بیست و پنج سال با هابل

بیست و پنج سال با هابل

۲۵ سال پیش در ۲۴م آوریل ۱۹۹۰، تلسکوپ فضایی هابل به فضا فرستاده شد، تلسکوپی که نگاه ما را به اعماق کیهان برد و برداشت ما را از کیهان متحول کرد. هابل به جهانی نگاه کرد و پرده از ویژگی‌های فضا و زمانی برداشت که تا پیش از آن فقط در ذهن دانشمندان وجود داشت. اکنون پس از بیست و پنج سال و پنج ماموریت تعمیری، هابل همچنان هر لحظه ما را با تصاویرش از کیهان شگفت‌زده می‌کند.

تصویر ۱: ارسال تلسکوپ فضایی هابل به فضا در ۲۴ آوریل ۱۹۹۰. credit: NASA/KSC

تصویر ۱: ارسال تلسکوپ فضایی هابل به فضا در ۲۴ آوریل ۱۹۹۰.
credit: NASA/KSC

ایده‌ی قرار دادن تلسکوپی در فضا به سال‌ها قبل از هابل، و حتی سال‌ها پیش از تاسیس ناسا و دوره‌ی کاوش‌های فضایی برمی‌گردد. در سال ۱۹۴۶ دانشمند پرآوازه، لایمن اسپیتزر، مقاله‌ای نوشت که در آن درباره‌ی مزیت‌های قرار دادن تلسکوپی در فضا صحبت می‌کرد. بزرگترین مزیت قرار دادن تلسکوپی در فضا این است که جو زمین دیگر مانعی برای رصد نخواهد بود. جو زمین موجب می‌شود که نور ستاره‌ها و اجرام آسمانی که از آن عبور می‌کنند و به زمین می‌رسند دچار اغتشاش شوند، به همین علت است که نور ستاره‌هایی که ما از زمین می‌بینیم «چشمک می‌زنند»! این اغتشاشات از کیفیت و وضوح رصدها می‌کاهند. از طرفی جو زمین بخشی از طیف الکترومغناطیس را هم جذب می‌کند و مانع عبور آن می‌شود. دانشمندان از آن زمان رویای تلسکوپی در فضا را در سر می‌پروراندند. آن زمان بشر حتی تکنولوژی لازم برای چنین ماموریت‌هایی را نداشت.

چند سال پس از تاسیس سازمان فضایی آمریکا (ناسا)، این سازمان ساخت تلسکوپی فضایی را در راس الویت‌های برنامه‌های علمی آمریکا اعلام کرد. اما سال‌ها پس از آن، در سال ۱۹۷۷، بود که با پیوستن سازمان فضایی اروپا (اسا) بودجه‌ای به پروژه تلسکوپ فضایی اختصاص گرفت و آغاز شد. هشت سال بعد، تلسکوپ فضایی آماده‌ی پرتاب بود!

هابل، آینه‌ای ۲.۴ متری دارد و طولش ۱۳ متر است. هابل مانند همه‌ی تلسکوپ‌های دیگر کار می‌کند، یک آینه‌ی اصلی و یک آینه‌ی ثانویه دارد، با این تفاوت که این تلسکوپ در مداری هر ۹۶ دقیقه یک دور به گرد زمین می‌گردد! فاجعه‌ی انفجار شاتل چلنجر ارسال تلسکوپ را پنج سال به تاخیر انداخت و سرانجام در ۲۴م آوریل ۱۹۹۰ تلسکوپ فضایی با شاتل دیسکاوری به فضا ارسال شد (تصویر ۱).

تصویر ۲: ماموریت تعمیر آینه‌ی هابل در سال ۱۹۹۳

تصویر ۲: ماموریت تعمیر آینه‌ی هابل در سال ۱۹۹۳

نخستین تصاویر هابل که به زمین مخابره شد، اصلا آن‌چیزی نبود که دانشمندان انتظار داشتند. کیفیت تصاویر حتی از برخی از تصاویر تلسکوپ‌های زمینی کم‌تر بود. مشخص شد که تراش آینه‌ی اصلی فقط به اندازه‌ی یک پنجاهم ضخامت یک برگ کاغذ ایراد دارد و همین مقدار جزئی کیفیت تصاویر را چنین کم کرده است. ایراد آینه موجب ابیراهی کروی می‌شود؛ به این معنی که نوری که به مرکز آینه می‌رسد و نوری که به لبه‌ها می‌رسد در مکان‌های مختلفی کانونی ‌می‌شوند و در نتیجه تصویر کاملا شفاف و دقیق نیست. این اتفاق برای دانشمندانی که روی پروژه کار می‌کردند و همه‌ی دانشمندان دیگر در سراسر دنیا بسیار ناامیدکننده بود. اما جالب اینجاست که مهندسان و دانشمندان پروژه با بررسی تصاویر توانستند دقیقا بفهمند آینه به چه شکلی ایراد دارد و بنابر آن عدسی تصحیح کننده‌ای ساختند که در نخستین ماموریت تعمیری هابل در سال ۱۹۹۳ روی تلسکوپ نصب شد (تصویر ۲). بعد از این ماموریت، تصاویر هابل با کیفیتی بی‌نظیر به زمین ارسال شدند (در تصویر ۳ می‌توانید تصاویری را که هابل پیش و پس از تعمیر گرفته است با هم مقایسه کنید).

