم انسان از جهان هستی ایجاد کرده را مرور کنیم.

یک ـ نام هابل، از ستاره‌شناسی مشهور گرفته شده است

تلسکوپ فضایی هابل، نام خود را از ادوین هابل، ستاره‌شناس آمریکایی گرفته که یافته‌هایش جهان پیش چشم دانشمندان را چنان وسعت بخشید که شامل کهکشان‌هایی غیر از آنچه در آن زندگی می‌کنیم نیز شد.

کهکشان چیست

ادوین هابل که در سال ۱۹۲۳ در رصدخانه‌ی مونت ویلسون کار می‌کرد، دریافت که آندرومدا ـ که آن زمان یک سحابی پنداشته می‌شد ـ در واقع کهکشانی مستقل است که صدها هزار سال نوری با راه شیری فاصله دارد. کشف جنجالی دیگر او در سال ۱۹۲۹ هنگامی بود که همراه با تنی چند از دانشمندان دیگر برای رد نظریه‌ی «جهان ایستا» می‌کوشید و طی آن اعلام کرد که شواهدی مبنی بر آن یافته که کهکشان‌ها، با سرعتی ثابت، در حال دور شدن از یکدیگر هستند.

ادوین هابل
ادوین هابل

هابل در سال ۱۹۵۳ درگذشت، اما تلسکوپی که به یاد او نام‌گذاری شده، هنوز هم در حال اثبات بسیاری از نظریاتی است که او به‌خوبی آن‌ها را بیان کرده بود.

دو ـ برنامه‌ی ساخت تلسکوپ هابل چندین دهه در دست بررسی بود

خاستگاه تلسکوپ هابل، به سال ۱۹۴۶ بازمی‌گردد؛ یعنی ده سال پیش از آن که ناسا تأسیس شود. در آن سال، لیمان اسپیتزر پسر، اخترفیزیک‌دان، مقاله‌ای نافذ در مورد محاسن یک رصدخانه‌ی فضایی نوشت. بیان اصلی او در آن مقاله این بود که تلسکوپی مستقر در مدار، می‌تواند آنچه را که به خاطر جو زمین قابل رؤیت نیست ببیند و تصاویر شفاف‌تری تهیه کند.

لیمان اسپیتزر، پدر تلسکوپ فضایی هابل ـ ۱۹۱۴ تا ۱۹۹۷
لیمان اسپیتزر، پدر تلسکوپ فضایی هابل ـ ۱۹۱۴ تا ۱۹۹۷

اندکی بعد از آن، اسپیتزر در توسعه‌ی طرح‌هایی که می‌توانست منجر به رصدخانه‌های مستقر در مدار شود شرکت جست و در طراحی چهار ماهواره‌ی بدون سرنشین که ناسا بین سال‌های ۱۹۶۶ و ۱۹۷۲ به فضا پرتاب کرد همکاری داشت و به شکلی خستگی‌ناپذیر به رایزنی با ارکان مختلف حکومت پرداخت تا آن‌ها را برای ساخت یک تلسکوپ فضایی بزرگ‌تر قانع کند. هزینه‌های سرسام‌آور پروژه مانعی عمده به شمار می‌رفت و سرانجام در سال ۱۹۷۷ بود که کنگره‌ی آمریکا بودجه‌ای مناسب برای آنچه که بعدها تلسکوپ هابل نامیده شد را در نظر گرفت.

سه ـ پرتاب تلسکوپ هابل، به خاطر ضایعه‌ی چلنجر به تعویق افتاد

انفجار شاتل فضایی چلنجر و کشته شدن هفت فضانورد آن در سال ۱۹۸۶، به برنامه‌ی نوپای هابل نیز ضربه‌ی بزرگی وارد کرد. در پی این فاجعه، ناسا ناوگان فضایی خود را معلق ساخت و هابل را نیز که برای استقرار و نگهداری وابسته به مأموریت‌های شاتل بود، بلاتکلیف رها کرد.

عبور از درس‌های اشتباه در حادثه چلنجر

دانشمندان از فرصتی که این تأخیر در اختیارشان گذارده بود برای ارتقای حساسیت یکی از حس‌گرها و بهبود نرم‌افزار کنترل زمینی تلسکوپ استفاده کردند، اما افزایش سنوات ساخت و نگهداری در اتاقی تمیز و با تکنولوژی بالا، افزایش هزینه‌ها را در پی داشت. هنگامی که شاتل دیسکاوری بالأخره در سال ۱۹۹۰ آماده شد و هابل را بارگیری کردند، برنامه هفت سال عقب افتاده و یک میلیارد دلار خرج اضافه روی دست پشتیبان‌هایش گذاشته بود.

