تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا، نمای پانورامیک از کیهان را با ابزارهای قدرتمند برای کاوش در انرژی تاریک و جهان‌های پنهان ترکیب خواهد کرد. این ابزار فضایی تنها یک ساعت با پرتاب فاصله دارد و ساخته شده تا جهان را به گونه‌ای ببیند که هیچ تلسکوپ فضایی بزرگ دیگری تا به حال ندیده است. اما این تلسکوپ می‌خواهد چگونه کل آسمان را نقشه برداری کند؟ برای بررسی این موضوع با اِروساینس همراه باشید.
رومن وضوح و شفافیتِ مشابه هابل را با میدان دیدی ۱۰۰ برابر بزرگتر ترکیب می‌کند و این امکان را می‌دهد تا مناطق وسیعی از آسمان را بسیار سریع‌تر از آنچه هابل می‌توانست، پیمایش کند. این تلسکوپ به دنبال کهکشان‌های دوردست، ماده تاریک، انرژی تاریک، ستارگان در حال مرگ و سیارات پنهان‌شده در درخشش خورشیدهای دیگر خواهد گشت.
چندین تن از اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه آریزونا برای پرتاب ماموریت بزرگ بعدی اخترفيزيک ناسا پس از تلسکوپ فضایی جیمز وب، در کیپ کاناورال حضور خواهند داشت. انتظار می‌رود عملیات علمی رومن در ژانویه ۲۰۲۷ آغاز شود.
دیدی بسیار وسیع‌تر از هابل
جیمز وب برای نگاه دقیق و عمیق به مناطق نسبتاً کوچکی از فضا طراحی شده بود. اما نقطه قوت رومن، وسعت دید آن خواهد بود. هر دو تلسکوپ می‌توانند نور فروسرخ را مشاهده کنند، به این معنی که اخترشناسان قادر خواهند بود مشاهدات آن‌ها را با یکدیگر مقایسه و ترکیب کنند. رومن و وب در کنار هم می‌توانند تصویر کامل‌تری از جهان ارائه دهند که هیچ‌یک از این دو ماموریت به تنهایی قادر به تولید آن نبود.
آینه اصلی این تلسکوپ ۲.۴ متر (۷.۹ فوت) قطر دارد که هم‌اندازه آینه تلسکوپ فضایی هابل است. اما یکی از ابزارهای رومن دید به شدت وسیع‌تری به آن می‌دهد. «ابزار میدان وسیع» (Wide Field Instrument) به گونه‌ای طراحی شده که با حساسیت دوربین‌های هابل مطابقت داشته باشد، اما از منطقه‌ای ۱۰۰ برابر بزرگتر تصویربرداری کند.
هابل در طول بیش از ۳۰ سال حضور در فضا، تقریباً ۰.۱ درصد از آسمان شب را رصد کرده است. رومن این پتانسیل را دارد که کل آسمان را با همان وضوح و کیفیت پوشش دهد. این دید گسترده و وسیع باید رومن را به طور ویژه‌ای در پیدا کردن اجرام نادر و کمیاب توانمند سازد. دانشمندان انتظار دارند که این تلسکوپ همه‌چیز را از ستارگان در حال مرگ و جهان‌های جدید گرفته تا خوشه‌های کهکشانی عظیم ثبت کند.
پژوهشگران دانشگاه آریزونا به تبدیل این مشاهدات به کشفیات جدید کمک خواهند کرد.
کاوش در ماده تاریک و انرژی تاریک
از جمله بزرگترین اهداف رومن، دو مورد از عمیق‌ترین اسرار کیهان‌شناسی است: ماده تاریک و انرژی تاریک.ماده تاریک از خود نوری ساطع نمی‌کند، اما گرانش آن بر کهکشان‌ها و دیگر ساختارها در سراسر جهان تأثیر می‌گذارد. انرژی تاریک نیز نامی است که دانشمندان به تاثیر مرموز مرتبط با انبساط شتاب‌دار کیهان داده‌اند.
این اجزای نامرئی در کنار هم تقریباً تمام جهان را تشکیل می‌دهند.
ناسا «آزمایشگاه کیهان‌شناسی دانشگاه آریزونا» را برای پشتیبانی از دو تحقیق که هدف آن‌ها درک ماهیت این اجزا است، انتخاب کرده است؛ یکی مربوط به تیم علمی میدان وسیع و دیگری مربوط به زیرساخت‌های پروژه.
الیزابت کروز، استاد اخترشناسی و فیزیک، سرپرستی تیم علمی میدان وسیع با عنوان «عدسی زناش‌شناختی (کینماتیک) با تلسکوپ فضایی رومن» را بر عهده دارد. این تیم مبلغ ۲ میلیون دلار برای توسعه یک روش اندازه‌گیری کیهان‌شناسی به نام «همگرایی کینماتیکی» دریافت کرده است.
پژوهشگران امیدوارند با ترکیب تصاویر رومن با داده‌های طیف‌سنجی، ماده تاریک و انرژی تاریک را دقیق‌تر از گذشته اندازه‌گیری کنند.
تبدیل میلیون‌ها کهکشان به داده‌های کیهان‌شناسی
گروه دیگری از دانشگاه آریزونا نقش رهبری را در تیم زیرساخت پروژه چند نهادی «بیشینه‌سازی علم کیهان‌شناسی با پیمایش تصویربرداری عرض جغرافیایی بالای رومن» ایفا خواهد کرد.
تیم ایفلر، استاد اخترشناسی و فیزیک، سرپرستی گروه کاری را بر عهده دارد که داده‌های کیهان‌شناسی رومن را تفسیر خواهد کرد. رومن کهکشان‌های نزدیک و همچنین بسیار دور را شناسایی خواهد کرد. اخترشناسان محل قرارگیری آن کهکشان‌ها را تعیین کرده و ویژگی‌های آن‌ها را برای ساخت کاتالوگ‌های عظیم اندازه‌گیری می‌کنند.
پژوهشگران سپس از مدل‌های کامپوتری برای تبدیل آن کاتالوگ‌ها به اطلاعاتی درباره فیزیک بنیادی جهان استفاده خواهند کرد. این کار نیازمند توان پردازشی و محاسباتی قابل توجهی است.
پروژه رومن ناسا مبلغ ۸۰۰,۰۰۰ دلار به آزمایشگاه ایفلر اعطا کرد تا منابع محاسباتی خریداری کند که بخشی از سیستم جدید پردازش سریع (HPC) در سطح کل دانشگاه خواهد شد و انتظار می‌رود پاییز امسال آماده شود. این آزمایشگاه ۲.۴ میلیون دلار دیگر نیز در طول پنج سال برای انجام این پژوهش دریافت خواهد کرد.
ایفلر گفت:
این زیرساخت ما را از کاتالوگ‌ها به سمت تفسیر کیهان‌شناختی می‌برد. ما قادر خواهیم بود کارهایی مانند تعیین مقدار انرژی تاریک و ماده تاریک موجود در جهان را انجام دهیم.
ایفلر همچنین به عنوان هم‌رئیس گروه کیهان‌شناسی فعالیت می‌کند که بیش از ۱,۰۰۰ دانشمند از سراسر جهان را گرد هم می‌آورد.
او گفت:
متحد کردن جامعه علمی و سازماندهی ما حول این حوزه علمی فوق‌العاده است. این واقعاً یک شغل رویایی است.
شکار سیارات پنهان‌شده در نور ستارگان
رومن تنها به نقشه برداری از جهان در مقیاس بزرگ نخواهد پرداخت، بلکه روش‌های جدید و قدرتمندی را برای تصویربرداری مستقیم از سیارات حول ستارگان دیگر آزمایش خواهد کرد.
«ابزار تاج‌نگار» (Coronagraphic Instrument) آن از ماسک‌ها، منشورها، آشکارسازها، فیلترها و آینه‌های انعطاف‌پذیر خودکار برای مهار و سرکوب نور خیره‌کننده و شدید ستاره استفاده می‌کند. هنگامی که آن نور خیره‌کننده کاهش یافت، اخترشناسان می‌توانند برای دیدن سیارات و دیسک‌های بسیار کم‌نورتر اطراف ستاره تلاش کنند.
تقریباً تمام سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده به صورت غیرمستقیم کشف شده‌اند. برای مثال، یک روش رایج، افت ناچیزی را در نور ستاره اندازه‌گیری می‌کند که هنگام عبور یک سیاره از مقابل ستاره‌اش رخ می‌دهد.
تاج‌نگار رومن با تلاش برای آشکار ساختن خود سیاره، رویکرد متفاوتی را در پیش می‌گیرد. انتظار می‌رود این ابزار سیاراتی را شناسایی کند که ۱۰۰ میلیون بار کم‌نورتر از ستارگان میزبان خود هستند. این نشان‌دهنده بهبودی ۱۰۰ تا ۱,۰۰۰ برابری نسبت به تاج‌نگارهای فضایی موجود است.
اسکایلر ولف، دانشیار پژوهشی اخترشناسی که سرپرستی گروه کاری برنامه‌ریزی مشاهدات ابزار تاج‌نگار را بر عهده دارد، گفت:
این ابزار یک پیشگام حیاتی برای «رصدخانه جهان‌های قابل سکونت» در آینده خواهد بود»؛ تلسکوپی پیشنهادی که به طور ویژه برای جستجوی نشانه‌های حیات در منظومه‌های شمسی دیگر طراحی خواهد شد.
آماده‌سازی برای مطالعه جهان‌های بیگانه
چندین پژوهشگر دیگر از دانشگاه آریزونا به توسعه ابزار تاج‌نگار رومن کمک کرده‌اند و در مشاهدات آینده مشارکت خواهند داشت.
آن‌ها شامل مارک مارلی (مدیر آزمایشگاه ماه و سیارات)، ایوان اس. داگلاس (دانشیار اخترشناسی)، رامیا آنچه (استادیار پژوهشی رصدخانه استوارد) و جاستین هوم (پژوهشگر پسادکتری اخترشناسی) هستند.
مارلی به همراه تای رابینسون (دانشیار LPL) و زارا براون (پژوهشگر پسادکتری LPL) قصد دارند از داده‌های تاج‌نگار برای بررسی جو جهان‌های خارج از منظومه شمسی ما استفاده کنند.
براون در حال مدل‌سازی اقلیم و طیف‌های سیارات غول‌پیکر خودتراخشی (درخشان) بوده است. این سیارات عموماً آن‌قدر جوان و داغ هستند که نور فروسرخ گرمایشی خود را تولید می‌کنند.
مدل‌های او دما، ترکیب جوی و ابرهای جو را به همراه طیف فروسرخی که هر سیاره باید ساطع کند، پیش‌بینی می‌کنند. این پیش‌بینی‌ها مهم هستند زیرا بسیاری از این اجرام هرگز در این طول موج‌ها مورد مطالعه قرار نگرفته‌اند.
براون گفت:
آن طیف پیش‌بینی‌شده برای برنامه‌ریزی حیاتی است. تاج‌نگار رومن با اهدافی فوق‌العاده کم‌نور و با تباین (کنتراست) بالا کار می‌کند، بنابراین تیم باید زمان مشاهده کافی را زمان‌بندی کند تا یک کاندیدا را بدون سوزاندن بیش از حد زمان محدود ماموریت شناسایی کند.
تیمِ آنچه در حال مطالعه ساختارهای منظومه‌های فراخورشیدی است.
در همین حال، هوم در حال رهبری تلاش‌ها برای شناسایی بهترین ستارگان جهت کالیبره کردن ابزار تاج‌نگار است. او همچنین برنامه‌های رصدی پیش‌زمینه‌ای را با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی رهبری می‌کند که به تأیید اهداف برای تحقیقات آینده رومن کمک خواهد کرد.
آغاز عملیات علمی در ژانویه ۲۰۲۷
به محض اینکه رومن عملیات علمی خود را در ژانویه آغاز کند، مشاهدات آن در دسترس پژوهشگران سراسر جامعه علمی قرار خواهد گرفت.
دانشگاه آریزونا ۹ تحقیق تاییدشده توسط ناسا را با استفاده از داده‌های رومن رهبری خواهد کرد که بیش از ۲ میلیون دلار سرمایه جذب می‌کند.
آن پروژه‌ها فراتر از انرژی تاریک و سیارات فراخورشیدی گسترش خواهند یافت. پژوهشگران همچنین به بررسی سیاهچاله‌های کلان‌جرم، عدسی‌های گرانشی، شکل‌گیری کهکشان‌ها، دوباره یونیده‌شدن و گرد و غبار کیهانی خواهند پرداخت.
رومن با ترکیبی از جزئیاتِ در حد هابل و دیدی بسیار وسیع‌تر، طراحی شده تا آنچه را که سایر تلسکوپ‌ها به راحتی از دست می‌دهند پیدا کند و به اخترشناسان نشان دهد که چگونه آن کشفیات در تصویر بزرگتر کیهانی جای می‌گیرند.
منبع: Scitechdaily