تصویر ۳: تصویر تلسکوپ هابل از کهکشان M100 پیش از تعمیر در سال ۱۹۹۳ (چپ) و پس از تعمیر (راست).

تصویر ۳: تصویر تلسکوپ هابل از کهکشان M100 پیش از تعمیر در سال ۱۹۹۳ (چپ) و پس از تعمیر (راست).

هابل چهار ماموریت دیگر هم داشت. در این ماموریت‌ها دوربین‌ها، طیف‌سنج‌ها، ژیروسکوپ‌ها، و بسیاری از قطعات هابل تعمیر و یا اضافه شدند. این ماموریت‌ها باعث شدند که تصاویر هابل هربار بهتر و با کیفیت بیشتری تهیه شوند.

 

تلسکوپ هابل تاثیر بسزایی در پیشرفت همه‌ی رشته‌های نجوم داشت؛ از منظومه‌ی شمسی تا دورترین کهکشان‌های کیهان. در ادامه‌ی این مقاله مروری بر کشفیات هابل در زمینه‌های گوناگون نجومی می‌کنیم.

 

منظومهی شمسی

تصویر ۴: لکه‌ی بزرگ سرخ مشتری که هابل آن را در سه سال متفاوت به تصویر کشیده است.

تصویر ۴: لکه‌ی بزرگ سرخ مشتری که هابل آن را در سه سال متفاوت به تصویر کشیده است.

هابل، سیارات، اقمار، حلقه‌ها، سیارک‌ها، و دنباله‌دارهای بسیاری را در منظومه‌ی شمسی رصد کرده است. از جمله‌ی این رصدها، بررسی طوفان‌های جوی سیارات گازی منظومه‌ی شمسی مانند مشتری و زحل است. در تصویر شماره‌ی ۴ سه تصویر از لکه‌ی بزرگ سرخ مشتری می‌بینید که در سال‌های ۱۹۹۵، ۲۰۰۹، و ۲۰۱۴ گرفته شده است.

رصدهای هابل به بسیاری از ماموریت‌های فضایی ناسا کمک کرده است. برای مثال ماموریت داون(Dawn) ماموریتی بود به کمربند سیارک‌ها که به سراغ سیارک‌های وستا و سرس رفت. پیش از آنکه داون به این دو سیارک برسد، هابل آن‌ها را شناسایی کرده بود و دانشمندان را برای رصدهای نزدیک‌تر آماده کرده بود.

رصدهای هابل اجرام زیادی را در دوردست‌های منظومه‌ی شمسی نیز کشف کرده است که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به اقمار پلوتون اشاره کرد.

 

سیارات فراخورشیدی

تصویر ۵: سیاره‌ای فراخورشیدی در حال شکل‌گیری در قرص غبار اطراف ستاره‌اش.

تصویر ۵: سیاره‌ای فراخورشیدی در حال شکل‌گیری در قرص غبار اطراف ستاره‌اش.

زمانی که هابل در سال ۱۹۹۰ به فضا فرستاده شد، هنوز کسی نمی‌دانست آیا در خارج از منظومه‌ی شمسی سیاره‌ای وجود دارد، اما اکنون بیش از ۱۵۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی تایید شده کشف شده است. ثبات تلسکوپ هابل موجب می‌شود که بتوان مدت طولانی با دقت بالا بر روی یک جرم نوردهی کرد. مجموعه‌ی ثبات تلسکوپ، نبودن جو زمین، و ابزارهای با حساسیت بالای هابل موجب می‌شود که بتواند اجرام بسیار کم‌نور (مانند یک سیاره‌ی فراخورشیدی) را نزدیکی یک منبع پرنور (ستاره‌ی مادر) ثبت کند. در تصویر ۵ ستاره‌ی فم‌الحوت را می‌بینید که هابل گردش یک سیاره‌ را در اطرافش در طی سال‌های متوالی ثبت کرده است. قرص اطراف ستاره قرص غباری است که سیاره از آن شکل می‌گیرد. این نخستین بار بود که یک سیاره‌ی فراخورشیدی در نور مرئی ثبت می‌شد. همچنین داده‌های هابل برای نخستین بار ترکیبات جوی یک سیاره‌ی فراخورشیدی را ثبت کرده است.

