در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
نگاهی به اعماق عالم برای پاسخ گویی به پرسشی قدیمی
انسان در چگونه جهانی زندگی می کند و کجای این جهان قرار دارد؛ این پرسش کوتاه تاریخی به قدمت تاریخ حضور انسان اندیشمند روی سیاره خاکی و زیبای زمین دارد.
انسان اسطوره ای ، انسان عصر تمدنهای شکوفا، انسان انقلاب کشاورزی و صنعتی ، انسان قرن بیست و یکم همه و همه به دنبال پاسخی برای این پرسش کوتاه و به نظر ساده بودند. بنیادی از دانش پژوهی که منجر به اختراعات و اکتشافات بسیار در حوزه های گوناگون شده بر این مبنا شکل گرفته است ، اما براستی ما در چگونه جهانی زندگی می کنیم؛
ماه گذشته دکتر بهرام مبشر، کیهان شناس ایرانی و عضو موسسه علوم تلسکوپ فضایی هابل برای بازدیدی کوتاه از کشور به ایران آمده بودند. مسوول دوربین تصویربرداری فروسرخ هابل ، یکی از مدیران و محققان طرحی است که می کوشد به این پرسش پاسخ دهد.
گزارش زیر حاصل مقالات منتشر شده از سوی موسسه علوم تلسکوپ فضایی (هابل)، گفتگوهایی با دکتر بهرام مبشر در تهران و پرسش و پاسخ اینترنتی با وی درخصوص این طرح است . با توجه به پیچیدگی طرح مورداشاره ، این مطلب تنها به عنوان یک مقدمه محسوب می شود.
زمانی که تلسکوپ فضایی هابل با هزینه ای سرسام آور در مدار زمین قرار گرفت ، قرار بود پروژه های علمی خاص و مشخصی را که از پیش برای آن طراحی شده بود، انجام داده ، در واقع به برخی از مسائل بنیادی کیهان شناسی پاسخ دهد.
یکی از این ماموریت های اصلی ، رصدهایی بود که بتوان با کمک آن یکی از ثابتهای مهم کیهان شناسی را به نام ثابت هابل محاسبه کرد. این ثابت که بحثها روی عدد دقیق آن هنوز هم ادامه دارد مشخص می کند که جهان ما پس از آن که در رویدادی آشوبناک که به نام مهبانگ یا انفجار بزرگ یا BigBang به وجود آمد و انبساط و گسترش خود را آغاز کرد، در آینده به چه سرنوشتی دچار خواهد شد. آیا این انبساط، تا بی نهایت ادامه پیدا خواهد کرد؛
آیا در نقطه ای ثابت خواهد شد یا این که پس از دوره ای که انبساط خود را سپری کرد شروع به انقباض و بازگشت به نقطه ابتدایی می کند؛ اما ابزار ارزشمندی مانند هابل پس از آن که چند مورد از تعمیرات ابتدایی روی آن انجام شد نشان داد که توانایی های بسیار بالاتری نسبت به هدفهای ابتدایی دارد.
به همین منظور پروژه های جنبی و ثانویه ای برای این ابزار ارزشمند طراحی شد. با وجود آن که در دستور کار اولیه هابل قرار نداشت ، اما از ارزش علمی فوق العاده بالایی برخوردار بود.
دکتر بهرام مبشر که خود وی مسوولیت یکی از ابزارهای اصلی تصویربرداری تلسکوپ هابل به نام دوربین نیکموس را به عهده دارد دراین باره معتقد است : پس از مشکلات اولیه ای که در خصوص هابل داشتیم و پس از آن که چند دوره تعمیر را با موفقیت درخصوص هابل سپری کردیم ، هابل به توانایی ای دست یافت که پیشتر کمتر کسی می توانست حتی تصور آن را هم بکند.
این اتفاق بویژه پس از آن رخ داد که در یکی از این ماموریت ها دوربین پیشرفته نقشه برداری یا ACSبا موفقیت روی هابل نصب شد. این دوربین نسبت به بهترین دوربین قبل هابل WFPC، میدان دید وسیع تر و حساسیت فوق العاده بالایی داشت و ما را قادر می کرد با زمان کمتری به رصدهای دقیقتر و حساس تر بپردازیم.
بالارفتن توانایی هابل در رصد نور مرئی و مادون سرخ از یک سو و پیشرفت های فناوری که درصدد ساخت تلسکوپ های زمینی (grand base) از سوی دیگر رخ داد، دانشمندان را به این فکر انداخت تا به جستجوی کامل و فراگیر در عرصه کیهان دست بزنند، جستجویی که آنها را در درک ساختار عالم یاری می کرد. ایده چنین شکل گرفت.
