بروس گلدفارب
از زمان پیدایش بشر تا کنون، انسانها با حيرت به آسمان شب نگريسته اند. ستاره های الماس گون كه در تاريكی جوهر مانند آسمان شب پخش شده اند، سرچشمه بسياری از قديمی ترين سوالهای بشر هستند: ما از كجا آمده ايم؟ به چه علت اينجا هستيم؟ چه چيز ديگری به غير از ما در عالم وجود دارد؟ آيا در جهان های ديگر، حيات وجود دارد؟
تلسكوپ فضايی هابل در بالای اتمسفر پرتلاطم کره زمين بی وقفه در حال گردش و ثبت تصاویر است، و برای یافتن پاسخ برخی از این پرسشها، به اعماق كيهان می نگرد. از زمان پرتاب هابل به وسيله شاتل فضايی ايالات متحده در سال 1990، اين تلسكوپ فضايی واضح ترين و خيره كننده ترين تصاوير از كيهان را به نظر انسان رسانده است.
هابل مشاهداتی را ممكن ساخته كه به وسيله قوی ترين تلسكوپهای زمينی هم مقدور نبود. اگرچه ظاهرا مواد زيادی در هوا وجود ندارد، ولی وقتی از ورای كيلومتر ها اتمسفر به آسمان می نگرید، هوا، به غلظت آب به نظر می آيد. تفاوت دما و چگالی هوا، نور را منحرف می كند و باعث می شود كه ستارگان سوسو و چشمك بزنند.
دكتر فرانك سامرز، فيزيك اخترشناس انستيتوی علوم تلسكوپ فضايی در دانشگاه جان هاپكينز در بالتيمور، اين گونه توضيح می دهد، "ستاره ها چشمك نمی زنند. چيزی كه چشمك زدن به نظر می رسد مسافتی است كه نور ستارگان از ميان اتمسفر كره زمين طی می كنند. لايه های بسياری در اتمسفر وجود دارد كه مدام در حال حركت هستند و باعث انكسار و بازتاب نور می شوند."
هابل 569 كيلومتر بالای كره زمين در مدارش می چرخد و ديد بدون مانعی از كيهان دارد. با اينكه طول هابل 2/13 متر، يعنی به اندازه يك اتوبوس، است، ولی به راحتی در قسمت بار شاتل فضايی قرار می گيرد. هابل با سرعتی بيش از 28000 كيلومتر در ساعت حركت می كند و هر 97 دقيقه يكبار به دور زمين می گردد و برای جمع كردن نور لازم برای ثبت تصاوير دارای يك آينه اصلی 4/2 متری است.
ژيروسكوپها، تلسكوپ فضايی را كاملا در مدار خود ثابت نگاه می دارند. اين ژيروسكوپها فوق العاده دقيق بوده و با دقت 007/0 ثانيه قوس به سوی يك نقطه مشخص نشانه می روند. برای مثال، اگر چنین تلسكوپی در لندن قرار گیرد، می تواند روی مكانی در پاريس نشانه رود و بيش از پهنای يك سكه كوچك، از آن مكان منحرف نشود.
هابل هر روز 10 الی 15 گيگابايت تصوير و اطلاعات علمی بوجود می آورد و تاكنون بيش از 700.000 عكس گرفته - عكسهايی خارق العاده از ابرهای گازی عظيم سوزان، از انواع مختلف کهکشانها و اجسام غيرعادی، و از تولد و مرگ ستارگان. كيت نول، اخترشناس انستيتوی علوم تلسكوپ فضايی، می گويد، "هابل خارق العاده است، به شما اطلاعاتی می دهد كه از هيچ راه ديگری قادر به كسب آنها نبوديد. هابل ده برابر بهتر از هر تلسكوپ زمينی است."
ديدن نور
هابل معروفترين رصدخانه از چهار "رصدخانه بزرگ" است كه به وسيله سازمان فضا و علوم هوانوردی ايالات متحده ( ناسا) برای مطالعه كيهان در طول موجهای مختلف نور در مدار زمين قرار داده شده اند. يكی از تلسكوپها در حوزه مادون قرمز طيف نور كار می کرد، تلسكوپ ديگر اشعه های ايكس را رديابی می كرد و سومين تلسكوپ اشعه های پرانرژی گاما را بررسی می كرد. هابل تنها تلسكوپی است كه در طيف قابل رويت نور عمل می كند و گل سر سبد این تلسكوپها است.