 

ستارهها و سحابیها

تصویر ۶: سحابی عقاب، محل تولد ستاره‌ها از گاز‌ها و غبار‌های میان‌ستاره‌ای

تصویر ۶: سحابی عقاب، محل تولد ستاره‌ها از گاز‌ها و غبار‌های میان‌ستاره‌ای

بسیاری از معروف‌ترین تصاویر هابل تصاویرش از سحابی‌ها و ستاره‌های کهکشان راه‌شیری است. این تصاویر دانش ما را درباره‌ی شکل‌گیری ستاره‌ها متحول کرده‌اند و به سوال‌های کلیدی درباره‌ی اینکه چگونه گاز و غبار سحابی‌ها را به وجود آورده‌اند، ستاره‌ها چگونه از سحابی‌ها متولد می‌شوند و منظومه‌های سیاره‌ای در اطرفشان شکل می‌گیرد، و در نهایت چگونه از بین می‌روند و دوباره به سحابی تبدیل می‌شوند، پاسخ داده است. در تصویر ۶، تصویر معروف ستون‌های خلقت را می‌بینید. این تصویر سحابی عقاب است که مکان ستاره‌هایی را نشان می‌دهد که در دل ستون‌هایی از گاز و غبار در حال شکل‌گیری هستند.

کهکشانها

تصویر ۷: بخشی از کهکشان آندرومدا. دقت این تصویر آن‌قدر زیاد است که می‌توان ستاره‌های این کهکشان را در فاصله‌ی ۲.۵ میلیون سال نوری از ما از یکدیگر تفکیک کرد.

تصویر ۷: بخشی از کهکشان آندرومدا. دقت این تصویر آن‌قدر زیاد است که می‌توان ستاره‌های این کهکشان را در فاصله‌ی ۲.۵ میلیون سال نوری از ما از یکدیگر تفکیک کرد.

توانایی‌های هابل به فراسوی کهکشان‌ راه‌شیری و کهکشان‌های اقماری‌ش می‌رسد. تصاویری که هابل از کهکشان‌های دیگر گرفته است، کهکشان‌های تنها یا آن‌هایی که در خوشه‌های کهکشانی هستند، از سیاهچاله‌های ابرپرجرم در مرکز کهکشان‌ها تا برخوردهای عظیم کهکشانی، دانش ما را درباره‌ی تحول و شکل‌گیری کهکشان‌ها متحول کرده است. بزرگترین تصویر تلسکوپ فضایی هابل که تاکنون گرفته شده است، تصویر موزائیکی از کهکشان همسایه‌ی ما، کهکشان آندرومدا است (تصویر ۷). با اینکه این کهکشان ۲.۵ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد، هابل در این تصویر توانسته است ستاره‌های آن را از هم تفکیک کند. این تصویر ترکیبی از ۴۱۱ تصویر جداگانه است که کنار هم قرار گرفته‌اند.

کیهان

تصویر ۸: تصویر فراژرف هابل از اعماق کیهان. هر نقطه‌ی نورانی در این تصویر کهکشانی با صدها میلیارد ستاره است.

تصویر ۸: تصویر فراژرف هابل از اعماق کیهان.
هر نقطه‌ی نورانی در این تصویر کهکشانی با صدها میلیارد ستاره است.

یکی از بزرگترین دستاوردهای هابل، تصویر فراژرف هابل بود. این تصویر که از قسمت کوچکی از آسمان است، حاصل حدود ۱ ماه نوردهی است و در آن ۱۰هزار کهکشان ثبت شده است. نور برخی از این کهکشان‌ها ۱۳ میلیارد سال در راه بوده است تا به ما برسد. سن عالم ما حدود ۱۳.۸ میلیارد سال است، این به آن معناست که ما نخستین کهکشان‌هایی را که در عالم به وجود آمده‌اند ثبت کرده‌ایم (تصویر ۸).

هیچ ابزاری پیش از هابل حساسیت و دقت کافی برای دیدن این کهکشان‌های بسیار دور را نداشت. در آخرین ماموریت تعمیری هابل در سال ۲۰۰۹ ابزارهای جدیدی با حساسیت‌های بالاتر بر آن نصب شدند که به هابل امکان رصد در طول‌موج‌های فروسرخ را می‌داد. دوربین‌های فروسرخ هابل به دانشمندان کمک کرد که ستاره‌زایی را در کهکشان‌های دوردست عالم مطالعه کنند. بدون هابل دانش ما درباره‌ی ستاره‌زایی کهکشان‌هایی که در فاصله ۵ تا ۱۰ میلیارد سال نوری از ما هستند، بسیار بسیار محدود می‌ماند.