با وجود آن که ما در هر یکی از طول موجها و به عبارت بهتر، پنجره های طیف الکترومغناطیس آشکارسازهای مناسب در اختیار داریم که می توانند یک جسم را در نور مرئی بخوبی یا مثلا همان جسم را در پرتوهای X،گاما یا مادون قرمز رصد کنند؛ اما این که یک جسم را در همه طیفها و همزمان با کمک همه ابزارها رصد کنیم ، داده های بسیار با ارزشی را می تواند در اختیار دانشمندان قرار دهد. به همین دلیل طرحی به نام GOODS پیشنهاد شد.
در این طرح قرار شد شبکه ای از بزرگترین و قوی ترین ابزارهای رصدی جهان تشکیل شوند تا به رصد عالم در طول موجهای گوناگون بپردازند. به همین دلیل تلسکوپ های فضایی از جمله هابل ، در نور مریی ، چاندرا در پرتو X، استیزر در فروسرخ ، تلسکوپ های عظیم و کارآمد زمین مانند تلسکوپ های کلاس 8 متری و 4 متری VLT، کک ، دوپیکر شمالی و جنوبی و همین طور آرایه ای از تلسکوپ های رادیویی در طرح عظیم گردهم آمدند تا دانشمندان توانایی آن را بیابند که تحول یک جرم در طول موجهای مختلف و همزمان را رصد کنند.
اهمیت این طرح در جایی آشکار می شود که بدانیم بسیاری از مراحل تحول یک ستاره یا کهکشان تنها در یک بخش طیف الکترومغناطیس قابل رویت و رصد است ؛ مثلا بقایای یک انفجار پرتو اختری ممکن است در پرتوهای X بسیار فعال دیده شود، اما هنگامی که همان منبع را در نور مریی رصد کنید چندان به چشم نیاید.
«هدف اصلی ما از این طرح که رصدهای اصلی آن طی 2 سال گذشته تکمیل شده اند این بود که بتوانیم شکل گیری و تحول ستاره ها، کهکشان ها و روند تغییر ساختارهای بزرگ مقیاسی را با دقت بالاتری پیگیری کنیم.»
دکتر مبشر با اعلام این مطلب در خصوص تفاوت های اصولی نتایج حاصل از GOODS با طرحهای قبلی در حساسیت بالای تصاویر به دست آمده از این طرح اشاره می کند: یکی از عمیق ترین دیدهایی که انسان به کیهان داشته ، به کمک یکی از تصاویر هابل به نام تصاویر ژرف شمالی و جنوبی به دست آمده است.
این تصاویر تا پیش از انتشار تصویر فرا ژرف هابل HUDFعمیق ترین دید ما از کیهان بود؛ اما هنگامی که ما نخستین نتایج منتشر شده GOODS را با این دو تصویر مقایسه کنیم ، متوجه می شویم با استفاده از یک بازه زمانی رصدی به دقتی 30 برابر بیشتر دریافته ایم و این به یک معجزه می ماند.
در تصاویر عمیق و حساسی که از کیهان تهیه می شود به دنبال چه موضوعی باید گشت؛ تصاویری که اعماق کیهان را در پنجره طیفی گسترده ای از اشعه X تا مادون قرمز به دانشمندان نشان می دهند چه رازهایی را در خود پنهان دارند؛
یکی از مهمترین دست آوردهای این طرح مقایسه جرم واحد و ساختارهای واحد در طول موجهای گوناگون است. با کمک این پروژه می توان در یک زمان مراحل تحول یک ساختار کیهانی را با عینک های مختلف رصد کرد.( تصویر اصلی صفحه) اگر چه این کار به خودی خود امتیاز بزرگی محسوب می شود، اما همه ماجرا نیست.
حساسیت بالای داده های این طرح محققان را کمک می کند تا به جستجوی اجرامی با سرخگرایی (Red shift) بالا بپردازند. منظور از اجرامی با سرخگرایی بالا، اجرامی است که با سرعت بیشتری از ما در حال دور شدن هستند. این دور شدن به دلیل انبساط عالم رخ می دهد.
در مدل انبساطی عالم ، هر چه اجرام از هم فاصله بیشتری داشته باشند با سرعت بیشتری نسبت به یکدیگر دور می شوند و هر چقدر سرعت دور شدن یک جسم نسبت به ما بیشتر باشد، طیف آن به سمت طول موجهای بلندتر (یا سمت قرمز طیف مرئی) منتقل می شود.
