تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان: انقلابی در رصد کیهان از کوه‌های شیلی

1

تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان (Giant Magellan Telescope) در دامنه‌های صخره‌ای رشته‌کوه آند در شیلی، آینده‌ی اخترشناسی را به‌معنای واقعی کلمه بازتعریف می‌کند. این پروژه به عنوان بخشی از نسل جدید رصدخانه‌های زمینی بسیار بزرگ (ELTs) به پیشرفت شگرفی در توانایی ما برای کاوش در کیهان نوید می‌دهد.

در حال ساخت در رصدخانه‌ی لاس کامپاناس (Las Campanas Observatory) در شیلی، این تلسکوپ حاصل همکاری دانشمندان مؤسسه کارنگی و کنسرسیومی بین‌المللی به رهبری ایالات متحده است.

فناوری پیشرفته برای درک بهتر جهان

فناوری اپتیک تطبیقی برای وضوح بی‌نظیر

در حالی که بسیاری تصور می‌کنند تلسکوپ‌های فضایی به دلیل فرار از اختلالات جو زمین برتری دارند، تلسکوپ ماژلان این دیدگاه را دگرگون می‌کند. این تلسکوپ با استفاده از سامانه‌ی اپتیک تطبیقی (AO) شامل هفت آینه‌ی قابل انعطاف، اعوجاج‌های جوی را اصلاح می‌کند. این آینه‌ها تنها ۲ میلی‌متر ضخامت دارند و می‌توانند در هر ثانیه ۲۰۰۰ بار شکل خود را تغییر دهند.

این طراحی منجر به تصویربرداری‌هایی می‌شود که تا ۱۶ برابر واضح‌تر از تلسکوپ فضایی جیمز وب هستند.

دکتر ربکا برنشتاین، دانشمند ارشد پروژه، توضیح می‌دهد: «اپتیک تطبیقی به ما این امکان را می‌دهد که واضح‌ترین تصاویر ممکن را از اجرام منفرد مانند سیارات تهیه کنیم.»

ترکیب بین حساسیت نوری و میدان دید وسیع

این سیستم حتی در وسیع‌ترین میدان دید تلسکوپ، وضوح را تا ۵۰ درصد افزایش می‌دهد و تلسکوپ ماژلان را به بهترین ترکیب از حساسیت و میدان دید در میان تمام ELTها تبدیل می‌کند.

طراحی کارآمد برای حداکثر بهره‌برداری از نور

کاهش اتلاف نور

بیشتر تلسکوپ‌ها با هر بازتاب نور از آینه‌ها، حدود ۱۵ درصد از نور را از دست می‌دهند. اما در تلسکوپ ماژلان تنها به ۲ تا ۳ بازتاب نیاز است که آن هم به لطف طراحی داخلی اپتیک تطبیقی حاصل شده است.

برایان اشمیت از دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید: «ELTها بزرگ‌ترین تلسکوپ‌های نوری بشر خواهند بود و طراحی نوآورانه‌ی ماژلان به ما امکان می‌دهد که ۱۰ برابر نور بیشتر را با ۶ برابر وضوح بالاتر از تلسکوپ جیمز وب و در میدانی به اندازه‌ی نصف ماه جمع‌آوری کنیم.»

توانایی رقابت و تکمیل دیگر تلسکوپ‌های بزرگ

این طراحی منحصربه‌فرد، رصد هم‌زمان ستارگان و کهکشان‌های بیشتری را امکان‌پذیر می‌کند. به همین دلیل، تلسکوپ ماژلان قابلیت رقابت با همتایان بزرگ‌تری چون E-ELT و TMT را دارد و حتی آن‌ها را تکمیل می‌کند.

با اینکه قطر اپتیکی تلسکوپ ۲۵.۴ متر است، طراحی نوری آن معادل تلسکوپی با آینه‌ای به قطر ۳۰ متر است.

چرا تلسکوپ ماژلان در شیلی ساخته می‌شود؟

موقعیت ایده‌آل در بیابان آتاکاما

بیابان آتاکاما در شیلی، یکی از تاریک‌ترین و خشک‌ترین نقاط زمین، شرایطی ایده‌آل برای اخترشناسی فراهم می‌کند. آسمان صاف، ارتفاع بالا، و هوای پایدار این منطقه باعث شده تا رصدخانه‌ی لاس کامپاناس میزبان بهترین تجهیزات علمی جهان باشد.

گی‌یرمو بلانک از موسسه کارنگی می‌گوید: «بیابان آتاکاما بدون تردید بهترین محل برای رصد نجومی در جهان است. این منطقه نه‌تنها آسمانی تاریک و صاف دارد، بلکه سابقه‌ای طولانی در حمایت از نجوم بین‌المللی دارد.»

از این نقطه، اخترشناسان به‌طور مستقیم قادر به مشاهده مرکز کهکشان راه شیری، سیاه‌چاله عظیم آن، پروکسیما قنطورس و سیارات آن، و ابرهای ماژلانی خواهند بود.

همچنین، پژوهشگران آمریکایی به لطف مشارکت در این پروژه بین‌المللی، به‌طور مؤثر به تلسکوپ دسترسی خواهند داشت.

میدان دید گسترده با وضوح بالا

اهمیت اتاندو (Etendue) در اخترشناسی نوین

در کنار اندازه و حساسیت، میدان دید وسیع برای بررسی هم‌زمان تعداد زیادی از ستاره‌ها یا کهکشان‌ها بسیار حیاتی است. تلسکوپ ماژلان با استفاده از شاخصی به‌نام «اتاندو»، وضوح بالا را با میدان دید وسیع ترکیب می‌کند.

با بهره‌گیری از اتاندوی بالا، این تلسکوپ می‌تواند تصاویری با میدان دید ۱۳ برابر وسیع‌تر، ۱۶ برابر سریع‌تر، و ۵۰ درصد واضح‌تر از دیگر تلسکوپ‌های ELT تولید کند.

جان مالکی از موسسه کارنگی می‌گوید: «تلسکوپ ماژلان واقعاً یک ابزار چندمنظوره است. این تلسکوپ تقریباً در تمام حوزه‌های اخترشناسی، از منظومه شمسی گرفته تا دورترین کهکشان‌ها، تأثیرگذار خواهد بود.»

کارایی بیشتر، به معنای کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش سرعت دستاوردهای علمی است. این یک امتیاز بزرگ برای تیم‌هایی است که با منابع و زمان محدود کار می‌کنند.

شکار سیاره‌های شبیه زمین

گام بزرگ در کشف سیارات زیست‌پذیر

تا امروز هیچ تلسکوپی نتوانسته تصویری مستقیم از یک سیاره‌ی قابل سکونت ثبت کند. اما تلسکوپ ماژلان این وضعیت را تغییر خواهد داد. این تلسکوپ قادر خواهد بود تا نور بازتاب‌شده‌ی این سیارات را مشاهده کند.

سیاراتی که به «زمین ۲.۰» معروف‌اند، خنک، سنگی، و احتمالاً دارای آب هستند – محیط‌هایی که ممکن است حیات در آن‌ها وجود داشته باشد. اما چون این اجرام نوری از خود ساطع نمی‌کنند، رصد آن‌ها دشوار است.

در اولین مرحله‌ی رصد، اخترشناسان از ابزاری ویژه به نام GMag AO-X استفاده خواهند کرد – یک کرونوگراف اپتیک تطبیقی فوق‌العاده که نور ستاره را مسدود کرده و نور ضعیف سیارات اطراف را آشکار می‌سازد.

جرد میلز از دانشگاه آریزونا می‌گوید: «تلسکوپ ماژلان برای مطالعه‌ی سیارات فراخورشیدی یک ارتقای بزرگ است. ابزار GMag AO-X به ما کمک می‌کند تا جو این سیارات را بررسی کرده و به دنبال نشانه‌های حیات بگردیم.»

علم بزرگ با ابزارهای کوچک

طراحی فشرده با کارایی بالا

با وجود عظمت این تلسکوپ، طراحی نوری سریع آن به تمرکز سریع نور کمک می‌کند. در نتیجه، می‌توان از ابزارهای کوچک‌تر و کارآمدتر استفاده کرد – ابزاری که تا ۲۷ برابر کوچک‌تر از ابزارهای مشابه در دیگر ELTها هستند.

جولیانا گارسیا-مجیا از MIT می‌گوید: «نسبت کانونی سریع طراحی اپتیکی تلسکوپ ماژلان انقلابی برای سازندگان ابزار است. این طراحی امکان ساخت ابزارهایی فشرده با راندمان بالا و هزینه‌ی کمتر را فراهم می‌کند – مزیتی بی‌نظیر در حوزه‌ای که به سرعت کشف وابسته است.»

این فشردگی باعث می‌شود ابزارها سریع‌تر و با هزینه‌ی کمتر ساخته شوند و محققان در مواجهه با فرصت‌های علمی جدید انعطاف‌پذیرتر عمل کنند.

تلسکوپ ماژلان: تلاشی برای پاسخ به بزرگ‌ترین پرسش‌ها

تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان یکی از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه‌های علمی جهان امروز است. این تلسکوپ تنها یک رصدخانه دیگر نیست، بلکه جهشی است در مسیر پاسخ به اساسی‌ترین پرسش‌های بشر:

• ما از کجا آمده‌ایم؟
• آیا تنها هستیم؟
• کیهان چگونه کار می‌کند؟

و به لطف طراحی هوشمندانه‌اش، دانشمندان قادر خواهند بود این پاسخ‌ها را سریع‌تر، واضح‌تر، و با هزینه‌ی کمتر از هر زمان دیگری بیابند.