جزئیات ماموریت ناسا برای پیشگویی آخر دنیا!

روش سئو: یکی از ماموریت هایی که مقرر است ناسا طی سال های آتی انجام دهد ماموریت ˮنانسی گریس رومنˮ(Nancy Grace Roman) است. ماموریت رومن ناسا ممکنست به ما بگوید که آیا جهان در نهایت از هم خواهد پاشید یا خیر.
به گزارش روش سئو به نقل از ایسنا، این تلسکوپ که به افتخار “نانسی گریس رومن”(Nancy Grace Roman)، نخستین ستاره شناس ارشد ناسا نامگذاری شده است در ابتدا “تلسکوپ نقشه برداری میدان باز فروسرخ”(WFIRST) نامیده می شد اما مدتی پیش “جیم برایدنستاین”(Jim Bridenstine) مدیر سابق ناسا در اطلاعیه ای اظهار داشت: به خاطر رهبری و دید “نانسی رومن” بود که ناسا توانست در زمینه اخترفیزیک پیشگام شود و تلسکوپ هابل را بعنوان قدرتمندترین و پربارترین تلسکوپ فضایی جهان به فضا ارسال نماید. برای نامگذاری تلسکوپ “WFIRST” هیچ نامی بهتر از نام رومن، به ذهنم نمی رسد.
هدف اصلی این تلسکوپ، نقشه برداری بخش های گسترده ای از جهان بمنظور مطالعه انرژی تاریک است. در کیهان شناسی، انرژی تاریک شکل ناشناخته ای از انرژی است که همه فضای گیتی را بصورت فرضی در بر می گیرد و سرعت انبساط جهان را می افزاید. این تلسکوپ که انتظار می رود در سال ۲۰۲۷ پرتاب شود، میلیونها کهکشان را بررسی خواهد نمود و نقشه ای از بخش هایی از کیهان ما خواهد ساخت. ستاره شناسان امیدوارند که بتوانند با بررسی توزیع کهکشان ها چگونگی تکامل انرژی تاریک را کشف کنند. این تلسکوپ همین طور از ریزهمگرایی گرانشی برای کشف میلیونها سیاره فراخورشیدی استفاده خواهد نمود. ریزهمگرایی گرانشی(Gravitational microlensing) پدیده ای نجومی برمبنای همگرایی گرانشی است که با آن می توان اجرام نجومی را، مستقل از نوری که از آنها تابیده می شود، شناسایی کرد.
این تلسکوپ نه فقط سیاره های فراخورشیدی دور و کوچک را کشف می کند، بلکه انواع گسترده ای از اجرام کیهانی مانند کوتوله های قهوه ای و سیاه چاله ها را نیز در بر می گیرد. نانسی گریس رومن، اولین زنی بود که موفق شد به سمت مدیریت ناسا برسد. وی در سال ۱۹۴۹، مدرک دکتری ستاره شناسی خودرا از دانشگاه شیکاگو دریافت کرد و در سال ۱۹۶۰ میلادی به سمت ریاست ستاره شناسی در اداره علوم فضایی ناسا رسید و این سمت را به مدت ۲۰ سال حفظ کرد. رومن در سال ۱۹۷۹ سال ها قبل از زمانی که حتی پروژه ساخت “WFIRST” پیشنهاد شود، بازنشسته شد. وی در برنامه های قابل توجهی همچون ماموریت تلسکوپ فضایی “کاوشگر زمینه کیهان” یا “کوبی”(COBE) و “تلسکوپ فضایی هابل”(Hubble Space Telescope) شرکت داشت. این زن دانشمند در نهایت در سال ۲۰۱۸ میلادی در سن ۹۵ سالگی درگذشت.