این مشابه اتفاقی است که هنگام عبور یک خودرو از کنارتان رخ می دهد. هنگامی که خودرو از دور به شما نزدیک می شود صدای آن زیرتر و با دور شدن صدای آن بم تر می شود (اثر دوپلر).
حال هر چه جرمی از ما با سرعت بیشتری دور شود، میزان انتقال به سرخ آن نیز بیشتر می شود و می توان نتیجه گرفت در فاصله دورتری از ما قرار دارد. اما دور بودن یک جسم نسبت به ما (در مقیاس کیهانی) به این معنی خواهد بود که سن این جرم نسبتا کم است.
این موضوع از آنجا ناشی می شود که امواج الکترومغناطیسی با سرعت نور در فضا منتشر می شوند بنابراین اگر جرمی مثلا در فاصله 10 میلیارد سال نوری از زمین واقع شده باشد و شما بتوانید آن را رصد کنید درواقع شما توانسته اید نوری که 10 میلیارد سال قبل آن جرم را ترک کرده است رصد کنید و به عبارت بهتر توانسته اید 10 میلیارد سال قبل آن جرم را ببینید.
جستجوی اجرام با (RS انتقال به سرخ) بالا باعث می شود بتوانیم نگاهی به روزهای آغازین جهانی بیندازیم . زمانی که کیهان دوران خردسالی و نوجوانی خود را سپری می کرده است. یافتن این اجرام در این فاصله عملا ما را قادر می سازد که بتوانیم مراحل تحول یک جرم را بررسی کنیم.
بهرام مبشر که خود یکی از شکارچیان اجرام دوردست در تصاویر طرح GOODS است در این باره معتقد است : اگر چه یافتن این اجرام به دلیل پارامترهای خطایی که وارد سیستم می شود بسیار سخت و دشوار است و باید روشهای ریاضی و محاسباتی پیچیده ای را پشت سر گذاشت ؛ اما با کمک تصاویر حساس که به ما اجازه رصد در همه طول موجهای یک جرم را می دهد می توانیم به شکار آنها برویم.
دکتر مبشر بتازگی توانسته است کهکشان هایی را با انتقال به سرخ بالا پیدا کند که در صورت تایید یافته او، این کهکشان ها دورترین و در نتیجه جوان ترین کهکشان هایی خواهند بود که بشر توانسته است رصد کند. رصدهای این پروژه چندی دیگر تکمیل می شود و پس از آن حدود 10 سال طول خواهد کشید تا به مطالعه و بررسی دقیق و استخراج داده های آن صورت پذیرد و این در شرایطی است که دکتر مبشر خبر از آغاز طرح دیگری به نام Cosmos می دهد تا GOODS را یک گام به جلوتر ببرد.
زمانی که با وی از نتایج این طرح سخن می گفتم با اشاره به راه طولانی که باید برای استخراج داده ها و بررسی علمی طرح انجام شود با رضایت خاطر به نکته ای مهم و اساسی اشاره کرد. چیزی مهمتر از نتایج علمی خاص طرح ، نظیر حدس زدن یک ثابت کیهانی یا محاسبه تحول یک جرم خاص وجود دارد و آن این است که ما به عنوان نوع بشر در نقطه ای از تاریخ ایستاده ایم که می توانیم از طریق روشهای علمی به پرسشهای اساسی پاسخ دهیم که از آغازین روزهای جهان برای مردم مطرح بوده است.
امروز می توانیم از لحاظ علمی جایگاه خود در کیهان و ساختار کیهان را بررسی کنیم و شاید این بزرگترین و هیجان انگیزترین لحظات تاریخ انسان باشد که تاکنون رقم خورده است ، اما باوجود این ما هنوز در آغاز راه هستیم.
پوریا ناظمی 
تازه ها
پیشنهاد سردبیر
در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
نژادپرستان همچنان گرفتار خطای محاسباتی
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
شکوفایی اقتدار و عزت مردم ایران
در یادداشتی اختصاصی برای جام جم آنلاین مطرح شد
حواسمان به انتهای صف دشمن باشد
گفت و گو
در گفتگو با جام جم آنلاین مطرح شد
شکوفایی اقتدار و عزت مردم ایران
در گفتوگوی «جامجم» با رئیس سازمان نظام روانشناسی و مشاوره کشور مطرح شد