تلسکوپ هابل چگونه رازهای کیهان را کشف می‌کند؟

بیگ بنگ: مهندسان و تکنسین‌های ناسا با پشتکاری مثال زدنی مشکل ژیروسکوپ تلسکوپ فضایی هابل را حل کردند، و این فرصت مناسبی است تا در خصوص برخی از بزرگترین دستاوردهای علمی این تلسکوپ بنویسیم.

hubble in orbitبه گزارش بیگ بنگ، نگران نباشید، این رصدخانه بزرگ در آسمان به این زودی به کارش پایان نخواهد بخشید. پس میتوان امیدوار بود که این تلسکوپ بتواند برای چندین و چند سال در خدمت علم اخترشناسی باشد. اما بخاطر داشته باشید که هابل تقریبا برای سه دهه فعالیت کرده است؛ این تلسکوپ به چه میزان دانش بشر را ارتقا داده است؟

پاسخ: خیلی زیاد. امروز می خواهیم چند نمونه از دستاوردهای مهم هابل را بررسی کنیم. اندازه‌گیری فاصله چیزهایی که در بخش‌های دورافتاده کیهان قرار گرفته‌اند، به هیچ وجه کار ساده‌ای نیست. اندازه‌گیری‌های اخترشناسی مدرن بر پایه روش‌های در هم تنیده‌ای است که می توانند فواصل خیلی دور را تحت پوشش قرار دهند؛ مثلا از ماه گرفته تا لبه جهان قابل مشاهده.

BHUGGeIMAALrnB.jpg large

این ماکت شکل و شمایل تلسکوپ هابل را نشان می دهد.

یکی از ابزارهای کلیدی در این «نردبان فاصله کیهانی»، جرم اخترشناسی عجیبی به نام «متغیرهای قیفاووسی» می باشد. این ستاره‌ها ویژگی عجیب اما بسیار مفیدی دارند: آنها پالس دارند و تپش می کنند. آنها در طول چند روز، به طور پیوسته پرنورتر شده و سپس از نور و فروغ‌شان کاسته می شود. این ستاره‌ها در الگویی منظم، قابل اطمینان و تکراری عمل چرخش را انجام می دهند. در اوایل دهه ۱۹۰۰ میلادی، اخترشناس برجسته‌ای به نام «هنریتا سوان لیویت» کشف کرد که این متغیرهای قیفاووسی صرفا به صورت خسته کننده‌ای متغیر نیستند؛ بلکه الگوی تغییر آنها از ویژگی‌های جالبی حکایت دارد. رابطه عجیبی میان سرعت تغییر چرخه این ستارگان از پرنور به کم نور و ماهیت ذاتی آنها در انتشار نور وجود دارد. لازم بذکر است که درخشش ستاره متغیر قیفاووسی به صورت منظم تغییر می کند. این درخشش در مدت زمانی از حدود چند روز تا چند هفته تغییر می کند. تغییرات درخشش ستاره متغیر قیفاووسی به این علت است که به شکل منظم دچار انبساط و انقباض می شود. این نوع ستاره‌ها ابرغول‌های زرد و نارنجی هستند که درخشندگی بیشتری در مقایسه با خورشید ما دارند.

اگر از میزان روشنایی و درخشندگی چیزی باخبر باشید، می توانید فاصله آن را محاسبه کنید. خب برای چند لحظه همراه با من به این موضوع فکر کنید تا بفهمید چقدر فوق‌العاده است. امشب بیرون بروید و به ستاره‌ای خیره شوید. فاصله آن ستاره با زمین چقدر است؟ حدس بزنید. دنبال ستاره پرنورتری بگردید. آیا این ستاره به این دلیل پرنورتر از ستاره‌های دیگر است که فاصله کمتری با زمین دارد؟ یا روشنایی آن ذاتی است؟ این معما از قرن‌ها پیش افراد سرشناسی مثل نیوتن را به چالش کشیده است. اگر از روشنایی واقعی آن ستاره‌ها آگاهی داشته باشید، به طور قطعی خواهید دانست که کدام یک دور و کدام یک نزدیکتر است. در مورد هر ستاره می توانید روشنایی واقعی آن را با آنچه در آسمان اندازه می گیرید، مقایسه کنید. می توانید قدری هم از مبحث مثلثات دوره دبیرستان کمک بگیرید. با این کار می توانید به میزان فاصله آنها پی ببرید.

Heica e

ستارۀ “آر اس کشتی‌دم” یک نوع ستارۀ متغیر قیفاووسی است که ده برابر پرجرم‌تر از خورشید و به طور میانگین ۱۵۰۰۰ برابر درخشان‌تر است.

البته پیاده کردن این ایده در مورد هر ستاره قدیمی پیچیدگی‌های خاص خود را دارد زیرا پی‌بردن به روشنایی واقعی آنها کار بسیار دشواری است. اما خوشبختانه متغیرهای قیفاووسی با دیگر ستاره‌ها فرق دارند. چون می توانید تغییر نوری آنها را اندازه بگیرید؛ این تغییر با روشنایی و درخشندگی آنها ارتباط مستقیم دارد. پس امکان اندازه‌گیری فاصله آنها به راحتی فراهم می شود.

تنها با بهره‌گیری از متغیرهای قیفاووسی بود که ادوین هابل برای نخستین‌بار کشف کرد که کهکشان آندرومدا یک کهکشان مجزا در فاصله‌ای بسیار زیاد نسبت به ماست. با این اکتشاف، اولین پس زمینه‌ها برای رسیدن به بینشی بزرگتر درباره کیهان‌شناسی مهیا گردید. حالا می دانید که چرا تلسکوپ هابل به این نام نامگذاری شده است. البته برای ثبت میزان تغییر یک ستاره در طول زمان، همچنان باید آن را مشاهده کرد و از تلسکوپ‌های قوی و بسیار حساسی برای این کار استفاده نمود. این کار با سختی‌های فراوانی همراه است. و وقتی قرار باشد فواصل دورتری را پوشش دهید، کارتان سخت‌تر هم می شود. برای رسیدن به فواصل کیهانی وسیع که اطمینان داریم اجرام فوق‌العاده‌ای در آن دوردست‌ها وجود دارد، باید روش‌های دیگری را هم در این راستا اتخاذ کنیم. اما این ‌ها برای فواصل نزدیک کارایی ندارند، پس متغیرهای قیفاووسی نقطه‌ای حیاتی برای رسیدن به ستاره‌های مد نظر فراهم می کنند.

pia full x

ستاره‌های متغیر قیفاووسی ویژگی مفید و منحصربفردی دارند: آهنگ تغییرشان به طور مستقیم با روشنایی واقعی‌شان در ارتباط است. روشنایی واقعی را میتوان با روشنایی ظاهری آنها در آسمان مورد مقایسه قرار داد و در این صورت امکان تخمین فاصله آنها فراهم می آید.

هابل تلسکوپ بزرگی است و می تواند آن دسته از ستاره‌های متغیر قیفاووسی را که در فواصل دورتری قرار دارند، مشاهده کند. افزون بر این، هابل اکنون در فضاست و اتمسفر زمین نمی تواند تاثیر منفی در اندازه‌گیری‌های آن داشته باشد. اخترشناسان با این مزایا و پیشرفت ها می توانند اجرامی را که تا ۶۵ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارند، رصد نمایند. باید امیدوار به اکتشاقات خارق‌العاده دیگری از هابل بمانیم.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: universetoday.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *