12 تلسکوپ قدرتمند و بی‌نظیر جهان را بشناسیم
سوفیانیوز: تلسکوپ‌های قوی زمینی و فضایی، به ما امکان دادند تا تشکیل سیاره‌ها را در اطراف ستاره‌های جوان تماشا کنیم، به نخستین لحظات شکل‌گیری جهان هستی نگاه بیندازیم، سیاره‌هایی را فراتر از محله خورشیدی خودمان کشف کنیم و حتی با بررسی جو آن‌ها، به جستجوی علائم حیات فرازمینی بپردازیم.
تلسکوپ کروی با دیافراگم پانصد متری (FAST)
تلسکوپ کروی با دیافراگم پانصد متری یا به اختصار فست که با اسم مستعار چشم آسمان نیز شناخته می‌شود، با بهره‌گیری از بزرگترین دیش ساخته‌شده تاکنون قوی ترین تلسکوپ جهان محسوب می‌شود. دانشمندان تصمیم گرفتند این تلسکوپ را در استان گوئیژو چین دور از شهرها و روستاها بسازند تا تداخل دستگاه‌های الکترونیکی تولیدکننده‌ی امواج رادیویی مانند تلفن‌های همراه را کاهش دهند. ساخت فست در چنین مکان دورافتاده‌ای، چالش مهندسی بزرگی بود.
تلسکوپ فست از نظر طراحی به تلسکوپ آرسیبو که در سال 2020 تخریب شد، شباهت دارد. هردو تلسکوپ دیش بزرگی دارند که درون زمین ساخته شده است و گیرنده‌ای متحرک به‌صورت معلق برفراز آن قرار دارد. بااین‌حال، فست نسبت به آرسیبو دیش وسیع‌تر و عمیق‌تری دارد و به لطف آن می‌تواند بخش‌های بیشتری از آسمان را رصد و سیگنال‌های ضعیف‌تری را شناسایی کند. قسمت‌هایی از دیش متحرک هستند و به فست امکان می‌دهند تا اجرام را در فضا ردیابی کند.
تلسکوپ فست امواج رادیویی را از اجسام موجود در فضا جمع‌آوری می‌کند، به‌دنبال تپ‌اخترها و انفجارهای رادیویی سریع می‌گردد و محیط میان‌ستاره‌ای (فضای بین ستارگان) را مطالعه می‌کند.
ساخت فست از سال 2011 آغاز شد و پنج سال به طول انجامید. تلسکوپ در سال 2016 نخستین نور خود را دریافت کرد و سپس دانشمندان سه سال را صرف آزمایش آن کردند تا از کارکرد مناسبش اطمینان یابند. تلسکوپ درنهایت در سال 2020 به‌طور کامل عملیاتی شد.
تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ اروپایی (ELT)
تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ اروپایی (ELT) زمانی که به بهره‌برداری برسد، به بزرگترین و قویترین تلسکوپ نوری جهان تبدیل خواهد شد. انتظار می‌رود این تلسکوپ که توسط رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) و با مشارکت 16 کشور دردست ساخت است، تا پایان سال 2027 تکمیل شود. ELT امواج مرئی و فروسرخ را رصد خواهد کرد و آینهی اصلی آن با قطر حیرت‌انگیز 40 متر می‌تواند صد میلیون برابر بیشتر از چشم انسان نور را جمع‌آوری کند. وزن کل تلسکوپ 3 هزار تن خواهد بود.
ایی‌ال‌تی در بیابان آتاکاما در شیلی ساخته می‌شود و بیش از 3 هزار متر از سطح دریا ارتفاع دارد. این مکان خشک و مرتفع، بهترین شرایط را برای تلسکوپی نوری فراهم می‌کند. ساکن‌بودن حداکثری هوا در این محل از تار شدن تصاویر تلسکوپ جلوگیری می‌کند.
تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ اروپایی برای مطالعه‌ی سیاره‌های فراخورشیدی، کهکشان ها، سیاه‌چاله‌ها و تشکیل ستارگان ساخته می‌شود. این تلسکوپ می‌تواند تصاویر دقیقی از نخستین کهکشان‌ها تهیه و تکامل آن‌ها را درطول زمان دنبال کند. دانشمندان همچنین ممکن است بتوانند از ایی‌ال‌تی برای اندازه‌گیری سرعت انبساط جهان استفاده کنند و گامی بزرگ را در درک ما از کیهان‌شناسی بردارند.
ایی‌ال‌تی دارای 5 آینه خواهد بود که سه تا از آن‌ها منحنی و دو تای دیگر تخت هستند. آینه‌های منحنی تصاویری عالی را در زاویه‌ی وسیعی از آسمان ارائه می‌دهند و آینه‌های تخت فراهم‌کننده‌ی ابزارهای اپتیک تطبیقی و تثبیت‌کننده تصویر هستند. این ابزارها به تلسکوپ امکان می‌دهند تا از روی زمین، تصاویر بسیار واضحی از ستارگان بگیرد. با وجود آنکه ELT تلسکوپی زمینی است، می‌تواند در مقایسه با تلسکوپ فضایی هابل، تصاویری 16 برابر واضح‌تر ثبت کند.
تلسکوپ سی متری (TMT)
تلسکوپ 30 متری (TMT) تلسکوپ نوری و فروسرخ بسیار بزرگی است که هم‌اکنون با همکاری شماری از موسسه‌های تحقیقاتی خصوصی و دولتی کشورهای مختلف ازجمله ژاپن، ایالات متحده، کانادا، چین و هند در هاوایی دست ساخت است. تی‌ام‌تی با آینه‌ای اصلی به قطر 30 متر و دو آینهی کوچک‌تر بعدی برای افزایش ظرفیت کلی آن، پس از تکمیل ساخت به بزرگترین تلسکوپ جهان در نیمکره شمالی تبدیل خواهد شد.
برجسته‌ترین ویژگی تی‌ام‌تی آینهی اصلی بزرگ و چندبخشی آن است که از ترکیب 492 آینهی شش ضلعی کوچک تشکیل شده است. این تلسکوپ طول موج‌های فرابنفش نزدیک تا فروسرخ میانی را رصد می‌کند و با بهره‌گیری از سامانه‌ی اپتیک تطبیقی چندجفتی، می‌تواند نوسان‌های جوی را به‌طور آنی تصحیح کند. ساخت ابزارهای نور نخست تی‌ام‌تی مانند طیف‌نگار تصویربرداری فروسرخ، طیف‌سنج اپتیکال میدان عریض و طیف‌نگار چندجسمی فروسرخ در دست انجام است و همگی به محض آغاز به‌کار تلسکوپ تکمیل خواهند شد.
بااین‌حال، مکان پروژه TMT موجب شکل‌گیری ناآرامی‌های اجتماعی و سیاسی جدی در سرتاسر هاوایی شده است؛ به‌طوری که پس از اعتراضات جوامع بومی، ساخت تلسکوپ در سال 2015 متوقف شد. کوه مائونا کیا که تی‌ام‌تی قرار است در آن احداث شود، هم‌اکنون از 13 رصدخانه‌ی مختلفی میزبانی می‌کند که بیش از 200 هکتار از زمین‌های حفاظت‌شده را اشغال کرده‌اند. این زمین‌ها علاوه بر اخترشناسان، برای مردم بومی هاوایی نیز از اهمیت زیادی برخوردار هستند.
تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان (GMT)
تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان (GMT) یکی از اعضای کلاس بعدی تلسکوپ‌های بسیار بزرگ زمینی است که نوید تحول در دید و درک ما از جهان را می‌دهد. این تلسکوپ که هم‌اکنون در رصدخانه لاس کامپاناس در بیابان آتاکامای شیلی دردست ساخت است، احتمالا تا سال 2025 آماده خواهد شد. جی‌ام‌تی بیش از 2500 متر از سطح دریا ارتفاع دارد و می‌تواند هر سال تقریبا 300 شب صاف را رصد کند.
جی‌ام‌تی درمجموع از هفت آینه بزرگ تشکیل خواهد شد که در یک پیکربندی شبیه به گلبرگ گل چیده می‌شوند. قطر هر آینه تقریبا 8٫2 متر است و وزن هرکدام به نزدیک 17 تن می‌رسد. آینه‌ها به‌همراه یکدیگر سطح اپتیکال منفردی به قطر بیش از 24 متر را تشکیل می‌دهند. این طراحی به تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان، 10 برابر قدرت تفکیک بیشتر از تلسکوپ فضایی هابل می‌دهد.
اخترشناسان باور دارند که جی‌ام‌تی به آن‌ها امکان می‌دهد تا نور تابیده از دورترین نقاط جهان را جمع‌آوری و همچنین سیاره‌های چرخان به دور ستارگان دیگر را شناسایی کنند. بااین‌حال پیش از آنکه چنین کشفیاتی انجام شود، ساخت هفت آینهی عظیم و فوق‌دقیق تلسکوپ باید به پایان برسد. ساخت نخستین آینه نزدیک به یک دهه به طول انجامید؛ اما دانشمندان امیدوارند که ساخت سایر آینه‌ها فقط تقریبا چهار سال زمان ببرد. آینه‌های تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان یکی از پیچیده‌ترین آینه‌های ساخته‌شده تاکنون به‌شمار می‌آیند.
تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT)
تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) مجموعه‌ای از چهار تلسکوپ نوری بزرگ است که برفراز بیابان آتاکامای شیلی قرار دارند و توسط رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) اداره می‌شوند. وی‌ال‌تی پیشرفته‌ترین تلسکوپ نور مرئی جهان است و می‌تواند کم‌نورترین و دورترین اجرام کیهانی را رصد کند. این تلسکوپ در انجام بسیاری از اکتشافات مهم فضایی مشارکت داشته است که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از شناسایی حرکت ستاره‌ای به دور سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم، نخستین تصویر از سیاره‌ای فراخورشیدی و مطالعه جو یک سیاره فراخورشیدی ابرزمین.
هر چهار تلسکوپ اصلی وی‌ال‌تی آینه‌ای به قطر 8٫2 متر دارند و در کنار آن‌ها، سه تلسکوپ کوچک‌تر نیز بخشی از مجموعه را تشکیل می‌دهند. VLT می‌تواند نور را در طول موج‌های مرئی و فروسرخ جمع‌آوری کند و از طیف وسیعی از ابزارهای علمی بهره می‌برد که امکان مطالعه‌ی انواع اجرام را دراختیار دانشمندان قرار می‌دهند. وی‌ال‌تی همچنین مانند سایر تلسکوپ‌های پیشرفته دارای سامانه‌های اپتیک تطبیقی برای جلوگیری از تارشدن تصاویر است.
وی‌ال‌تی از تداخل‌سنجی برای ایجاد تصاویر بسیار واضح استفاده می‌کند؛ بدین معنی که می‌تواند نور تمام تلسکوپ‌های خود را با هم ترکیب کند؛ درنتیجه هر چهار تلسکوپ در همکاری با یکدیگر می‌توانند به اندازه‌ی تلسکوپی منفرد با آینهی 16 متری نور جمع‌آوری کنند. استفاده ی همزمان از هر چهار تلسکوپ، قدرت تفکیک وی‌ال‌تی را افزایش می‌دهد؛ بدین معنی که تلسکوپ می‌تواند اجسامی را که نزدیک به هم در آسمان ظاهر می‌شود، جدا کند؛ قابلیتی که هنگام جستجوی سیاره‌های فراخورشیدی واقع در نزدیکی ستارگان میزبان حیاتی است.
تلسکوپ کِک (Keck)
ناحیه‌ی مائونا کیا در هاوایی میزبان چندین تلسکوپ است که از این بین، رصدخانه دبلیو ام کک، قوی ترین تلسکوپ محسوب می‌شود. کک از دو تلسکوپ تشکیل شده است که هرکدام آینه‌ای به قطر 10 متر دارند. این دو تلسکوپ که در سال‌های 1993 و 1996 کار ساختشان به پایان رسید، می‌توانند در نور مرئی و فروسرخ آسمان را ببیند. آشکارسازهای پیشرفته‌ی کک می‌توانند نور هر دو تلسکوپ را ترکیب کنند.
قطعات متحرک هر تلسکوپ 270 تن وزن دارند و هرکدام از آینه‌های اصلی 10 متری از 36 قطعه‌ی شش ضلعی تشکیل شده‌اند. موقعیت هر آینه را می‌توان با دقت 4 میلیونم میلی‌متر تنظیم کرد و سامانه‌ای به نام اپتیک فعال دو بار در ثانیه این اصلاحات را انجام می‌دهد. هردو تلسکوپ همچنین دارای اپتیک تطبیقی هستند. این ابزارها تضمین کرده‌اند که کک برای تقریبا 20 سال یکی از بهترین تلسکوپ‌های جهان باقی بماند.
تلسکوپ بزرگ دوچشمی (LBT)
برخلاف اکثر تلسکوپ‌های امروزی که حاوی یک آینه برای جمع‌آوری نور هستند، تلسکوپ بزرگ دوچشمی متشکل از دو آینهی 8٫4 متری است که به ستاره‌شناسان و پژوهشگران دیگر کمک می‌کند تا آسمان شب را از رصدخانه کوه گراهام در آریزونای ایالات متحده رصد کنند. ال‌بی‌تی هنگام استفاده از هر دو آینه که مرکزشان 14٫4 متر از هم فاصله دارد، می‌تواند مانند یک تلسکوپ دایره‌ای 11٫8 متری نور را جمع‌آوری کند. متأسفانه، محل استقرار این تلسکوپ مورد بحث و جدل شدیدی بوده و قبیله‌ی سان کارلوس آپاچی نسبت به استفاده از آن در کوه گراهام به‌شدت اعتراض داشته است.
درواقع، بومیان منطقه به کوه‌ها به‌عنوان یک مکان مقدس احترام می‌گذارند و همین مسئله باعث به‌وجود آمدن اختلافاتی شده بود. البته قبیله‌ی سان کارلوس آپاچی تنها کسانی نبودند که به ساخت تلسکوپ LBT اعتراض داشتند، بلکه متخصصان محیط زیست نیز نگران تخریب زیستگاه بومی سنجاب قرمز کوه گراهام بودند.
تلسکوپ ال‌بی‌تی نتیجه‌ی تلاش مشترک بین انیستیتوی ملی اخترشناسی ایتالیا، دانشگاه آریزونا، دانشگاه نوتردام، دانشگاه میسوری، دانشگاه ویرجینیا و انستیتوی نجوم ماکس پلانک آلمان است و نخستین نور خود را در سال 2005 دریافت کرد. برای ساخت تلسکوپ ال‌بی‌تی حدود 120 میلیون دلار آمریکا هزینه شده و عملی شدن طرح آن به دلیل مشکلات خاص در طراحی قطعات اپتیکی و ساخت، حدود 20 سال طول کشیده است. دانشگاه آریزونا اداره‌ی این تلسکوپ را بر عهده دارد.
تلسکوپ هابی–ابرلی (HET)
تلسکوپ هابی-ابرلی یا به اختصار هت با آینهی 10 متری خود، یکی از بزرگترین و قویترین تلسکوپ‌های جهان محسوب می‌شود. این تلسکوپ در رصدخانه مک‌دونالد در تگزاس آمریکا قرار دارد و به افتخار بیل هابی، معاون فرماندار تگزاس از سال 1973 تا 1991 و رابرت ابرلی، دانش‌آموخته و خیر از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که همکار پروژه هت است، هابی-ابرلی نامیده شده است.
هت که در سال 1996 آغاز به کار کرد، درحال‌حاضر با همکاری چهار موسسه ازجمله دانشگاه تگزاس در آستین، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، دانشگاه مونیخ و دانشگاه گوتینگن اداره می‌شود. هابی-ابرلی به‌طور خاص برای طیف‌سنجی اجرام نجومی طراحی شده و تاکنون چندین سیاره فراخورشیدی را کشف کرده است. آینهی اصلی هت از 91 بخش شش ضلعی تشکیل شده است، در زاویه‌ای ثابت قرار دارد و می‌تواند برای دسترسی به 70 تا 81 درصد از آسمان مرئی بچرخد. طراحی HET بعدا به‌عنوان پایه‌ای برای ساخت تلسکوپ بزرگ آفریقای جنوبی استفاده شد.
تلسکوپ بزرگ آفریقای جنوبی (SALT)
تلسکوپ بزرگ آفریقای جنوبی یا به اختصار سالت، بزرگترین تلسکوپ نوری منفرد در نیمکره جنوبی زمین محسوب می‌شود که به‌عنوان بخشی از رصدخانه نجومی آفریقای جنوبی در نزدیکی شهر ساترلند در این کشور احداث شده است. سالت می‌تواند می‌تواند ستاره‌هایی را که از کم‌نورین ستاره‌ی رویت‌پذیر برای چشم غیرمسلح، یک میلیارد بار کم‌نورتر هستند، تشخیص دهد.
آینه اصلی سالت 11 متر قطر دارد و از 91 قطعه‌ی کوچک شش ضلعی تشکیل شده است که همگی هم‌راستا با یکدیگر قرار می‌گیرند تا مانند آینه‌ای منفرد عمل کنند و نور جمع‌آوری‌شده را به سمت یکی از ابزارهای علمی تلسکوپ متمرکز کنند. سالت در زاویه‌ی ثابت 37 درجه به سمت آسمان نشانه رفته؛ بدین معنا که نمی‌تواند بالا و پایین حرکت کند و صرفا قادر به چرخش دایره‌ای است. این ویژگی، تلکسوپ بزرگ آفریقای جنوبی را از اغلب تلسکوپ‌های بزرگ متمایز می‌کند.
سالت به‌جای بالا و پایین رفتن، از سامانه‌ی ردیابی استفاده می‌کند که در اطراف آینهی اصلی در حرکت است تا نور را از جرم هدف جمع‌آوری کند. ردیاب به سالت امکان می‌دهد تا نور را از 70 درصد از آسمان شب بگیرد و از آنجایی که زمین درحال چرخش است، تمام اجرام در نقطه‌ای از شب برای سالت رویت‌پذیر هستند.
آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA)
شیلی به دلیل هوای خشک، محیط تاریک و ارتفاع زیاد، مکانی محبوب برای استقرار تلسکوپ‌ها است. این مکان همچنین به‌دلیل قرارگیری در نیمکره جنوبی زمین، بهترین نمای ممکن از راه شیری را ارائه می‌دهد. علاوه‌بر رصد نوری، شیلی به دلیل مقادیر کم تابش‌های مزاحم محلی از تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌های الکترونیکی، محلی بسیار مناسب برای مشاهدات میلی‌متری و رادیویی نیز محسوب می‌شود. بزرگترین تلسکوپ این‌چنینی، آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما یا به اختصار آلما است.
آلما از سطح دریا 5 هزار متر ارتفاع دارد و از 66 آنتن به قطر نزدیک به 12 متر تشکیل شده است. این آنتن‌ها در همکاری با یکدیگر، دیش غول‌پیکر منفردی را تشکیل می‌دهند که تا 16 کیلومتر امتداد دارد و نسبت به هر ابزار رصدی دیگر، وضوح بسیار بهتری دراختیار اخترشناسان قرار می‌دهد. دانشمندان با این تلسکوپ، از توانایی تابش میلی‌متری استفاده می‌کنند تا پدیده‌هایی را ببینند که درطول موج‌های نوری غیرشفاف هستند. این ویژگی، آلما را به ابزاری عالی برای رصد ابرهای گردوغبار، قرص‌های پیش‌سیاره‌ای، جو خورشید و سیاره‌های فراخورشیدی تبدیل می‌کند.
تلسکوپ بزرگ جزایر قناری (GTC)
تلسکوپ بزرگ جزایر قناری که با نام جی‌تی‌سی نیز شناخته می‌شود، یکی از بزرگترین تلسکوپ‌های نوری جهان است که در ارتفاع 2267 متری در جزیره لا پالما قرار دارد. جی‌تی‌سی که به‌طور مشترک توسط اسپانیا، مکزیک و دانشگاه فلوریدای آمریکا اداره می‌شود، پس از گذراندن فرایند ساختی هفت ساله، نخستین نور خود را در سال 2007 دریافت کرد.
آینهی جی‌تی‌سی با قطر 10٫4 متر، از 36 قطعه‌ی شش ضلعی تشکیل شده است و دومین آینهی بزرگ در جهان محسوب می‌شود. برای آنکه تمام این قطعات به‌عنوان آینه‌ای منفرد کار کنند، کامپیوترها به دقت تمام آن‌ها را کنترل می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که کاملا در یک راستا قرار دارند. تلسکوپ بزرگ جزایر قناری در نور مرئی و فروسرخ رصد می‌کند و برای هرکدام دوربینی مخصوص به نام‌های اسیریس (برای نور مرئی) و قناری‌کم (برای فروسرخ) دارد. این تلسکوپ می‌تواند در عرض چند دقیقه نورگیری، از اجرامی با فاصله‌ی میلیون‌ها سال نوری عکس‌برداری کند. تلسکوپی کوچک‌تر با آینهی یک متری برای تولید تصاویر از چنین اجرامی به ساعت‌ها زمان نیاز دارد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)
تمام تلسکوپ‌های بزرگ و قدرتمندی که شناخت ما از کیهان را افزایش داده‌اند یا قرار است در آینده چنین کنند، از نوع زمینی نیستند. جیمز وب، قویترین تلسکوپ فضایی جهان که در دسامبر سال 2021 سرانجام پس از سال‌ها انتظار پرتاب شد، شاهکار مهندسی بی‌مانندی است که بدون شک جایگاه ویژه‌ای در فهرست ما دارد.
جیمز وب پروژه‌ی مشترک ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است که از نقطه‌ی لاگرانژی 2 در فاصله‌ی تقریبا 1٫5 میلیون کیلومتری از زمین، کیهان را رصد می‌کند. جیمز وب به‌طور ویژه برای برای رصد جهان در طول موج‌های فروسرخ طراحی شده است و از آینهی چندبخشی بزرگی به قطر 6٫5 متر بهره می‌برد که امکان دیدن اجسام کم‌نورتر و کوچک‌تر را فراهم می‌کند. نخستین مجموعه تصاویر جیمز وب در تابستان 2022 منتشر شدند و چشم‌اندازهایی شگفت‌انگیز و پیش‌تر دیده‌نشده از جهان را ارائه کردند.
تلسکوپ جیمز وب برای نگاه‌کردن به جهان اولیه و اجرامی که فراتر از محدوده‌ی دید تلسکوپ هابل هستند، طراحی شده و درصدد پاسخگویی به این پرسش‌ها است: نخستین ستارگان و کهکشان‌ها چه شکلی بودند؟ ستارگان و کهکشان‌ها چگونه تکامل می‌یابند؟ آیا سیاره‌هایی مانند زمین به دور ستاره‌های دیگر می‌چرخند؟ آیا می‌توانیم سرانجام به ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک پی ببریم؟ جیمز وب در طول ماموریت خود داده‌هایی را جمع‌آوری خواهد کرد که به دانشمندان کمک می‌کنند تا پاسخ پرسش‌های یادشده و بسیاری از اسرار نجومی دیگر را پیدا کنند.
