به گزارش CNN فارسی، سازمان فضایی ناسا از جمله قدیمی‌ترین و مهم‌ترین سازمان‌هایی است که توانسته تحقیقات و مأموریت‌های زیادی را طی دو دهه اخیر به سرانجام برساند. از جمله مأموریت‌های این سازمان که قرار است طی سال‌های آینده آغاز شود، مأموریت نانسی گریس رومن است. این مأموریت به ما خواهد گفت که آیا روزی جهان متلاشی می‌شود یا خیر!
ماموریت جدید ناسا سرنوشت تلخ کیهان را بررسی می‌کند!
نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman) نام تلسکوپی است که از روی نام اولین اخترشناس ارشد ناسا وام گرفته شده و البته در ابتدای ساخت این غول عظیم، تلسکوپ نقشه برداری میدان باز فروسرخ نامیده می‌شد. مدتی پیش مدیر سابق ناسا اعلام کرد نانسی رومن اخترشناسی بود که موفق شد دید وسیع و تازه‌ای به دانشمندان بدهد تا بتوانند تلسکوپی غول پیکر همچون هابل را به اعماق کیهان بفرستند.
جیم برایدنستاین در بیانیه خود خاطرنشان کرد بخشی از موفقیت‌های امروز در حوزه اخترفیزیک به خاطر تلاش‌های بی‌وقفه نانسی رومن بوده است. وی در پایان بیانیه خود اعلام کرد نام بهتری برای این تلسکوپ جز نام خود نانسی رومن پیدا نکرده است و این گونه شد که نام این اخترفیزیکدان تا ابد جاودانه شد.
هر تلسکوپی برای تحقیق روی هدفی خاص ساخته می‌شود. مهم‌ترین هدفی که باعث ساخت نانسی گریس رومن شد، واکاوی انرژی تاریک در نقشه‌های گسترده‌ای از جهان بود. در کیهان شناسی ماده‌ای وجود دارد که اصلا شناخته شده نیست و دانشمندان نام این ماده را ماده تاریک گذاشته‌اند. نقطه مقابل این ماده، انرژی ناشناخته‌ای است که به انرژی تاریک معروف شده است.
به عقیده دانشمندان انرژی تاریک به طور فرضی تمام کیهان را در بر می‌گیرد و با سرعت فزاینده‌ای منجر به انبساط جهان می‌شود. تلسکوپ مورد بحث هنوز به فضا پرتاب نشده است و امیدواریم که در سال ۲۰۲۷ آماده پرتاب شود. این شیء غول پیکر قرار است که میلیون‌ها کهکشان را مورد بررسی قرار دهد و سپس نقشه مدونی از کیهان برای ما بسازد.
اخترشناسان هم اکنون امید دارند که بتوانند با بررسی کهکشان‌های مختلف و روند توزیع آنها نحوه شکل گیری و تکامل انرژی تاریک را کشف کنند. یکی از قابلیت‌های جذاب این تلسکوپ، برخورداری از ریزهمگرایی گرانشی است که به آن اجازه می‌دهد بتواند میلیون‌ها سیاره فراخورشیدی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.
بد نیست بدانید که ریزهمگرایی گرانشی در واقع روشی برای کشف سیارات فراخورشیدی است، بدون توجه به نوری که از آنها به بیرون تابیده می‌شود. از دیگر قابلیت‌های تلسکوپ نانسی گریس رومن، کشف سیارات فراخورشیدی کوچک و بزرگ، کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاهچاله‌ها است. جالب است که بدانید خانم نانسی رومن اولین بانویی است که موفق شده به سمت مدیریت ناسا برسد.
وی در سال ۱۹۴۹ موفق به دریافت دکترای ستاره شناسی خود از دانشگاه شیکاگو شد و در سال ۱۹۶۰ میلادی توانست به سمت ریاست ستاره شناسی در اداره علوم فضایی ناسا برسد. نانسی رومن به مدت دو دهه در این عنوان باقی ماند و در سال ۱۹۷۹ و پیش از آن که صحبتی از ساخت WFIRST باشد، بازنشسته شد. از جمله اقدامات و فعالیت‌های مهم این بانوی دانشمند می‌توان به شرکت در پروژه تلسکوپ فضایی کاوشگر زمینه کیهان یا کوبی و تلسکوپ فضایی هابل اشاره کرد. نانسی گریس رومن سرانجام در سن ۹۵ سالگی درگذشت.