چهار ـ یک آیینه‌ی معیوب، کل پروژه را پیش از آغاز کار، تا مرز نابودی پیش برد

امید دانشمندان ناسا، با نگاه به نخستین تصاویر تهیه‌شده توسط تلسکوپ هابل در سال ۱۹۹۰، به ناامیدی تبدیل شد. جلای آیینه‌ی فوکوس اصلی با آنچه برنامه‌ریزی شده بود، تفاوت داشت. این خطای ناچیز در انحنای کروی آینه، به یک پنجاهم قطر یک تار موی انسان هم نمی‌رسید و با این حال، آن قدر اهمیت داشت که تصاویر را تار کرده بود. در ماه‌های پس از آن، تلسکوپ فضایی دستمایه‌ی تمسخر مردم شده بود و مجله‌ی نیوزویک نیز تیتر جلد یکی از شماره‌های خود را به «اشتباه ۱/۵ میلیارد دلاری» اختصاص داد.

فرآیند نفس‌گیر جلا دادن آینه‌ی تلسکوپ فضایی هابل، بدون اشکال به پایان نرسید
فرآیند نفس‌گیر جلا دادن آینه‌ی تلسکوپ فضایی هابل، بدون اشکال به پایان نرسید

ناسا چاره‌ای نداشت جز آن که تا دسامبر ۱۹۹۳ دندان روی جگر بگذارد تا گروهی از فضانوردان با راهپیمایی فضانوردی، ابزاری که کوستار (COSTAR) نام دارد را روی تلسکوپ نصب نمایند تا به کمک آیینه‌هایی کوچک، خطای پدیدآمده را خنثی کند.

عملیات مزبور موفقیت‌آمیز بود و دوربین‌های تلسکوپ فضایی، از آن پس توانستند عکس‌هایی خیره‌کننده از جهان هستی را در اختیار دانشمندان قرار دهند.

پنج ـ عمیق‌ترین تصاویر موجود فضایی، حاصل عملکرد تلسکوپ هابل هستند.

در اواخر سال ۱۹۹۵، راهبران تلسکوپ اجازه دادند که ده روز تمام به بخشی ظاهراً خالی از آسمان خیره شود. بسیاری این کار را بی‌ارزش می‌پنداشتند اما تصویر نهایی که «میدان عمیق هابل» (Hubble Deep Field) شهرت یافت، خیره‌کننده بود. در این ماجرا، هابل توانسته بود با نگاه به فراتر از کهکشان راه شیری، مجموعه‌ای از کهکشان‌هایی که پیش از آن هرگز دیده نشده بودند را ببیند و دورترین منظومه‌های ستاره‌ای که تاکنون کشف شده‌اند را شناسایی نماید.

تصویر میدان عمیق هابل
تصویر میدان عمیق هابل

ستاره‌شناسان این کار را بار دیگر در سال ۲۰۰۴ تکرار کردند و نامش را «میدان فوق عمیق» (Ultra Deep Field) گذاشتند و این بار به کمک فن‌آوری‌های مادون قرمز و ترکیب اطلاعات دریافتی، به تصاویری عمیق‌تر از قبل دست یافتند. عکس‌های جدید شامل بیش از پنج هزار کهکشان می‌شد که برخی از آن‌ها ۱۳/۲ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. از آنجا که نور دریافتی از آن منظومه‌های ستاره‌ای میلیاردها سال در راه بوده‌اند تا به ما برسند، انگار دانشمندان پنجره‌ای یافته بودند تا جهان را آن‌گونه که کمی بعد از انفجار بزرگ (۱۳/۷ میلیارد سال پیش) وجود داشت ببینند.

شش ـ‌ تلسکوپ هابل تنها عکس‌های سیاه و سفید می‌گیرد.

نماهای خیره‌کننده‌ای که هابل از سحابی‌ها، ابرنواخترها، و کهکشان‌های دیگر می‌گیرد، پس از پردازش و اضافه کردن رنگ منتشر می‌شوند. دوربین‌های دیجیتال روی هابل، تنها قادر به تهیه‌ی تصاویری پیکسلی از طیف‌های مختلف رنگ خاکستری هستند و این ستاره‌شناسان هستند که با اعمال فیلترهای گوناگون ـ معمولاً قرمز و آبی و سبز ـ روی یک تصویر واحد، طول موج‌های مختلف هر بخش را مشخص می‌کنند و رنگ‌های درست را به آن می‌بخشند. از آنجا که هابل می‌تواند طیف‌های ماورای بنفش و مادون قرمز را نیز ببیند، دانشمندان می‌توانند رنگ‌هایی دیگر را نیز بر تصاویر اضافه کنند تا جزئیات بیشتری را که در طیف نورهای نامرئی وجود دارد، پیش چشم انسان آشکار نمایند.

نه؛ این عکس هابل از زمین نیست

هفت ـ تکنولوژی تلسکوپ هابل روش‌های تشخیص سرطان پستان را بهبود بخشید.

