تصاویر | شکار اجرام گیسوبلند با مدارگرد خورشیدی اسا

ماموریت سولار اوربیتر، ارائه رصدهای بی‌سابقه‌ای از نزدیك خورشید و همچنین تهیه اولین تصاویر از مناطق قطبی ستاره مادر منظومه شمسی است.

این كاوشگر 10 ابزار علمی دارد كه یكی از آنها ساخت آمریكا و بقیه ساخت اروپاست. یکی از دستگاه‌های اروپایی این کاوشگر مِتیس (Metis) نام دارد که پیش‌تر گفت‌وگوی اختصاصی جام‌جم با مارکو رومولی، سرپرست ناظر و محقق اصلی آن ابزار را در همین صفحه خواندید.

بهمن سال گذشته سازمان فضایی اروپا اعلام کرد که سولار اربیتر با کمک ابزار متیس موفق شده است هنگام عبور از مقابل دم دنباله‌دار لئونارد تصاویری در طیف مرئی و فرابنفش از این جرم آسمانی تهیه کند. وانیا دا دپو (Vania Da Deppo) پژوهشگر مسئول رصد دنباله‌دار لئونارد در گفت‌وگو با جام‌جم از جزئیات این رصدها می‌گوید.

****

دستگاه متیس چه توانایی‌هایی دارد که با کمک آنها موفق شدید تصاویری از دنباله‌دار لئونارد تهیه کنید؟

متیس تاج‌ نگار خورشیدی است که روی کاوشگر سولار اوربیتر (مدارگرد خورشیدی)، ماموریت آژانس فضایی اروپا (اسا) با همکاری ناسا نصب شده است. ابزار متیس برای پنهان‌کردن قرص خورشید و تهیه تصاویری از تاج خورشید طراحی شده است؛ زیرا روشنایی تاج خورشید در مقایسه با نور پس زمینه و قرص خورشید بسیار ضعیف‌تر است و همین عکسبرداری از تاج را دشوار می‌کند. برای انجام این رصدها متیس به عنصری پنهان‌گر مجهز شده که قادر است نوعی کسوف مصنوعی به‌وجود آورد. متیس دو کانال برای رصد تاج خورشیدی دارد که یکی در نور مرئی و دیگری در نور فرابنفش کار می‌کند. این ویژگی نوآورانه برای گرفتن هم‌زمان تصاویر مرئی و فرابنفش از جنبه‌های اصلی ابزار به‌شمار می‌رود که از آن برای رصد دنباله‌دار لئونارد هم استفاده شد. تصویر فرابنفش می‌تواند اطلاعات مهمی درباره فعالیت دنباله‌دار ارائه کند و به ما اجازه دهد مقدار آبی را که از هسته دنباله‌دار خارج و تبخیر می‌شود تخمین بزنیم. تصاویر موجود در قسمت مرئی که از شیوه‌های تحلیل قطبش نور استفاده می‌کنند قادرند اطلاعاتی درباره توزیع و اندازه دانه‌های غباری ارائه دهند که گیسو و دم دنباله‌دار را تشکیل می‌دهند.

جرج لئونارد، دنباله‌دار لئونارد را بیش‌از یک‌سال قبل کشف کرد. به‌لطف مدارگرد خورشیدی اسا و ابزار متیس اکنون چه‌چیزهایی درباره این دنباله‌دار می‌دانیم؟

دنباله‌دار C / 2021 A1 (لئونارد) از زمان کشف در 14 دی 1399/ 3 ژانویه 2021 انتظارات زیادی به‌وجود آورد. پیش‌بینی می‌شد درخشندگی آن در روزهای منتهی به کریسمس 2021/ اوایل دی 1400 و سال نو به حدی افزایش یابد که با چشم غیرمسلح در آسمان دیده شود. همین باعث شد خیلی‌ها دنباله‌دار لئونارد را «دنباله‌دار کریسمس» بنامندو ازاین‌رو، به‌طور مکرر از زمین رصد می‌شد تا روند افزایش درخشندگی‌اش دنبال و حتی پیش‌بینی شود. لئونارد دنباله‌دار عجیبی است زیرا در مداری پَس‌رو و سهموی حرکت می‌کند. پس‌رو یعنی خلاف جهت حرکت چرخشی سیاره‌های درون منظومه خورشیدی به دور خورشید می‌گردد. سهموی هم مداری «باز» است و شبیه مدار «بسته»‌ بیضوی سیاره‌هایی نیست که به دور خورشید می‌گردند. از زمین، تمام ویژگی‌های دنباله‌دار را نمی‌توان مشاهده کرد زیرا، جو زمین کیفیت تصاویر را کاهش می‌دهد و برخی از طول موج‌های نور، به‌ویژه پرتوهای فرابنفش را جذب می‌کند. اما از فضا با متیس می‌توانیم اندازه‌گیری‌های منحصر‌به‌فردی انجام دهیم که از زمین امکان‌پذیر نیست و می‌توانیم ساختار و گسترش گیسوی دنباله‌دار را از‌طریق پرتوهای فرابنفش که نشان‌دهنده حضور و تولید آب در دنباله‌دار است را مشخص کنیم. سپس می‌توانیم این اطلاعات را با ساختار و امتداد گیسو و دم غباری مقایسه کنیم که در تصاویر موجود در نور مرئی رصد می‌شوند.

