فاطمه اثنی عشری

این روز ها در دنیای فضا و اختر شناسی دو تا از مهمترین و جذاب ترین موضوعاتی که توجه دانشمندان را به خود جلب کرده اند یکی سیارات فرا زمینی _سیاراتی که به دور ستاره ها ی دیگر کیهان در حال گردش هستند_ است؛و دیگری ماده تاریک ،ماده ناشناخته ای که به نظر میرسد کسر قابل توجهی از کیهان ما را تشکیل داده است.  دانشمندان میکوشند با فرستادن فضاپیماهایی مجهز به اعماق فضا و توسعه و تجهیز مداوم آنها پاسخی متقاعد کننده در مورد سوالات خود بیابند ؛سوالاتی مثل:آیا واقعا سیارات زمین مانندی در فضا وجود دارند ؟ویا اینکه ماهیت ماده تاریک واقعا چیست؟

آخرین فعالیتی که در این زمینه صورت گرفته پرتاب فضاپیمای SIM (ماموریت تداخل سنجی فضایی)به منظور کاوش در جهان ماورای ماست . Steven Edbergاز دانشمندان پروژه SIMدر این مورد میگوید:" در این ماموریت ما میتوانیم  سیارات فراخورشیدی زمین مانند را مورد بررسی قرار داده و همچنین با اندازه گیری دقیق جرم کهکشان ها مقدار ماده  تاریک موجود را به دقت اندازه گیری کنیم"

طرح این پروژه از مدت ها پیش در دست بررسی قرار گرفته است و ابتدا قرار بود به عنوان تلسکوپی فضایی پدیده های کیهانی را مورد بررسی قرار دهند . اما اخیرا و در نتیجه تغییرا ت صورت گرفته در طرح  اولیه ، این ماموریت با نام SIM Lite صورت خواهد گرفت به طوری که اندازه فضاپیما کوچک تر شده و از آینه های تداخل سنج بزرگتری بهره می برد.

با اینکه تداخل سنجی طول موج های رادیویی بیش از 50 سال است که برای بررسی اجرام فضایی مورد استفاده قرار میگیرد ،تداخل سنجی اپتیکی(نوری)روشی جدید است که در سال های اخیر رشد قابل توجهی داشته است. تداخل سنجی اپتیکی در واقع ترکیب نور دریافتی با استفاده از چندین تلسکوپ مختلف است که در نهایت عملکردی مشابه یک تلسکوپ واحد و بزرگتردارند.

SIM Lite در این ماموریت از دو سنسور تداخل سنجی نور مرئی ستاره ای  بهره میبرد  که با کار کردن این اجزا با یکدیگر به تلسکوپی حساس تبدیل شده و در مداری بالای اتمسفر زمین  قرار میگیرد.

Edberg می افزاید:"تجهیزاتی که در این ماموریت استفاده شده   از قدرت موقعت یابی باورنکردنی برخوردار هستند؛تصور کنید شخصی را که روی سطح ماه ایستاده و یک سکه 5 سنتی را میان انگشت شصست  و اشاره خود گرفته است  ،SIM قادر است در این حالت ضخامت این سکه را طوری که از سطح زمین به نظر میرسد اندازه گیری کند ، که این اندازه برابر با یک میکرو ثانیه قوس است یعنی کسر بسیار بسیار کوچکی از آسمان!

در واقع ماموریتSIM آشکار سازی مستقیم سیارات نیست بلکه با آشکار سازی حرکات آنها ستاره مادر را مورد بررسی قرار میدهد .  Edberg میگوید :" شکی نیست که این ماموریتی دشوار است ولی براساس داده هایی که ما از منظومه شمسی خودمان داریم و مشاهداتی که از دیگر منظومه های سیاره ای داشته ایم به نظر میرسد که این ماموریت دشوار تر خواهد شد  زیرا میدانیم که منظومه های یگری نیز در این نواحی وجود دارند که هرکدام  دارای بیش از یک سیاره هستند و این امر، یعنی وجود سیارات زیاد باعث اختلال درعملکرد تجهیزات اندازه گیری میشود"

با این حال SIMقادر خواهد بود سیاراتی را که  با اندازه های مختلف در حال گردش به دور ستاره ها هستند آشکار سازی کند .SIMاخیرا یک مطالعه دو سو کوررا پشت سر گذاشته است،این مطالعه که به وسیله 4 تیم جداگانه انجام گرفته ثابت کرده که SIM  با تکنولوژی اندازه گیری جرم ،قادر به اندازه گیری جرم سیارات هم جرم زمین در میان سیارات متفاوت کوچک تر و بزرگتراست و به این ترتیب ،قابلیت آشکار سازی سیارات زمین مانند  در میان سیاراتی با ابعاد  مختلف را دارد.

Edberg  میگوید:" تا به حال به جز چند مورد خاص ،تمام اطلاعاتی که ما در مورد سیارات به دست آورده ایم با استفاده از روشی به نام"سرعت رادیویی- radial velocity " بوده است. به این صورت که ما حرکت دوره ای ستاره  را که با نظمی معین نسبت به ما دور و نزدیک میشود را مورد بررسی قرار میدهیم. اما با چنین روشی و بدون به دست آوردن اطلاعات تکمیلی دیگر نمی توان فاکتور های دیگر مثل جهت مداری سیارات نسبت به ستاره مادر و یا جرم سیاره  و ستاره را به دست آورد."

 نقص دیگر این روش این است که با استفاده از آن نمیتوان سیاره هایی  که به دور ستاره های بسیار داغ درگردشند را بررسی کرداما SIM  قادر خواهد بود  سیاره های اطراف داغ ترین تا سرد ترین ستاره ها را  به طور دقیق مورد مطالعه قرار دهد.

 Edberg میگوید:" تا به حال ما موفق به کشف سیاره ای با ابعاد زمین نشده ایم و میتوان گفت که پیدا کردن سیاره ای زمین مانند که به دور ستاره ای مانند خورشید در گردش باشد به راستی هدف بزرگی است. حتی در مورد سیاراتی که تا به حال شناخته ایم  هنوز علامت سوال های بسیاری پیش روی ما قرار دارد و به اعتقاد من ،تنها چیزی در حدود 10% از جرم سیارات فراخورشیدی برای ما شناخته شده است."

دومین برنامه تحقیقاتی  برنامه ریزی شده  که" کاوش گسترده- "broad survayنام گرفته است وبه منظور اندازه گیری پراکندگی سیاراتی در ابعاد نپتون و بزرگتر از آن صورت میگیرد، بیش از 2،000 ستاره در کهکشان مارا کاوش خواهد کرد.

تصویر گرافیکی جرم و تعداد سیاراتی که  SIM Liteبه صورت بالقوه  قابلیت آشکار سازی آنها را داردو تعداد سیارات زمین مانند مورد کاوش. انتظار میرود 40% از زمان ماموریت به کاوش سیارات هم جرم زمین و 2 برابر جرم زمین اختصاص یابد.

SIMعلاوه بر اندازه گیری فاصله ستارگان ،  قابلیت اندازه گیری ابعاد آنها را با دقت چند صد برابر بیشتر از تجهیزات اندازه گیری پیشین داراست و قادر است سرعت حرکت کهکشان های نزدیک را _در بیشتر موارد برای نخستین بار_ اندازه گیری کند . دانشمندان با استفاده از این اندازه گیری ها میتوانند یک مجموعه کلی از جرم هر کدام از کهکشان ها به صورت جداگانه تهیه کنند و این امر آنها را قادر می سازد تا به اطلا عاتی در مورد چگونگی توزیع ماده تاریک در کهکشان ما و به طور کلی در جهان دست یابند.

Edberg می افزاید:" ماده تاریک از طریق تاثیرات گرانشی که بر محیط  پیرامونی خود دارد شناسایی میشود و بنا بر اطلاعاتی که ما داریم این ماده با ماده معمولی که ما آن رامیشناسیم واکنش هایی میدهد بنا براین برای به دست آوردن سرنخ های بیشتر در ابتدا ما باید بفهمیم که ماده تاریک دقیقا در کجا وجود دارد."

درواقع ماموریت  SIMدر دو مقیاس متفاوت انجام می گیرد که یکی از آنها در داخل کهکشان راه شیری و اندازه گیری ستاره ها و خوشه های کروی آن و همچنین اندازه گیری ستاره هایی است که از کهکشان های کوچکتری که به دور راه شیری میچرخند به بیرون پرتاپ شده اند .