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا تا قبل از سال ۲۰۲۷ پرتاب نخواهد شد و تا مدتی بعد از آن پرتاب نیز آغاز به کار نخواهد کرد. اما این مانع از رویاپردازی دانشمندان هیجان زده در مورد این ماموریت جدیدشان نمی گردد. پژوهشگران در یک مطالعه جدید قدرت تلسکوپ فضایی رومن را با جزییات بررسی کردند تا دریابند آیا این تلسکوپ می تواند به ما در پاسخ به یکی از مهم ترین سوال هایمان در مورد کیهان کمک نماید یا خیر. شاید برایتان جالب باشد که بدانید سوال آنها چیست. آیا جهان به انبساط خود ادامه خواهد داد و خودرا در یک مه گسست از هم خواهد پاشید؟ این سوالی است که پژوهشگران قصد پیدا کردن پاسخ آنرا دارند.
مِه گسست(Big Rip) یک پنداره کیهان شناسی درباره سرنوشت فرجامینِ گیتی است که در آن مواد تشکیل دهنده جهان از ستارگان و کهکشان ها گرفته تا اتم ها و ذره های زیراتمی، به یک باره از هم می گسلند.
ناسا هنوز طرح ماموریت تلسکوپ رومن را نهایی نکرده است و هنوز هم زمان برای تغییر دادن برخی موارد وجود دارد و این مطالعه تلاشی است برای کشف این که چگونه آنها می توانند با تغییر برخی موارد آنرا برای رسیدن به یک نتیجه بهتر تغییر دهند.
این مطالعه با عنوان “بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا در تلسکوپ فضایی رومن نانسی گریس”(The High Latitude Spectroscopic Survey on the Nancy Grace Roman Space Telescope) در مجله “استروفیزیکال”(Astrophysical) انتشار یافته است.
“یون وانگ”(Yun Wang) نویسنده اصلی این مطالعه و دانشمند تحقیقاتی ارشد موسسه “IPAC” در پاسادنای کالیفرنیا است. تلسکوپ رومن ابزارهای مختلفی در جعبه ابزار خود خواهد داشت و این مطالعه بر روی طیف سنجی و چگونگی نقشه برداری انبساط تاریخی کیهان تمرکز دارد.
وانگ نویسنده اصلی این مطالعه اظهار داشت: مطالعه ما پیش بینی می کند که این بررسی طیف سنجی علمی رومن را فعال خواهد نمود یا خیر و این که چگونه تنظیمات مختلف می توانند طراحی آنرا بهینه کنند.
رومن یک “بررسی منطقه وسیع با عرض جغرافیایی بالا”(HLWAS) انجام خواهد داد. بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا(HLSS) بخش طیف سنجی بررسی منطقه وسیع با عرض جغرافیایی بالا است که در این مطالعه به آن اشاره شده است. بررسی منطقه وسیع با عرض جغرافیایی بالا، یکی از اهداف علمی برجسته این تلسکوپ، همراه با نگاههای جدید به علم سیارات فراخورشیدی است. بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا، یک بررسی دقیق با حجم بالا از میلیونها کهکشان با قدمت میلیاردها سال است. هدف اصلی این بررسی، مطالعه انبساط جهان در طول تاریخ کیهان است. کار “بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا”، به قدری عمیق و گسترده است که درهای جدیدی از علم را به روی دانشمندان خواهد گشود.
وانگ اظهار داشت: در حالیکه این بررسی برای کشف شتاب کیهانی طراحی شده است، سرنخ هایی در مورد خیلی از اسرار وسوسه انگیز دیگر نیز ارائه می دهد. این به ما کمک خواهد نمود تا نسل اول کهکشان ها را درک نماییم، ماده تاریک را نقشه برداری نماییم و حتی اطلاعاتی در مورد ساختارهایی که به زمین بسیار نزدیک تر هستند را نیز شناسایی نماییم.

“بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا” تلسکوپ رومن به انبساط جهان، انرژی تاریک و نظریه نسبیت عام اینشتین(TGR) مربوط می شود. در سال ۱۹۱۵، زمانی که اینشتین برای نخستین بار نظریه نسبیت عام خودرا ارائه کرد، هیچ کس فکر نمی کرد جهان درحال انبساط است. نظریه نسبیت عام اینشتین در توضیح مواردی که قانون “گرانش نیوتن” قادر به انجام آن نبود موفق شد. اما یک نقصی وجود داشت. خود اینشتین متوجه شد که نظریه او پیش بینی می کرد که یک جهان ایستا، ناپایدار است و به جهت اینکه پایدار باشد یا باید منبسط شود یا منقبض شود. اما خودش آنرا رد کرد و با معرفی “ثابت کیهان شناسی” اهتمام کرد این مساله را جبران کند. او از آن برای خنثی کردن اثر گرانش و رسیدن به یک جهان ایستا استفاده نمود. اینشتین بعدها این را بزرگترین اشتباه خود خواند.
ثابت کیهان شناسی یا ثابت کیهانی(که اغلب با حرف یونانی لامبدا بزرگ Λ مشخص می شود) در علم فیزیک کیهانی جهت اصلاح نظریه اولیه نسبیت عام توسط آلبرت اینشتین برای دستیابی به جهان ایستا ارائه شد.
سپس در دهه ۱۹۲۰، ستاره شناسان دریافتند که جهان درحال انبساط است و به صورتی با ثابت کیهان شناسی خداحافظی کردند. “ادوین هابل” ستاره شناس آمریکایی نقش برجسته ای در این کشف ایفا کرد و قاعده ای که این انبساط را توصیف می کرد، قانون هابل(Hubble’s Law) نامیدند. آنها دریافتند که کهکشان ها(به استثنا چند مورد بسیار کم) درحال دور شدن از یکدیگر هستند و کیهان درحال انبساط است.
انبساط کیهان از گذشته های دور تا حالا همانند یک راز بوده است. دانشمندان برای نیرویی که باید عامل انبساط باشد، یک مورد را در نظر دارند و آن “انرژی تاریک” است. برای مدت طولانی، کیهان شناسان فکر می کردند که انبساط درحال کاهش است اما معلوم شد که این تصور صحیح نیست.
در سال ۱۹۹۸ دانشمندان دریافتند که سرعت انبساط کیهان در حال افزایش می باشد. این نباید به این علت باشد که گرانش تمام مواد باید انبساط را کم کند. با آن کشف، ثابت کیهانی باردیگر وارد بازی شد. حالا این ساده ترین توضیح برای انبساط شتاب دار جهان است.

آیا دانستن این که جهان چگونه تمام می شود جالب نیست؟ دانستن این مساله درست به همان اندازه که دوست داریم بدانیم چه چیزی موجب شروع جهان شده، جالب است.
این سوال است که دانشمندان را به سمت طراحی تلسکوپ رومن و بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا سوق داده است. بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا ممکنست بتواند اطلاعاتی در مورد آینده انبساط کیهان در اختیار ما قرار دهد و به دانشمندان در درک این که آیا جهان سریع تر به انبساط ادامه خواهد داد و به یک مه گسست ختم خواهد شد یا خیر، کمک نماید.
نویسندگان در این مطالعه، هدف کلی این بررسی را روشن کردند. حالا دو سوال جدی وجود دارد:
۱. آیا شتاب کیهانی ناشی از یک جز انرژی جدید است یا در اثر شکست نسبیت عام(GR) در مقیاس کیهانی به وجود آمده است؟
۲. اگر علت این امر یک جز انرژی جدید باشد، آیا چگالی انرژی آن در مکان و زمان ثابت است یا در طول تاریخ جهان تکامل یافته است؟
هیچ جادویی در این میان وجود ندارد. به نوعی، گویی پای یک نیروی بی رحمانه در بین است. هرچه بتوانید بخش گسترده ای از کیهان را اندازه گیری کنید و هرچه بتوانید دقیق تر آنرا بررسی کنید، احیانا نتیجه گیری شما دقیق تر خواهد بود. این رسالت تلسکوپ های بزرگ تر و دقیق تر مانند تلسکوپ فضایی رومن است.

در این مقاله، نویسندگان یک طرح مرجع جهت بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا ارائه کردند. “راسل رایان”(Russell Ryan) ستاره شناس موسسه علوم تلسکوپ فضایی(Stsci) مرکز علمی تلسکوپ فضایی هابل اظهار داشت: بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا رومن در حدود هفت ماه حدودا ۲۰۰۰ درجه مربع یا حدود پنج درصد از آسمان را پوشش خواهد داد. این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به تلسکوپ های دیگر مانند هابل است. هم اکنون با تلسکوپ هایی مانند هابل، می توانیم از ده ها کهکشان با سرخ گَرایی بالا نمونه برداری نماییم. انتقال به سرخ یا سرخ گَرایی، پدیده ای است که در آن نور گسیل شده از یک جرم(امواج مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس، پرتو گاما و…) به سمت طول موج قرمز در انتهای طیف می رود. یعنی نوری که توسط طیف سنج ثبت می شود طول موجی بلندتر و بسامدی کمتر از نور گسیل شده از منبع دارد.
پژوهشگران در این مطالعه گفتند: بااینکه رومن می تواند یک بررسی کم عمق و وسیع در مقایسه با اقلیدس را در مدت زمان حدودا یک ساله انجام دهد، بررسی عمیق تر ارائه شده در اینجا مکمل بهتری جهت بررسی های دیگر است و بطور موثرتری از قابلیت های دیافراگم دوربین بزرگ تر رومن استفاده می نماید.
ماموریت اقلیدس(Euclid) آژانس فضایی اروپا نیز که مقرر است سال آینده پرتاب شود، می تواند به جستجوی سیارات فراخورشیدی بپردازد.
مطالعه جدید نشان داده است که بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا رومن باید ۱۰ میلیون کهکشان را از زمانی که کیهان بین سه تا شش میلیارد سال سن داشته است، اندازه گیری نماید. ستاره شناسان از این داده ها برای ترسیم ساختار در مقیاس بزرگ کیهان استفاده می نمایند.
کیهان شناسان قبلا این ساختار در مقیاس بزرگ را نقشه برداری کرده اند، اما بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا تلسکوپ رومن این نقشه برداری را یک قدم جلوتر خواهد برد. بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا فاصله تا حدود دو میلیون کهکشان را از زمانی که کیهان تنها دو تا سه میلیارد سال داشت را به ما خواهد گفت. این بررسی قبلا هیچ گاه انجام نشده است و بدین سبب داده های به دست آمده جدید خواهند بود. اگر تلسکوپ رومن بتواند درک ما را از ساختار بزرگ کیهان در طول زمان ارتقا دهد، پژوهشگران می توانند تاریخ انبساط کیهان را درک نماییم.

نویسندگان در این مطالعه اظهار کردند: رومن تاریخ انبساط جهان را تعیین خواهد نمود تا توضیحات احتمالی انبساط شتاب دهنده ظاهری آن همچون انرژی تاریک و اصلاح گرانش اینشتین را آزمایش کند. این امر به ما توضیح می دهد که ما هم اکنون در کجا هستیم. جهان درحال انبساط است و انبساط درحال شتاب گرفتن است. این نباید اینطور باشد برای اینکه گرانش تمام مواد موجود در کیهان باید روی آن انبساط تاثیر بگذارد. شتاب یا به آن معنا است که نظریه گرانش اینشتین دقیقا درست نیست یا به این مفهوم است که ما باید یک جز انرژی جدید به جهان اضافه نماییم و آن انرژی تاریک است.
این مطالعه اطلاعاتی را که رومن می تواند در اختیار دانشمندان قرار دهد را شبیه سازی کرده است. تصاویر سه بعدی عظیم و عمیق تلسکوپ رومن از کیهان فرصت جدیدی برای تشخیص بین نظریه های پیشرو است که اهتمام در توضیح شتاب کیهانی(نظریه اصلاح شده گرانش یا انرژی تاریک) دارند.
نویسندگان این مطالعه در آخر بیان کردند: در روشن کردن ماهیت ناشناخته شتاب کیهانی، ما نیاز به اندازه گیری دو تابع آزاد زمان داریم: تاریخچه انبساط کیهانی و نرخ رشد ساختار در مقیاس بزرگ. اینها می توانند به ما بگویند که آیا انرژی تاریک با زمان تغییر می کند یا خیر و آیا یک جز انرژی ناشناخته بطورمثال یک ثابت کیهانی یا پیامد اصلاح نسبیت عام بعنوان نظریه گرانش وجود دارد یا خیر.

منبع: howtoseo.ir