می‌‌دانیم که بعضی دنباله‌دارها مانند دنباله‌دار معروف هالی در گرانش خورشید به‌ دام افتاده‌اند و همواره به دور این ستاره می‌چرخند و بعضی دیگر موفق می‌شوند از نیروی گرانش فرار کنند و به مسیرشان در فضا ادامه دهند. لئونارد در کدامیک از این گروه‌ها قرار دارد و اکنون درحال حرکت به کجاست؟

بسیاری از دنباله‌دارهایی که می‌شناسیم مانند هالی در مدارهای بسته منظومه شمسی حرکت می‌کنند و ازاین‌رو، دنباله‌دارهای دوره‌ای نامیده می‌شوند زیرا در دوره‌های زمانی مشخصی نمایان می‌شوند و از نزدیک خورشید می‌گذرند. دوره مداری دنباله‌دارهایی که به‌طور مداوم به دور ستاره ما می‌چرخند می‌تواند چندسال باشد. برای مثال، دوره دنباله‌دار ۶۷ پی/چوریوموف-گراسیمنکو - که کاوشگر رُزتا از آنزدیک آن را بررسی کرد - حدود 7 سال است. البته دوره‌ها می‌تواند طولانی‌تر باشد و دنباله‌دارهایی داریم که دوره‌های مداری بیش‌از 200 سال دارند و دنباله‌دارهای بلنددوره نامیده می‌شوند. همچنین دنباله‌دارهایی هستند که برای نخستین‌بار وارد منظومه خورشیدی می‌شوند و روی مدارهای سهموی و هذلولی حرکت می‌کنند. لئونارد عضو این گروه آخر است و دنباله‌داری جدید به‌شمار می‌رود که هرگز تا پیش‌ازاین از فضای داخلی منظومه خورشیدی عبور نکرده بود و احتمالا دیگر هرگز برنخواهد گشت. بعدازاینکه متیس در 25 و 26 آذر 1400 لئونارد را رصد کرد، این دنباله‌دار در 13 دی 1400 به نزدیک‌ترین فاصله مداری‌اش از خورشیدرسید و درحال‌حاضر سفرش را به بیرون از منظومه خورشیدی ادامه می‌دهد.

در فیلم «بالا را نگاه نکن» (Don’t look up) که سال گذشته اکران شد از دنباله‌داری صحبت می‌شود که همه اشکال حیات روی زمین را نابود می‌کند. البته ازآنجاکه در فیلم هسته این جرم آسمانی به‌عنوان منبعی غنی از کانی‌های ارزشمند معرفی می‌شود به‌نظر می‌رسد که سیارک باشد. اما این سوال باقی می‌ماند که آیا دنباله‌دارها ممکن است حیات در زمین را نابود کنند؟ و اینکه با دستگاه‌های کنونی به‌خصوص کاوشگر سولار اوربیتر، کاوشگر خورشیدی پارکر و کاوشگر سوهو برای شناسایی یک دنباله‌دار و بررسی هرنوع خطری به چه مدت زمان نیاز است؟