تکنولوژی ایجادشده برای تلسکوپ هابل نیز همچون بسیاری دیگر از برنامه‌های ناسا، به حال شاخه‌های دیگر علم نیز مفید واقع شد. سازندگان  تلسکوپ هابل، برای آن که رصدخانه‌ی فضایی خود را قادر به تشخیص سیاهچاله‌های بزرگ نمایند، پیشرفتی قابل توجه در تکنولوژی دوربین‌های طیف‌نگاری آن ایجاد کرده بودند. این بهینه‌سازی ناسا دانشمندان فعال در عرصه‌ی پزشکی را به صرافت انداخت تا با استفاده از همان تراشه‌ی سیلیکونی، به تشخیص بهتر بافت‌های سرطانی در پستان زنان بپردازند و با دقتی بسیار بیشتر میان غده‌های بدخیم و خوش‌خیم تمایز قائل شوند.

هشت ـ رصدهای تلسکوپ هابل، نقطه‌ی پایانی بر بسیاری از ابهامات دیرپای کیهان‌شناسی بود.

تلسکوپ هابل آن‌قدر قدرتمند هست که بتواند نور یک کرم شب‌تاب را از ده کیلومتری تشخیص دهد و دانشمندان با استفاده از همین قابلیت‌های خیره‌کننده است که بسیاری از درهای بسته‌ی رازهای کیهانی را گشوده‌اند. به عنوان مثال وسعت تخمین ستاره‌شناسان از عمر جهان هستی، بسیار گسترده بود و مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل، حادثه‌ی انفجار بزرگ را در حدود ۱۳/۷ میلیارد سال تخمین زد.

طرحی از تلسکوپ فضایی هابل
طرحی از تلسکوپ فضایی هابل

اولین نشانه‌های سیاهچاله‌های کلان‌جرم مرکز کهکشان‌های همسایه را نیز تلسکوپ هابل پیدا کرد و باید گفت این قبیل اطلاعات، در کشف سیاره‌های فراخورشیدی دیگر که امکان بسط حیات داشته باشند بسیار حیاتی است.

شاید مطالعات هابل روی ابرنواخترها و مشارکت آن در فرضیه‌ی وجود نیرویی مرموز به نام «انرژی تاریک»، که عامل انبساط جهان هستی پنداشته شود را بتوان اثرگذارترین این موارد دانست.

نه ـ همه می‌توانند برای استفاده از تلسکوپ هابل تقاضا دهند.

مؤسسه‌ی تلسکوپ فضایی دانشگاه جان هاپکینز، همه‌ساله از علاقه‌مندان دعوت می‌کند تا برای استفاده از تلسکوپ هابل نام‌نویسی نمایند. در حالی که محدودیت خاصی برای اقدام وجود ندارد، رقابتی بسیار نفس‌گیر برقرار است. هر سال صدها ستاره‌شناس علاقه‌مند از سراسر جهان در این رویداد ثبت نام می‌کنند و تنها یک نفر از هر پنجاه نفر، به انتخاب هیئتی از کارشناسان، موفق به گرفتن وقت می‌شود. آن‌ها که نتوانسته‌اند در رقابت برنده شوند و قرار ملاقاتی با تشکیلات تلسکوپ برای خود دست و پا کنند، می‌بایست به بایگانی عکس‌هایی که پس از یک سال در اختیار عموم قرار داده می‌شوند، بسنده نمایند.

ده ـ جانشین هابل، تا چند سال آینده روانه‌ی فضا می‌شود

هابل تاکنون به همت پنج مأموریت فضایی عمر پانزده ساله‌ی خود را سپری کرده و سرپا مانده و همچنان نیز فعال است، اما کم‌کم زمان آن رسیده که جای خود را به تلسکوپ فضایی جیمز وب بدهد. جیمز وب ۹ میلیارد دلاری، از بسیاری جهات تفاوت‌های اساسی با هابل دارد.

طرحی مفهومی از تلسکوپ فضایی جیمز وب
طرحی مفهومی از تلسکوپ فضایی جیمز وب

سازندگان تلسکوپ فضایی جیمز وب، بیش از آن که به نور مرئی توجه داشته باشند، حس‌گرهای نور مادون قرمز آن را بهبود بخشیده‌اند و طوری برنامه‌ریزی کرده‌اند که طی عمر شش تا ده ساله‌اش، نیازی به سرویس و تعمیرات دوره‌ای نداشته باشد.

در حالی که هابل تنها ۵۶۰ کیلومتر با زمین فاصله دارد، تلسکوپ فضایی جیمز وب، آن سوی کره‌ی ماه، در فاصله‌ای نزدیک به ۱/۶ میلیون کیلومتری زمین استقرار خواهد یافت و بدین ترتیب قابلیت دریافت تصاویری عمیق‌تر و شاید تنها چند صد سال پس از انفجار بزرگ را خواهد داشت.

با وجود تمام تأخیرها، پرتاب جیمز وب برای اواخر سال ۲۰۱۸ برنامه‌ریزی شده است. نمی‌توان اطمینان داشت که آیا در آن زمان هابل همچنان فعال است یا خیر، اما ستاره‌شناسان امیدوارند بتوانند پیش از بازنشستگی نهایی تلکسوپ فضایی هابل، برای مدتی از هر دو رصدخانه‌ی فضایی استفاده نمایند.

کهکشان آنلاین این مطلب را از سایت هیستوری ترجمه کرده است.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *