6.6: مستقبل التلسكوبات الكبيرة

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197171

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

وصف الجيل القادم من المراصد الأرضية والفضائية
اشرح بعض التحديات التي ينطوي عليها بناء هذه المراصد

إذا سبق لك أن ذهبت في نزهة على الأقدام، فربما كنت حريصًا على رؤية ما يقع حول المنعطف التالي في المسار. لا يختلف الباحثون، ويعمل علماء الفلك والمهندسون على التقنيات التي ستسمح لنا باستكشاف أجزاء أكثر بعدًا من الكون ورؤيتها بشكل أكثر وضوحًا.

المرفق الفضائي الرئيسي المخطط له للعقد المقبل هو تلسكوب جيمس ويب الفضائي (الشكل\(\PageIndex{1}\))، والذي (خروجًا عن التقاليد) تم تسميته على اسم أحد الإداريين الأوائل لوكالة ناسا بدلاً من عالم. سيحتوي هذا التلسكوب على مرآة بقطر 6 أمتار، تتكون، مثل تلسكوبات كيك، من 36 قطعة سداسية صغيرة. يجب أن تتكشف هذه الأشياء في مكانها بمجرد وصول التلسكوب إلى نقطة مداره المستقرة، على بعد حوالي 1.5 مليون كيلومتر من الأرض (حيث لا يمكن لرواد الفضاء السفر حاليًا إذا كان بحاجة إلى إصلاح.) من المقرر إطلاق التلسكوب في عام 2021 ويجب أن يتمتع بالحساسية اللازمة لاكتشاف الجيل الأول من النجوم، التي تشكلت عندما كان عمر الكون بضع مئات من ملايين السنين فقط. مع القدرة على قياس الأطوال الموجية المرئية والأشعة تحت الحمراء، سيكون بمثابة خليفة لكل من HST وتلسكوب Spitzer الفضائي.

بديل — الشكل: تلسكوب\(\PageIndex{1}\) جيمس ويب الفضائي (JWST). تُظهر هذه الصورة بعض مرايا JWST أثناء خضوعها لاختبار التبريد. تعرضت المرايا لدرجات حرارة قصوى من أجل جمع قياسات دقيقة للتغيرات في شكلها أثناء تسخينها وتبريدها. (المصدر: وكالة ناسا، منظمة أطباء بلا حدود، ديفيد هيغينبوثام/إيميت غيفن)

شاهد هذا الفيديو لمعرفة المزيد عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي وكيف سيعتمد على العمل الذي سمح لنا هابل بالبدء في استكشاف الكون.

على الأرض، بدأ علماء الفلك في بناء تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير (LSST)، وهو تلسكوب يبلغ طوله 8.4 مترًا مع مجال رؤية أكبر بكثير من أي تلسكوبات موجودة. سوف يقوم بمسح السماء بسرعة للعثور على عابرين وظواهر تتغير بسرعة، مثل النجوم المتفجرة وقطع الصخور التي تدور بالقرب من الأرض. من المتوقع أن يرى LSST الضوء الأول في عام 2021.

يخطط مجتمع أشعة جاما الدولي لمصفوفة تلسكوب Cherenkov (CTA)، وهي صفيفتان من التلسكوبات، واحدة في كل نصف الكرة الأرضية، والتي ستقيس بشكل غير مباشر أشعة جاما من الأرض. سيقيس CTA طاقات أشعة جاما بألف مرة أكبر مما يمكن لتلسكوب فيرمي اكتشافه.

تستكشف عدة مجموعات من علماء الفلك حول العالم المهتمين بدراسة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء جدوى بناء تلسكوبات أرضية بمرايا يزيد عرضها عن 30 مترًا. توقف وفكر فيما يعنيه هذا: 30 مترًا هي ثلث طول ملعب كرة القدم. من المستحيل تقنيًا بناء ونقل مرآة فلكية واحدة بقطر 30 مترًا أو أكبر. ستتكون المرآة الأساسية لهذه التلسكوبات العملاقة من مرايا أصغر حجمًا، كلها محاذية بحيث تعمل كمرآة كبيرة جدًا معًا. وتشمل هذه التلسكوب الذي يبلغ طوله ثلاثين مترًا والذي بدأ تشييده في الجزء العلوي من ماونا كيا في هاواي.

أكثر هذه المشاريع طموحًا هو التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية (E-ELT) (الشكل\(\PageIndex{2}\)). (يحاول علماء الفلك التفوق على بعضهم البعض ليس فقط بحجم هذه التلسكوبات، ولكن أيضًا بأسمائها!) يتطلب تصميم E-ELT مرآة أساسية بطول 39.3 مترًا، والتي ستتبع تصميم Keck وستتكون من 798 مرآة سداسية، يبلغ قطر كل منها 1.4 مترًا وكلها مثبتة بدقة في موضعها بحيث تشكل سطحًا مستمرًا.

بدأ البناء في الموقع في صحراء أتاكاما في شمال تشيلي في عام 2014. سيجمع E-ELT، جنبًا إلى جنب مع تلسكوب الثلاثين مترًا وتلسكوب ماجلان العملاق، اللذان يتم بناؤهما من قبل اتحادات دولية بقيادة علماء فلك أمريكيين، بين قوة جمع الضوء والتصوير عالي الدقة. ستمكن هذه الأدوات الجديدة القوية علماء الفلك من معالجة العديد من المشكلات الفلكية المهمة. على سبيل المثال، يجب أن يكونوا قادرين على إخبارنا متى وأين وعدد المرات التي تتشكل فيها الكواكب حول النجوم الأخرى. يجب أن يكونوا قادرين أيضًا على تزويدنا بصور وأطياف هذه الكواكب، وبالتالي ربما يقدمون لنا أول دليل حقيقي (من كيمياء الغلاف الجوي لهذه الكواكب) على وجود الحياة في أماكن أخرى.

تحقق من هذا الرسم التخطيطي الممتع الذي يقارن أحجام أكبر التلسكوبات المخطط لها والحالية بملعب كرة السلة والتنس التنظيمي.

ملخص

توجد تلسكوبات جديدة وأكبر حجمًا على لوحات الرسم. من المقرر حاليًا إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي يخلف هابل بطول 6 أمتار، في عام 2018. يخطط علماء الفلك في أشعة جاما لبناء CTA لقياس أشعة جاما النشطة للغاية. يقوم علماء الفلك ببناء LSST للمراقبة من خلال مجال رؤية غير مسبوق وجيل جديد من تلسكوبات الضوء المرئي/الأشعة تحت الحمراء بفتحات يتراوح قطرها من 24.5 إلى 39 مترًا.