همان‌طورکه گفتید دنباله‌دارها به‌سختی بتوانند منابع معدنی غنی - آن‌گونه که در این فیلم اشاره می‌شود - داشته باشند. دنباله‌دارها در بخش بیرونی منظومه شمسی تشکیل می‌شوند؛ از آنجا می‌آیند و از گردوغبار، قطعات سنگ و ترکیبات فَرّاری تشکیل شده‌اند که به‌دلیل دمای پایین به شکل یخ دیده می‌شوند. به‌تدریج که دنباله‌دار به خورشید نزدیک می‌شود یخ در اثر تابش خورشید تحت فرآیند تصعید قرار می‌گیرد و از جامد به گاز تبدیل می‌شود و این‌گونه است که گیسو و دم دنباله‌دار ساخته می‌شود. دنباله‌دارها اجرامی با چگالی پایین و به‌طورمتوسط کمتر از چگالی آب هستند. این‌درحالی‌است که سیارک‌ها در داخلی‌ترین بخش منظومه خورشیدی تشکیل می‌شوند چگالی بسیار بالاتر از چگالی دنباله‌دارها دارند و ترکیباتشان از نوع فلز است. بعضی‌وقت‌ها به‌سختی بتوان یک دنباله‌دار را از یک سیارک تشخیص داد؛ به‌ویژه وقتی جرم دور از خورشید قرار داشته باشد. این حقیقت که یک دنباله‌دار می‌تواند به‌طورکامل حیات روی زمین را نابود کند اتفاقی غیرمحتمل است. اما این احتمال وجود دارد- حتی اگر احتمال آن بسیار کم باشد- که برخورد یک دنباله‌دار با زمین سبب بروز رویدادهایی شود که آسیب جدی به حیات وارد می‌کنند. برای‌مثال، یکی از رویدادهای شناخته‌شده در تاریخ متاخر، رویداد تونگوسکا در سیبری در سال 1287شمسی /1908 میلادی است که طی آن یک دنباله‌دار یا سیارک منطقه‌ای از تایگا (جنگل‌های شمالگان) را به مساحت دوهزار کیلومترمربع نابود کرد. درحال‌حاضر، بهترین روش برای کشف و شناسایی اجرام بالقوه خطرناک استفاده از برنامه‌های هماهنگ رصد از زمین با بهره‌گیری از تلسکوپ‌های با ابعاد متوسط و بزرگ و با میدان دید وسیع است. روش دیگر، استفاده از ماموریت‌های فضایی تک‌منظوره مختص پژوهش درباره اجرام بالقوه خطرناک است. ماموریت‌هایی مانند سولار اوربیتر و سوهو در مفهوم طبیعی و ذاتی خودشان امکان انجام پژوهش روی اجرام نزدیک زمین یا نئو (NEO سرواژه Near Earth Object) را ندارند که از نزدیکی زمین می‌گذرند و فقط اگر به‌طور تصادفی، یک دنباله‌دار/سیارک از میدان دید آنها عبور کند می‌توانند مطالعات خاصی انجام دهند. در بین اجرام شناسایی‌شده ازطریق رصدهای از زمین یا از فضا، مسیر حرکت چنین اجرامی محاسبه و فاصله‌‌‌شان در عبور از کنار زمین تأیید می‌شود. بنابر اندازه، روشنایی و مسیر حرکت این اجرام می‌توان آنها را چندماه یا چندسال پیش از عبور از نزدیک زمین کشف کرد. سازمان‌های فضایی بین‌المللی قبلاً برنامه‌های فضایی را با هدف ارزیابی احتمال مداخله و تغییر مدار سیارک‌ها فعال کرده‌اند برای مثال، ماموریت دارت ناسا یکی از این موارد است.

اکنون باید منتظر کدام دنباله‌دار باشیم؟ چه زمانی به خورشید نزدیک خواهد شد؟ و برنامه سولار اوربیتر برای این جرم چه خواهد بود؟

دنباله‌دار بعدی که رصد آن را با متیس در برنامه داریم دنباله‌دار 96پی/ ماخولز (96P/Machholz) است که در روزهای 10 و 11بهمن 1401 منتظرش خواهیم بود. ماخولز دنباله‌داری دوره‌ای با دوره مداری حدود پنج سال است. در این‌مورد هم، برنامه متیس تهیه تصاویری با وضوح بالا از دنباله‌دار، هم در نور مرئی و هم در فرابنفش است. این رصد بسیار مهم خواهد بود زیرا قادر خواهیم بود دنباله‌دار ماخولز را دقیقاً هنگام عبور از نزدیک‌ترین نقطه مداری‌اش با خورشید مشاهده کنیم. دنباله‌دار ماخولز در 11 بهمن امسال در فاصله 17میلیون کیلومتری از خورشید قرار خواهد گرفت که فاصله‌ای برابر با حدود یک‌دهم فاصله زمین تا خورشید است. البته باید توجه داشت تمام دنباله‌دارهایی که با ابزار متیس می‌بینیم حاصل برنامه‌های رصدی خاصی نیستند. بسیاری از دنباله‌دارها تصادفی در تصاویر متیس دیده می‌شود و ما فقط می‌توانیم لحظه دقیق عبور دنباله‌دارهای دوره‌ای یا دنباله‌دارهای با مدار مشخص را در میدان دید این ابزار پیش‌بینی کنیم. درحالی‌که زمان عبور سایر دنباله‌دارها، به‌ویژه آنهایی که از نزدیک خورشید عبور می‌کنند و اصطلاحا به آنها «دنباله‌دار مسیر خورشیدی» می‌گوییم را نمی‌توانیم پیش‌بینی کنیم. براساس تجربه ماموریت‌های گذشته به‌ویژه تاج‌نگار لاسکو در کاوشگر سوهو که معمولا به‌طور مداوم رصد می‌کند به‌طورمتوسط هر دو سه روز یک‌بار احتمال دیدن یک دنباله‌دار وجود دارد. ابزار متیس همیشه رصد نمی‌کند اما به‌تازگی با تحلیل داده‌های این تاج‌نگار دو دنباله‌دار مسیر خورشیدی کشف شد. ازاین‌رو، در عمل، برای رصد دنباله‌دار بعدی با متیس نیازی به انتظار تا زمستان نخواهد بود.

برخورد دنباله‌دارها چقد مرگبار است؟

هر جرم کوچک درون منظومه خورشیدی که مدارش آن را به زمین نزدیک می‌کند جرم نزدیک به زمین (NEO) نامیده می‌شود. در‌حال‌حاضر، کمی بیش‌از 28هزار جرم نزدیک به زمین شناسایی شده است که مدارهایشان آنها را به عبور از نزدیک زمین هدایت می‌کنند. از این تعداد، حدود 18هزار مورد ازجمله 117 دنباله‌دار، مدار زمین را قطع می‌کنند.

وانیا دا دپو، درخصوص تاثیر برخورد این اجرام به سیاره‌های منظومه خورشیدی به جام‌جم می‌گوید: «سال 1373شمسی/ 1994میلادی امکان رصد غیرمستقیم اثرات برخورد دنباله‌دار روی سیاره‌ای را پیدا کردیم. دنباله‌دار شومیکر-لِوی 9 پس‌ازآنکه در اثر کِشند گرانشی سیاره مشتری به 21 قطعه نه‌چندان بزرگ‌تر از دو کیلومتر تکه‌تکه‌ شد، در جو این سیاره سقوط کرد. رصدهای این رویداد به دانشمندان اجازه داد دریابند بزرگ‌ترین قطعه آزاد‌شده در لحظه برخورد انرژی 6 میلیون مگاتنی دارد که حدود 750 برابر بیشتر از انرژی کل زرادخانه‌های هسته‌ای جهان است. اما سوابق نگران‌کننده‌ دیگری هم وجود دارد. برای‌مثال، دنباله‌دار سوییفت-تاتل (که مادر بارش شهابی مشهور برساووشی است) از خطرناک‌ترین اجرام شناخته‌شده برای حیات بشر معرفی می‌شود و با قطر 26کیلومتر یکی از بزرگ‌ترین دنباله‌دارهای موجود و همچنین بزرگ‌ترین جرمی است که مدار زمین در فضا را قطع می‌کند.»

دا دپو در ادامه می‌گوید: «البته طی هزاران سال آینده احتمال برخورد آن با زمین منتفی است اما اگر این برخورد در آینده بسیار دورتر رخ دهد می‌تواند تا 10برابر بیشتر از انرژی‌ حاصل از برخورد سیارکی را آزاد کند که به انقراض دایناسورها منجر شد. برای درک بهتر مسأله، بزرگ‌ترین دنباله‌داری که تا به امروز شناخته «برناردینلی برنشتاین» است و قطرش به 137 کیلومتر می‌رسد. خوشبختانه این جرم در فاصله قابل‌توجهی از سیاره‌مان باقی می‌ماند اما اگر به‌فرض دنباله‌دار تاکنون ناشناخته‌ای با همین ابعاد و حتی با قطر کمتر از پنج تا ده کیلومتر مستقیما از بخش بیرونی منظومه شمسی ما را هدف قرار دهد به‌حتم اثراتش برای تعادل زمین بسیار فاجعه‌بار خواهد بود و هشدار بزرگ در این‌مورد، مشابه آنچه که در فیلم «بالا را نگاه نکن» بود درباره این خطر وجود نخواهد داشت زیرا وقتی دنباله‌دارها در فاصله نسبتا دوردستی از ما قرار داشته باشند شناسایی‌شان حتی با بزرگ‌ترین تلسکوپ‌ها هم دشوار است. درحال‌حاضر، فقط بزرگ‌ترین و واکنش‌پذیرترین تابش‌های خورشیدی را می‌توان در زمانی که هنوز دور هستند- مثلاً با حداکثر چندسال آگاهی زودتر- کشف کرد. باوجوداین، باید گفت که احتمال رویدادی این‌چنین فاجعه‌بار بسیار بعید است.»

هدا عربشاهی - دانش