سامرز می گويد، "اكنون می توانيم مشاهداتمان را در طول موجهای مختلف انجام دهیم و اين دوران، دوران طلايی اخترشناسی است. چيزهای بسياری برای مشاهده در طول موجهای ديگر وجود دارد، ولی ستاره ها بيشتر انرژی خود را به صورت نور قابل رويت بيرون می دهند. اين قسمتی از طيف نور است كه ما بيشتر از همه می شناسيم، فقط به اين دليل ساده كه بيشترين زمان را برای بررسی آن در اختيار داشته ایم."
يكی از مهمترين ماموريتهای تلسكوپ فضايی، اندازه گيری دقيق فواصل در عالم است. اين امر دانشمندان را قادر می سازد ميزان گسترش عالم را محاسبه كنند، كه به عدد ثابت هابل معروف است. سامرز می گويد، "كه اين امر به نوبه خود سن عالم را نيز به ما نشان می دهد."
طبق نظريه انفجار بزرگ، كيهان با يك انفجار عظيم شروع شد و از آن زمان تاكنون در حال گسترش است. مدتهای مديد تصور بر اين بود كه اين انفجار 10 الی 20 ميليارد سال گذشته به وقوع پيوسته است. هابل اين زمان را به 12 الی 15 ميليارد سال محدود كرد. سامرز می گويد كه مشاهدات اخير سن عالم را با يك ميليارد سال كمتر يا بيشتر، 5/13 ميليارد سال تخمين می زند.
ابزار علمی
تلسكوپ فضايی هابل، يكی از معدود ابزار علمی است كه برای ميليونها نفر در سراسر جهان شناخته شده است. بسياری از افراد با تصاوير مهيج سحابی ها (توده های عظيم گاز بين ستارگان)، ابرنواخترها (ستاره هایی با نور متغير كه روشنی آنها صد ميليون برابر خورشيد است) و ديگر تصاويری كه به طور رايگان می توان از اينترنت گرفت، آشنا هستند.
اما برای اخترشناسان در سراسر دنيا، هابل يك ابزار علمی بسيار باارزش است. برخلاف تلسكوپهای زمينی كه به وسيله كنسرسيوم های خصوصی داير شده اند، اين تلسكوپ فضايی كه به وسيله سرمايه گذاری ملی ايجاد شده در دسترس تمام ستاره شناسان برای تحقيق قرار دارد. اما به دست آوردن زمان برای استفاده از تلسكوپ هنوز مشكل است.
سامرز می گويد، "حدود 3000 مدار می توانیم در اختیار متقاضیان قرار دهیم ولی معمولا درخواستها برای 3500 مدار است. هابل از مدتها قبل برای مدتها بعد رزرو شده است. با اينكه اين وسيله 15 سال پيش ساخته شده، اما هنوز هم درخواستهای بسياری برای استفاده از آن وجود دارد."
به منظور ايجاد تعادل برای استفاده از و دسترسی به هابل، بايد همه اطلاعات به دست آمده از تسلكوپ هابل پس از يك سال در اختيار عموم قرار گیرد. سامرز می گويد، "اين امر دانشمندان را تحت فشار می گذارد تا هر چه سريعتر بر روی اطلاعات كار كنند و گزارش يافته های خود را آماده كنند. محققين نمی توانند يافته های خود را مسكوت بگذارند. در غير اين صورت اين اطلاعات در اختيار همگان قرار می گيرد و رقبای همیشه در انتظار، قبل از آنها شروع به انتشار اين يافته ها خواهند کرد."
حوزه ای پرعمق
كيهان بسيار شلوغ و درهم ريخته است. به هر طرف كه نگاه كنيد، آسمان پر از كهكشانهايی است كه هر كدام از ميلياردها ستاره تشكيل شده اند. سامرز می گويد، "كهكشانها در بيشتر عالم ديده می شوند. هيچكس نمی داند چه تعداد كهكشان وجود دارد." بعضی از آنها ممكن است آنقدر دور و كم نور باشند كه تشخيص داده نشوند.