لازم به ذکر است که این تلسکوپ همان‌طور که گفتیم در سال ۲۰۲۷ میلادی پرتاب خواهد شد و امکان پرتاب زودهنگام آن وجود ندارد. همچنین تا مدت‌ها پس از پرتاب آن به فضا شروع به کار نمی‌کند. دانشمندان ناسا که در ساخت این پروژه شرکت داشته‌اند بی‌صبرانه منتظر اخبار خوب پرتاب این تلسکوپ به فضا هستند.
محققان کنجکاو هستند تا بدانند که آیا تلسکوپ مذکور می‌تواند به یکی از مهم‌ترین سوال‌های انسان درباره کیهان پاسخ دهد یا خیر! سوال مهمی که آنها در صدد پاسخگویی به آن هستند این است که آیا جهان به انبساط خود ادامه می‌دهد و در نتیجه در یک مه گسست فرو می‌پاشد یا خیر؟
دانشمندان و کیهان شناسان در مورد پایان کیهان و سرنوشت جهان کنونی نظریات مختلفی را مطرح کرده‌اند. یکی از این نظریه‌ها درباره پایان و فرجام کیهان، نظریه مه گسست است. در این نظریه تمامی موادی که جهان پیرامون ما را تشکیل داده‌اند، از ستارگان و کهکشان‌ها گرفته تا اتم‌ها و کوارک‌ها از یکدیگر به صورت ناگهانی گسسته شده و جهان متلاشی می‌شود.
گفتنی است که ناسا همچنان مأموریت این تلسکوپ را نهایی نکرده، چرا که تا زمان پرتاب آن حدود ۵ سال زمان در اختیار دارد. با این حال می‌تواند برخی از مواردی را که به نظرش درست می‌رسد در طی این مدت تغییر دهد. در همین راستا تحقیقات بیشتری در حال انجام است تا ببینند که چه تغییراتی در مأموریت می‌تواند به نتایج بهتری منجر شود.
عنوان مقاله‌ای که دانشمندان در خصوص تلسکوپ نانسی رومن و مأموریت آن به نگارش درآورده‌اند، «بررسی طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا در تلسکوپ فضایی رومن نانسی گریس» است که در مجله استروفیزیکال یا اخترفیزیک منتشر شده است. نویسنده اصلی و سرپرست آن یون وانگ است که دانشمند تحقیقاتی ارشد موسسه IPAC در پاسادانای کالیفرنیا است.
همان‌طور که پیش‌تر گفتیم، عمده تمرکز این تلسکوپ روی طیف سنجی و نقشه برداری از کیهان است. (به لحاظ تاریخی) این تلسکوپ دارای ابزارهای متعددی است که می‌تواند کار را برای ادامه تحقیقات آسان‌تر کند. به گفته وانگ، مطالعه آنها پیش‌بینی می‌کند که آیا بررسی طیف سنجی علمی رومن را فعال خواهد کرد یا نه و این که چگونه تنظیمات مختلف آن می‌توانند طراحی آن را بهینه کنند.
به گفته دانشمندان آنچه رومن انجام می‌دهد یک بررسی منطقه وسیع با عرض جغرافیایی بالا است و این هدف جزو مهم‌ترین اهداف تلسکوپ رومن خواهد بود. در این بررسی تلسکوپ رومن می‌تواند سیارات فراخورشیدی را نیز مورد بررسی قرار دهد و به طور دقیق سن و قدمت میلیون‌ها کهکشان را توضیح دهد. در واقع مأموریت جدید ناسا برای درک انبساط جهان در طول تاریخ کیهان است. وانگ می‌گوید:
در حالی که این بررسی برای کشف شتاب کیهانی طراحی شده است، سرنخ‌هایی در مورد بسیاری از اسرار وسوسه انگیز دیگر نیز ارائه می‌دهد. این به ما کمک خواهد کرد تا نسل اول کهکشان‌ها را درک کنیم، ماده تاریک را نقشه‌برداری کنیم و حتی اطلاعاتی در مورد ساختارهایی که به زمین بسیار نزدیک‌تر هستند را نیز شناسایی کنیم.
در واقع کاری که رومن انجام می‌دهد نهایتا به درک و فهمی از انرژی تاریک، انبساط جهان و نظریه نسبیت عام اینشتین مربوط می‌شود. سال ۱۹۱۵ بود که آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام خود را مطرح کرد و تا آن زمان کسی تصور نمی‌کرد که جهان در حال بسط و گسترش است. این نظریه مواردی را توضیح می‌داد که نظریه گرانش نیوتن قادر به پاسخگویی آن نبود.
نظریه اینشتین تنها یک نقص داشت. انیشتین دریافت که نظریه او پیش‌بینی می‌کند جهان ایستا ناپایدار است و نمی‌تواند چیزی راکد باشد و به زندگی ادامه دهد. بنابراین به این نتیجه رسید که جهان باید مدام در حال انبساط و انقباض باشد تا به حیات خود ادامه دهد. البته مدتی بعد این نظریه را خود اینشتین رد و نظریه ثابت کیهان شناسی‌اش را مطرح کرد. متاسفانه مدت‌ها بعد این دانشمند نابغه نظریه ثابت کیهان شناسی‌اش را بزرگترین اشتباه خود خواند.
دیری نپایید که دانشمندان و اخترشناسان در سال ۱۹۲۰ متوجه شدند که جهان در حال انبساط است و خبری از رکود و ایستایی نیست. در این مرحله نظریه ثابت کیهانی به دست فراموشی سپرده شد. ادوین هابل فردی بود که موفق شد به این نتیجه مهم برسد و از همین رو قاعده انبساط جهان را قانون هابل نام‌گذاری کردند. نتیجه‌ای که دانشمندان از انبساط جهان گرفتند این بود که کهکشان‌ها در حال دور شدن از یکدیگر هستند.
این که جهان از گذشته‌های دور در حال بسط و گسترش است یا نه، تا به امروز حالت یک راز داشته است. به عقیده محققان باید ماده یا انرژی وجود داشته باشد تا بتواند عامل این انبساط باشد و نام این مورد را انرژی تاریک گذاشته‌اند. تا مدت‌های طولانی آنها تصور می‌کردند که انبساط کیهان رو به کاهش گذاشته، اما خیلی زود مشخص شد که تصور آنها درست نبوده است.
از سال ۱۹۹۸ بود که کیهان شناسان به این نتیجه رسیدند که انبساط جهان با سرعت بیشتری در حال انجام است. در همین زمان بود که مجدداً نظریه ثابت کیهانی مطرح شد و حالا این ساده‌ترین توضیح برای انبساط پرسرعت و پرشتاب جهان است. حتماً از دیدگاه شما نیز جذاب است که بدانید جهان ما چگونه به پایان می‌رسد! به همان اندازه که کنجکاو هستیم تا بدانیم چه چیزی باعث شروع جهان شده، موضوع پایان کیهان نیز برایمان جالب و شگفت‌انگیز است.
سوال مذکور همان انگیزه و عامل محرکه دانشمندان برای ساخت تلسکوپ رومن و اجرای مأموریتی مهم است. بررسی‌های طیف‌سنجی عرض جغرافیایی بالا می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره انبساط جهان در اختیار ما بگذارد. در مطالعه پیش روی دانشمندان اهداف کلی این مأموریت مشخص شده و حالا دو سوال عمده وجود دارد:
۱. آیا شتاب کیهانی ناشی از یک جز انرژی جدید است یا در اثر شکست نسبیت عام (GR) در مقیاس کیهانی ایجاد شده 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؟
در مطالعات و بررسی‌های صورت گرفته هیچ جادو و عنصر مشخصی وجود ندارد که بتواند ما را در درک نهایی انبساط جهان یاری کند. هر چه هست پای یک نیروی فوق‌العاده قدرتمند در میان است که هنوز موفق به کشف آن نشده‌ایم. به گفته کیهان شناسان اگر بتوانیم بخش‌های گسترده‌تری از کیهان را مورد بررسی قرار دهیم و مناطق بیشتری را واکاوی کنیم، احتمال این که به نتایج دقیق‌تری برسیم زیاد است. تلسکوپ فضایی رومن دقیقا همین وظیفه را بر عهده خواهد داشت.
یکی از دانشمندان ستاره شناس در موسسه علوم تلسکوپ فضایی و مرکز علمی تلسکوپ فضایی هابل به نام راسل رایان گفته در صورتی که تلسکوپ رومن راه‌اندازی شود، می‌تواند در هر هفت ماه از سال چیزی حدود ۵ درصد از آسمان را رصد کند. پیشرفت قابل توجه این تلسکوپ در مقایسه با نسخه‌های مشابه باورنکردنی است.
بد نیست بدانید که هابل قادر است از ده‌ها کهکشان با سرخ‌گرایی بالا نمونه‌برداری کند. در روش سرخ گرایی نور گسیل شده از یک جرم به سمت طول موج قرمز در انتهای طیف می‌رود. به گفته محققان در این مطالعه رومن می‌تواند در بازه یک ساله مطالعه‌ای کم‌عمق اما وسیع انجام دهد که در کنار سایر مطالعات عمیق اطلاعات این تلسکوپ نیز به کار می‌آید. یکی دیگر از مأموریت‌های مهمی که سال آینده انجام می‌شود، مأموریت اقلیدس توسط آژانس فضایی اروپا است. در این مأموریت قرار است که سیارات فراخورشیدی مورد بررسی قرار گیرند.
شواهد حاکی از آن است که تلسکوپ رومن باید حدود ۱۰ میلیون کهکشان را با کمک طیف سنجی عرض جغرافیایی بالا اندازه گیری کند تا بدین وسیله محققان بتوانند ساختاری منظم در مقیاس بزرگ از کیهان ترسیم کنند. اگرچه آنها پیش‌تر از این‌ها ساختار مذکور را در مقیاس بزرگ نقشه برداری کرده‌اند، اما بررسی‌های دقیق‌تر رومن می‌تواند این نقشه را یک گام توسعه دهد.
در واقع تلسکوپ رومن قرار است حدود دو میلیون کهکشان جدید را که در دو تا سه میلیارد سالگی کیهان به ما نشان دهد. چنین بررسی و رصد بزرگی تا به امروز انجام نشده است. به گفته نویسندگان این مقاله، رومن می‌تواند تاریخ انبساط جهان را تعیین کند و توضیحات احتمالی انبساط شتاب دهنده ظاهری آن از جمله انرژی تاریک و اصلاح گرانش اینشتین را آزمایش کند. آنها می‌گویند:
این امر به ما توضیح می‌دهد که ما در حال حاضر در کجا هستیم. جهان در حال انبساط است و انبساط در حال شتاب گرفتن است. نباید اینطور باشد، زیرا 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 معنی است که ما باید یک جزء انرژی جدید به جهان اضافه کنیم و آن انرژی تاریک است.
مطالعه مذکور دربردارنده اطلاعاتی است که می‌تواند مأموریت رومن را قبل از آغاز شبیه‌سازی کند. تصاویر سه بعدی عظیم و عمیق تلسکوپ رومن از کیهان فرصت جدیدی برای تشخیص بین نظریه‌های پیشرو است که سعی در توضیح شتاب کیهانی (نظریه اصلاح شده گرانش یا انرژی تاریک) دارند. در نهایت محققانی که روی بررسی طیف‌سنجی عرض جغرافیایی بالا کار کرده‌اند، اظهار داشتند:
در روشن کردن ماهیت ناشناخته شتاب کیهانی، ما نیاز به اندازه‌گیری دو تابع آزاد زمان داریم: تاریخچه انبساط کیهانی و نرخ رشد ساختار در مقیاس بزرگ. این‌ها می‌توانند به ما بگویند که آیا انرژی تاریک با زمان تغییر می‌کند یا خیر و آیا یک جزء انرژی ناشناخته مثلا یک ثابت کیهانی یا پیامد اصلاح نسبیت عام به عنوان نظریه گرانش وجود دارد یا خیر.