ویدئوی زیر شما را به اعماق یکی از تصاویر بسیار ژرف هابل می‌برد. این تصویر ترکیبی از همه‌ی رصدهای هابل در طی ۱۰ سال است که در منطقه‌ی کوچکی از تصویر فراژرف هابل گرفته شده است و شامل تصاویر فروسرخ نیز می‌شود و ژرف‌ترین تصویری است که بشر تا به حال از کیهان گرفته است.

 

تصویر ۹: تصاویر هابل از انفجارهای ابرنواختری در کهکشان‌های دوردست که منجر به کشف نرخ انبساط کیهان و انرژی تاریک شد.<br /> در ردیف بالا ابرنواخترها با فلش نشان داده شده‌اند. ردیف پایین کهکشان‌های میزبان را بدون ابرنواختر نشان می‌دهد.

تصویر ۹: تصاویر هابل از انفجارهای ابرنواختری در کهکشان‌های دوردست که منجر به کشف نرخ انبساط کیهان و انرژی تاریک شد.
در ردیف بالا ابرنواخترها با فلش نشان داده شده‌اند. ردیف پایین کهکشان‌های میزبان را بدون ابرنواختر نشان می‌دهد.

تصاویر هابل از ابرنواخترهای نوع یک-‌‌a در کهکشان‌های دیگر به کشف بزرگی که در سال ۲۰۱۱ جایزه‌ی نوبل فیزیک به آن اختصاص داده شد، کمک کرده بود. این جایزه به دانشمندانی داده شد که نشان داده بودند کیهان با شتابی مثبت در حال انبساط است. پدیده‌ی شتاب فزاینده‌ی انبساط کیهان اثباتی بر انرژی تاریک است. تصاویر این ابرنواخترها را که بین ۳.۵ تا ۱۰ میلیارد سال پیش در کهکشان‌های میزبانشان منفجر شده بودند در تصویر ۹ می‌بینید.

دانشمندان اکنون توانایی‌های هابل را حتی بیشتر از تصاویر فراژرف هابل پیش می‌برند. آن‌ها با کمک عدسی‌های گرانشی، که مانند تلسکوپ‌های طبیعی عمل می‌کنند، به مرزهایی حتی ژرف‌تر نگاه می‌کنند. درباره‌ی این پروژه که میدان‌های مرزی نام دارد در این مقاله‌ی اسطرلاب بخوانید.

هابل بی‌شک یکی از بزرگترین و مهم‌ترین ابزارهای علمی ساخت دست بشر است که تاثیر غیرقابل توصیفی در پیشرفت دانش ما از عالم اطرافمان داشت. نجوم مدرن بدون هابل غیر قابل تصور است.

منبع: ناسا/اسا، http://hubble25th.org

گرد‌آوری: آیرین شیوایی

 

دسته‌ها: مقالات آموزشی

درباره نویسنده

آیرین شیوایی

پژوهشگر پَسادکترا در زمینه‌ی نجوم رصدی کهکشان‌ها در دانشگاه آریزونا است. او هم‌اکنون عضو تیم علمی ابزار فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب است. او در سال ۲۰۱۷ دکترای فیزیک خود را از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید دریافت کرد. پروژه‌ی دکترای او تحقیق درباره‌ی چگونگی تحول کهکشان‌های جوان عالم از طریق بررسی غبار میان‌ستاره‌ای و ستاره‌زایی در آن‌ها بود. او برای مطالعه و بررسی این کهکشان‌ها، که حدود ۱۰ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند، از داده‌های تلسکوپ‌های زمینی کک و تلسکوپ‌های فضایی هابل و اِسپیتزر استفاده کرد.

بازتاب‌ها

  1. درباره تلسکوپ فضایی معروف هابل -مجله سرگرمی ۳ اسفند, ۱۳۹۵، ۱۳:۳۱

    […] ده حقیقت شگفتانگیز دربارهی تلسکوپ فضایی هابل | کهکشان آنلاین ۲۷ آوريل ۲۰۱۵ … ۲۵ سال پیش در ۲۴م آوریل ۱۹۹۰، تلسکوپ فضایی هابل به فضا فرستاده شد، تلسکوپی که … در تصویر ۶، تصویر معروف ستونهای خلقت را میبینید. ادامه مطلب […]

دیدگاه‌ها

  1. mo gh
    mo gh ۷ اردیبهشت, ۱۳۹۴، ۲۱:۳۷

    خیلی جالب بود ممنون.

    پاسخ به این دیدگاه
  2. محمد
    محمد ۱۷ تیر, ۱۳۹۴، ۱۴:۵۲

    سلام
    خیلی عالی بود
    درباره جایگزین هابل هم اگر امکانش است توضیحاتی بدهید ممنون

    پاسخ به این دیدگاه

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*