دانشمندان مایل بودند بدانند در فضايی كه هيچ نوری در آن نیست، چه چيزی می توانند مشاهده كنند. در دسامبر 1995، هابل به سوی يك قسمت تاريك و خالی از آسمان نشانه رفت. تلسكوپ بر روی نقطه كوچكی متمركز شد كه ظاهرا عاری از هر ستاره يا كهكشانی بود، منطقه ای در حدود يك دهم قطر ماه كامل.
ديافراگم هابل برای مدت طولانی باز نگه داشته شد – 1 ميليون ثانيه يا زمانی حدود بيش از 10 روز – به اين منظور كه تا حد ممكن نور جمع آوری كند. هابل، در حاليكه به وسيله ژيروسكوپهای دقيق در مدار خود نگاه داشته شده بود به نقطه ای كاملا تاريك خيره شد تا ضعيفترين نورهايی را كه تا كنون ثبت شده، دريافت كند.
با ديدن تصاوير دانشمندان بسيار متعجب شدند، وقتی كه در اين تكه كوچك از آسمان "خالی"، منطقه ای پر از كهكشان – بيش از 10.000 كهكشان – را ديدند.
آيا موجودات ديگری در عالم وجود دارند؟
با تصاوير به دست آمده از هابل، كه به ما كيهانی با ميلياردها كهكشان غيرقابل شمارش و ميلياردها ستاره نشان می دهد، سوال اصلی اين بود: هر چند وقت يكبار سياره های قابل حيات شكل می گيرند و آيا ممكن است موجودات ديگری شبيه ما در كيهان وجود داشته باشند؟
از زمانی كه در سال 1995 اولين سياره خارج از منظومه شمسی كشف شد، تا كنون 145 سياره پيدا شده است. تا اين زمان، تمام سياره های كشف شده خارج از منظومه شمسی، سياره های بزرگ گازی شكل، مانند مشتری، هستند كه محيط مناسبی برای حيات نمی باشند. هيچ كدام مانند زمين نیستند – زمین اينقدر كوچك و به ستاره خود نزديك است که به راحتی قابل شناسایی از چنین مسافتهایی نیست.
اما مطالعه منظومه شمسی – تنها نمونه در دسترس – سرنخ هايی درباره احتمال یافتن سیاره های مشابهی که به دور ستارگان می گردند و اينكه چگونه بايد آنها را رديابی كرد، در اختیار ما قرار می دهد.
نول در حال مطالعه بر روی كمربند كوئيپر است؛ اين كمربند تجمعی از هزارها جسم يخی كوچك است كه در لبه منظومه شمسی در حال گردش هستند. كمربند كوئيپر، كه احتمالا منبع بسياری از شهابها است، در سال 1992 كشف شد. نول می گويد، "روز به روز بيشتر به حيرت انگيز بودن كمربند كوئيپر پی می بريم. اين كمربند باقيمانده موادی است كه پس از شكل گيری منظومه شمسی به جا مانده است."
مطالعه كمربند كوئيپر به ستاره شناسان نشان می دهد كه چگونه سيارات در صفحه ای از گاز و غبار شكل می گيرند. برخی از دانشمندان می پندارند كه سيارات بزرگ بسيار نزديكتر به خورشيد شكل گرفته و به آهستگی از آن دور شده اند. نول می گويد، "جايی كه امروزه سيارات را مشاهده می كنيم، همان جايی نيست كه در آن شكل گرفته اند. علم فيزيك مربوط به این قضیه کمی پيچيده است."
از طريق مطالعه تصاوير به دست آمده از هابل، ستاره شناسان نه تنها در مورد منظومه شمسی بلكه در مورد چگونگی شكل گيری سيارات به دور ستارگان ديگر نيز به يافته هايی دست می يابند. آیا كره زمين يك استثنا است يا يك قاعده؟ نول می گويد، "هنوز جواب این را نمی دانيم. اين سوال اصلی است."
پايان راه
در 15 سال گذشته، هابل بيش از 8/4 ميليارد كيلومتر پيموده است. اكنون كه به پايان ماموريت برنامه ريزی شده آن نزديك می شويم، آينده آن نامعلوم است. برنامه پرواز شاتل، پس از منهدم شدن كلمبيا در ماه فوريه 2003، متوقف شد و سال بعد ناسا ماموريت تعمير هابل را كه برای سال 2006 برنامه ريزی شده بود، لغو كرد.
طبق برنامه زمان بندی شده قرار است كه شاتل فضايی در سال 2010 از رده خارج شود. شاتل فضايی، كه همه بار برنامه فضايی آمريكا و ايستگاه فضايی بين المللی را برای بيش از دو دهه به دوش کشیده، بر اساس تكنولوژی سالهای 1970 ساخته شده است. ناسا در حال ايجاد نسل بعدی فضاپيماها است كه احتمالا تا سال 2014 قابل بهره برداری نمی باشد و يك وقفه چهار ساله در برنامه فضايی ايالات متحده بوجود خواهد آمد.
هابل تدريجا، ولی مطمئنا، در حال از بين رفتن است و بدون يك ماموريت جديد برای تعمير آن، احتمالا به كلی از كار می افتد. روی هابل شش ژيروسكوپ قرار دارد كه از سه تای آن استفاده می شود. از سه ژيروسكوپ ديگر، يكی كار نمی كند، يكی در شرف از كار افتادن است و از ديگری به عنوان يدك استفاده می شود. به عقيده افرادی كه با اين تلسكوپ فضايی آشنا هستند، اين ژيروسكوپها احتمالا تا سال 2008 و تا زمانی كه هابل شروع به منحرف شدن از مدار خود كند و سرانجام به محض وارد شدن به اتمسفر منفجر شود، دوام خواهند آورد.
نول می گويد، از دست دادن هابل "وقفه و خلاء بزرگي" به وجود خواهد آورد. او اضافه می کند، "ما ستاره شناسان قويترين ابزار خود را از دست خواهيم داد."
از لحاظ تكنولوژی، هابل هنوز قادر است به كار خود ادامه دهد. پروژه های ناسا معمولا طولانی تر از مدت پیش بینی شده به عملیاتشان ادامه می دهند. كاوشگرهای ويجر يك و دو، که در سال 1977 به فضا فرستاده شدند، هنوز هم كار می كنند و سالها بيش از زمان مقرر، در حال ارسال پيامهای ضعيف هستند. كاوشگرها از مدار دورترين سياره منظومه شمسی گذشته و به اين ترتيب اولين شیء ساخته بشر هستند كه از منظومه شمسی خارج شده اند. آنها تا رسيدن به ستاره ديگر، حداقل 50.000 سال ديگر سفر خواهند کرد.
بسياری از دانشمندان اميد به نجات هابل دارند. در صورتی كه يك ماموريت برای تعمیر اين تلسكوپ فضايی انجام شود، می تواند سالهای بيشتری در خدمت بشر باشد. سامرز می گويد، "اگر از آن نگهداری شود، قطعا می تواند يك دهه ديگر نيز به كار خود ادامه دهد."
انتقال تلسكوپ فضايی به ايستگاه فضايی بين المللی غير ممكن است، زيرا شاتل قادر نيست سوخت كافی برای انجام اين ماموريت را با خود حمل كند و هيچ راه مطمئنی برای انتقال آن به ايستگاه فضايی وجود ندارد. به علاوه قرار دادن آن در مداری پائين تر، احتمالا آينه آن را از بين خواهد برد.
پيشنهاد تعمير تلسكوپ فضايی به وسيله روباتها داده شده است، ولی انجام اين ماموريت با تكنولوژی امروزی کاری بسيار پرهزينه و پيچيده ای است. ناسا به طور ضمنی گفته كه احتمالا يك ماموريت برای تعمیر هابل در سال 2007 برنامه ريزی خواهد شد، اما تامين هزينه برای انجام اين ماموریت احتمالا مشكل خواهد بود. نول می گويد، "اميدی به آن نيست."
هر چه پيش آيد، تصاوير به دست آمده از هابل باقی خواهند ماند. اين تصاوير حیرت انگيز و روشنگر، نمایانگر زيبايی اين كيهان و جايگاه ما در آن است. نول می گويد، "اميدوارم، درجايی كودك 10 ساله ای با ديدن این تصاویر همانقدر هيجان زده شود كه من از دیدن فرود انسان بر ماه شدم."
و شايد اين كودك به آسمان شب بنگرد ... و تعجب كند.
|