Edberg میگوید:" به طور کلی ما با طراحی  مدل جرمی کهکشان راه شیری  و اندازه گیری جرم نقاط مختلف کهکشان میتوانیم مشخص کنیم که ماده تاریک در کدام قسمت وجود دارد. اندازه گیری هایی که در مورد چگونگی چرخش کهکشان صورت گرفته نشان میدهد که راه شیری چرخشی صلب گونه دارد ؛برخلاف قوانین کپلر که نشان میدهد سرعت گردش عطارد به دور خورشید بیشتر از پلوتو است ،اندازه گیریها ی ما از لبه کهکشان _ حدی که قابل اندازه گیری بوده_ تا مرکز آن و فراتر از خورشید،نشان دهنده آن است که راه شیری همانند جسمی جامد می چرخد. البته راه شیری جامد نیست ،این به این معنی است که راه شیری در تمام طول چرخش خود چگالی ثابتی دارد پس میتوان نتیجه گرفت که ماده تشکیل دهنده آن بسیار بیشتر از چیزی است که ما می بینیم.

مورد دیگری که ما علاقه مند به کشف آن هستیم تمرکز ماده تاریک در خوشه های کهکشانی است. از آنجا که راه شیری یکی از اعضای کهکشان های محلی است و SIM قابلیت آن را دارد که تعداد ستاره های هر کهکشان را به طور جداگانه بررسی کند بنابراین ما میتوانیم با مدل سازی آن،  نواحی تمرکز ماده تاریک در میان کهکشان های محلی را مشخص کنیم.واین  در حال حاضر یکی از بزرگترین رازهای پیش روی دانش اختر شناسی و کیهان شناسی است."

ممکن است بررسی ماده و انرژی تاریک و سیارات فراخورشیدی به عنوان دو موضوع کاملا متفاوت  به وسیله یک فضا غیر ممکن به نظر برسد ولی به گفته Edberg این ماموریت نمونه ای است از اجتماع همه چیز در کنار هم. او میگوید:" برای دست یافتن به جرم واقعی  سیارات ما  به آگاهی از جرم ستاره های مادر آنها نیاز داریم . در این مورد SIM با اندازه گیری ستاره ها ،به ویژه ستاره های دو تایی و اندازه گیری جرم   طیف گسترده ای از انواع آنها ،اندازه سیاراتی را که حرکات رفت و برگشتی دارند را مشخص میکند .

به منظور انجام این اندازه گیریها و  با توجه به این که ستاره هایی که در اطراف خود دارای سیاراتی هستند  به مرور در آسمان تغییر مکان میدهند (پخش می شوند) ما به شبکه ای از ستاره های ثابتی  نیاز داریم تا بتوان به وسیله آنها عرض و طول جغرافیایی را مشخص کرد . به طور مثال اگر ما موقعیت مکانی  دو شهر سنت لوئیس و لس آنجلس را به خوبی بدانیم ،پیدا کردن نقاطی بین این دو شهر بسیار آسانتر خواهد بود .  برای پیاده کردن چنین روشی در پهنای آسمان  ما باید ستاره ها را به یکدیگر و صل کنیم و این کاری است که SIM میتواند برای ما انجام دهد . این سوالات سوالات بنیادی هستند  که ما هنوز پاسخی برای آنها نداریم اما SIMدر پیدا کردن پاسخ آنها به ما کمک خواهد کرد."

بنابراین ماموریت SIM کاوش درون کهکشان های محلی اطراف ما تا مرز جهان اطراف ماست. اما موقعیت آینده این فضا پیما چگونه خواهد بود؟

Edberg در این مورد میگوید:" اخیرا آزمایش های ابتدایی به ما نشان داد که SIM  قابلیت پیدا کردن سیاره های زمین مانند را  از میان منظومه هایی که دارای چندین سیاره هستند دارد."

هم اکنون  اقدامات فنی برای ساختن نمونه واقعی در حال انجام است  اما به خاطر مشکلات بودجه ای ناسا زمان دقیق پرتاب آن را اعلام نکرده است. به گفته Edberg  ،SIMتا سال 2015آماده پرتاب خواهد بود و به محض اعلام ناسا پرتاب صورت خواهد گرفت .

ترجمه:فاطمه اثنی عشری-مسئول بخش خبر انجمن ستاره شناسی اراک

منبع:universetoday.com