تلسکوپ‌های فضایی؛چشمان انسان در آن سوی جو

تلسکوپ‌های فضایی انقلابی عظیم در رصد آسمان ایجاد کردند و رصد دقیق تر کیهان را ممکن ساختند.

از اوایل قرن شانزده میلادی تا اواسط قرن بیستم، پژوهش های رصد محور انسان در مورد آن سوی آسمان آبی، از پشت پرده ای ضخیم و متلاطم به نام اتمسفر انجام می‌شد. این لایه‌ که به طور فوق‌العاده‌ای از ما در برابر پرتو های کیهانی محافظت می‌کند، تصویر ستارگان را مخدوش، منحرف و مسدود می‌سازد. برای دیدن کیهان با وضوح بسیار بالا تر، بشر باید از گهواره‌ی خود فرا تر می رفت و چشمانی را در فضا مستقر می‌کرد.

در این مقاله تلسکوپ های فضایی نزدیک زمین را بررسی می‌کنیم.

آشنایی با تلسکوپ های فضایی و مأموریت‌های آن‌ها:

نخستین نسل تلسکوپ‌های فضایی (پیشگامان رصد برون‌جوّی):

تلسکوپ فضایی یوهورو(Uhuru Space Telescope):
 این رصدخانه‌ی فضایی اوّلین تلسکوپ تخصّصی فضایی بود که در سال 1970 میلادی به فضا پرتاب شد و برای اوّلین بار یک نقشه‌ی کامل از منابع انتشار پرتوی ایکس در آسمان تهیه کرد. یوهورو همچنین نشانه‌هایی از وجود سیاه‌چاله ها در فضا را کشف نمود.

تلسکوپ فضایی آیراس(IRAS Space Telescope):
 آیراس اولین رصدخانه ای بود که خارج از زمین، آسمان را در طول موج فروسرخ رصد کرد. این کار منجر به کشف صدها هزار جرم جدید از جمله کهکشان های فعال با نرخ تولید ستاره‌ی بالا(کهکشان‌های ستاره فشان) شد.
این تلسکوپ در سال 1983 به فضا پرتاب شد.

دوران قدرت نمایی رصدخانه های فضایی بزرگ تر:

تلسکوپ فضایی هابل(Hubble Space Telescope-HST):
در سال 1990 تلسکوپ هابل توسط شاتل دیسکاوری(Discovery shuttle) در مدار 550 کیلومتری زمین قرار گرفت. این رصدخانه‌ی فضایی که به افتخار ادوین هابل، بنیان‌گذار کیهان‌شناسی مدرن نام‌گذاری شده است به سرعت شروع به کار کرد و به یکی از مهم‌ترین ابزارهای رصد تا به امروز تبدیل شد.

هابل برای نخستین بار تصاویری واضح و خیره‌کننده از مرگ و تولّد ستارگان در سحابی‌ها، ساختار دقیق کهکشان‌ها، سیّارات منظومه‌ی شمسی و برخوردهای کیهانی ثبت کرد.
داده‌های تلسکوپ فضایی هابل به متخصّصان کمک کرد تا سنّ کیهان را با دقت بیشتری تخمین بزنند (حدود 13.8 میلیارد سال) و همچنین این تلسکوپ نقش مهمی در کشف انبساط شتاب‌دار کیهان داشت.
هابل قابلیت اندازه‌گیری طیف‌های مرئی و فرابنفش را دارد.

رصدخانه‌ی پرتوی گامای کامپتون(CGRO):
تلسکوپ کامپتون به مطالعه پرانرژی‌ترین پدیده‌های کیهان مانند انفجارهای پرتوی‌گاما، شراره‌های خورشیدی و اختروش‌ها پرداخت و درک ما از این رویدادها را ژرف تر کرد. ‌تلسکوپ کامپتون از نظر تاریخی، یکی از نخستین تلسکوپ های فضایی است که پرتو‌های گاما را مورد بررسی قرار داده است.
این تلسکوپ در سال 1991 به فضا پرتاب شد.

تلسکوپ فضایی سوهو(SOHO Space Telescope):
تلسکوپ سوهو به نزدیک‌ترین ستاره به ما چشم دوخته است. سوهو در سال 1995 پرتاب شد و قرار بود طی مأموریتی دو ساله، هر روز خورشید را رصد و اطلاعات آن در انواع طیف‌ها را به زمین بفرستد. امّا موفّقیت های چشمگیر سوهو  موجب شد از آن زمان تا امروز از این تلسکوپ به طور بالقوه استفاده شود. تلسکوپ سوهو از هسته تا تاج خورشید را همه روزه مورد بررسی قرار می‌دهد، دنباله‌دار‌های نزدیک خورشید را رصد می‌کند و البته از وضعیت باد‌های خورشیدی نیز خبر می‌دهد.

رصدخانه‌ی پرتوی ایکس چاندرا(CXRO):
رصدخانه‌ی چاندرا که به نام اخترفیزیکدان بزرگ، سوبرامانیان چاندراسخار نام‌گذاری شده است، جهان بالا را در طیف پرتو ایکس و با وضوحی بی‌نظیر رصد می‌کند.
تلسکوپ فضایی چاندرا تصاویری خارق‌العاده از بقایای ابرنواخترها، گازهای داغ در خوشه‌های کهکشانی و فوران‌های مواد از نزدیکی سیاه‌چاله‌ها ثبت کرده است. چاندرا در سال 1999 به جمع ناظران بی‌مرز کیهان پیوست.

شکارچیان فروسرخ(تلسکوپ‌های فضایی مادون قرمز):

تلسکوپ فضایی اسپیتزر(Spitzer Space Telescope):
 اسپیتزر از سال 2003 بخش‌های سرد و غبارآلود فضا را در طیف فروسرخ کاوش می‌کند. این تلسکوپ به ما اجازه می‌دهد تا درون سحابی‌های تاریک که محل تولد ستارگان هستند را دقیق‌تر ببینیم، جو سیارات فراخورشیدی را تحلیل و دورترین کهکشان‌های کیهان را رصد کنیم.

تلسکوپ فضایی کپلر(Kepler Space Telescope):
 در سال 2009 مأموریت تلسکوپ کپلر برای پاسخ به یک سوال آغاز شد: سیارات فراخورشیدی شبیه به زمین، چقدر در کهکشان ما رایج‌اند؟
کپلر برای پاسخ به این سوال که شاید آینده‌ی درازمدت بشریت در گرو آن باشد، برای مدتی به یک منطقه از کیهان خیره می‌شد و با رصد کاهش نور ستارگان که به علت گذر احتمالی سیاره از مقابل ستاره‌ی میزبانش اتفاق می‌افتد، ابتدا وجود سیّارات فراخورشیدی در آن منطقه را ثبت می‌کرد. سپس با استفاده از داده‌های جرمی و دوره‌گردش سیاره و داده های نجومی دیگر، نوع سیاره و قابلیت آن برای سکونت انسان را مشخص می‌نمود. کپلر هزاران سیّاره‌ی فراخورشیدی را کشف‌کرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب(James Webb Space Telescope- JWST):
اخترشناسان سال‌ها در صدد طراحی تلسکوپی بودند که بتواند نقاط ضعف هابل را پوشش دهد؛ یعنی بتواند از پرتو‌های فروسرخ کیهان اطلاعات به دست آورد.
 جیمز وب در سال 2021 به سرعت شروع به کار کرد و اصلی‌ترین مأموریت آن نیز، مطالعه و بررسی ساختارمند چگونگی تشکیل جهان اولیه است. یکی از پروژه‌های وب در این راستا تخمین غیرمستقیم عمر کیهان بود.
جیمز وب با بررسی یک کهکشان در فاصله‌ی 13.8 میلیارد سال نوری از زمین، و مشاهده ی دقیق آن، مشخص کرد که این کهکشان، یک کهکشان از نوع مارپیچی نسبتا منظم است. این کشف جیمز وب با تخمین‌های قبلی همخوانی ندارد. طبق نظریه‌ی تکامل کهکشانی و سیر تکامل کهکشانی ادوین هابل، کهکشان های مارپیچی در دسته‌ی کهکشان های جوان اند، اما اگر عمر کیهان 13.8 میلیارد سال باشد، در لبه‌ی جهان و جایی که تلسکوپ فضایی جیمز وب به آن نگاه می‌کند، باید کهکشان های پیر تر و بیضوی وجود داشته باشند نه یک کهکشان تقریباً جوان!
بنابر این کشف، برخی پژوهش‌های مبتنی بر داده‌های جیمز وب، مدل‌های رایج سن کیهان را به چالش کشیده‌اند و اعدادی بزرگ‌تر از 13.8 پیشنهاد کرده‌اند که داده‌محور‌ترین آنها به عدد 26.7 میلیارد سال رسیده است.

 با این حال، این نتایج هنوز مورد بحث هستند و اجماع علمی نهایی درباره سن کیهان همچنان همان مقدار قبلی است. امّا ممکن است این عدد بعداً اصلاح شود.
 وب همچنین با 6.5 متر قطر آینه بزرگترین رصدخانه‌ای است که بشر تا کنون به فضا فرستاده است. همچنین از این تلسکوپ برای تحلیل جو سیارات نیز استفاده می‌شود.

تلسکوپ های فضایی آینده؛ رومن و فراتر از آن:

ماجراجویی های ما در فضا همچنان ادامه دارد و هنوز به دنبال چشمان قوی تری برای مشاهده‌ی جهان بالا هستیم. تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن(Nancy Grace Roman Space Telescope-NGRST) که قرار است در سال 2027 به فضا پرتاب شود، با میدان دید بسیار وسع خود، آسمان را صد ها برابر بهتر از هابل و وب نقشه‌برداری خواهد‌کرد.

اهداف اصلی این تلسکوپ، بررسی انرژی تاریک و ماده‌ی تاریک، یافتن سیّارات فراخورشیدی بیشتر و پاسخ به سوالات بنیادین کیهان‌شناسی است.

جمع بندی: تلسکوپ های فضایی، به نوعی چشمان ما بیرون از جوّ زمین هستند. هر یک از این چشم ها، پنجره‌ای نو به روی کیهان گشوده‌اند و داستان بی‌نظیر جهان را با جزئیات بالا و روز افزون روایت می‌کنند.