راز کیهان در دستان رومن: تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا از ۱۰۰,۰۰۰ انفجار کیهانی پرده برمی‌دارد!

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، پروژه آتی ناسا، با یک بررسی فوق‌العاده قصد دارد درک ما از جهان را متحول کند. این بررسی می‌تواند منجر به کشف ۱۰۰,۰۰۰ انفجار کیهانی شود! تلسکوپ رومن به عنوان بخشی از مأموریت خود برای کاوش در مرموزترین پدیده‌های کیهانی، تصویری بی‌سابقه از نابودی ستارگان ارائه خواهد داد و به همه چیز، از انفجار ستارگان گرفته تا پدیده‌های اطراف سیاه‌چاله‌ها، نور خواهد تاباند. به گفته ناسا، این بررسی که “High-Latitude Time-Domain Survey” (بررسی حوزه زمانی عرض‌های بالا) نام دارد، نویدبخش هیجان‌انگیزترین کشف‌های کیهانی تا به امروز است و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا در اعماق اسرار انرژی تاریک و تکامل جهان به تحقیق بپردازند. با آغاز عملیات علمی در سال ۲۰۲۷، این بررسی برای پیشبرد نجوم نظری و رصدی بسیار حیاتی خواهد بود.

رمزگشایی از اسرار انفجارهای کیهانی

تلسکوپ فضایی رومن ناسا در یک جهش بزرگ رو به جلو در اکتشافات فضایی، آماده است تا تعداد زیادی انفجار کیهانی را آشکار کند. در میان این انفجارها، ابرنواخترهای نوع Ia (Type Ia supernovae) به ویژه برای درک انبساط جهان مهم هستند. این انفجارهای ستاره‌ای در سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی رخ می‌دهند، جایی که یک ستاره، یک کوتوله سفید (white dwarf)، مواد را از همدم خود می‌مکد. هنگامی که کوتوله سفید جرم کافی را جمع‌آوری کرد، منفجر می‌شود و مقدار عظیمی انرژی آزاد می‌کند. درخشندگی این ابرنواخترها به قدری ثابت است که ستاره‌شناسان می‌توانند از آنها به عنوان “شمع‌های استاندارد” (standard candles) برای اندازه‌گیری فواصل در جهان استفاده کنند.

یکی از اهداف کلیدی “High-Latitude Time-Domain Survey” ردیابی این ابرنواخترهای نوع Ia در مناطق وسیعی از فضا است. این امر به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا عمیق‌تر در راز انرژی تاریک (dark energy)، نیروی مرموزی که باعث انبساط شتاب‌دار جهان می‌شود، فرو روند. همانطور که ناسا اشاره می‌کند: «رومن به ما کمک می‌کند تا بفهمیم چگونه انرژی تاریک در طول زمان تغییر کرده است، با کاوش در تاریخ کیهانی به روش‌هایی که تلسکوپ‌های دیگر نمی‌توانند.»

عصر جدیدی از اکتشافات با رومن

بررسی‌های رومن، داده‌هایی را نه تنها در مورد یک نوع، بلکه در مورد انواع متعددی از انفجارهای کیهانی جمع‌آوری خواهد کرد. انتظار می‌رود این تلسکوپ حدود ۶۰,۰۰۰ ابرنواختر ناشی از رمبش هسته (core-collapse supernovae) را شناسایی کند. این نوع ابرنواخترها زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره عظیم‌الجثه سوخت خود را تمام می‌کند و تحت وزن خود فرو می‌پاشد. بر خلاف ابرنواخترهای نوع Ia، انفجارهای ناشی از رمبش هسته برای مطالعه انرژی تاریک چندان مفید نیستند، اما همچنان بینش‌های باورنکردنی در مورد چرخه زندگی ستارگان عظیم و سرنوشت نهایی آنها ارائه می‌دهند.

دید وسیع و فناوری پیشرفته رومن، به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا این رویدادهای کیهانی را با دقتی بی‌نظیر شناسایی کنند. به گفته ربکا هونسل (Rebekah Hounsell)، استادیار پژوهشی در دانشگاه مریلند-بالتیمور کانتی و یکی از نویسندگان این مطالعه: «با دیدن نحوه تغییر نور یک جسم در طول زمان و تجزیه آن به طیف‌ها – رنگ‌های منفرد با الگوهایی که اطلاعاتی در مورد جسم ساطع‌کننده نور آشکار می‌کنند – می‌توانیم بین انواع مختلف فلاش‌هایی که رومن می‌بیند، تمایز قائل شویم.» این قابلیت به دانشمندان اجازه می‌دهد تا پدیده‌های کیهانی را با جزئیات باورنکردنی طبقه‌بندی کنند و اطمینان حاصل شود که هر کشف جدید به درستی فهرست‌بندی و مطالعه می‌شود.

کشف نادرترین پدیده‌های کیهانی

یکی از هیجان‌انگیزترین جنبه‌های بررسی تلسکوپ فضایی رومن، توانایی آن در شناسایی رویدادهای نادر و گریزان، مانند رویدادهای اختلال جزر و مدی (tidal disruption events) است. این رویدادها زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره خیلی به یک سیاهچاله نزدیک می‌شود و توسط نیروهای گرانشی عظیم آن از هم گسیخته می‌شود. بقایای ستاره خرد شده سپس به دور سیاهچاله می‌چرخد و تشعشعات شدیدی از خود ساطع می‌کند. پیش‌بینی می‌شود رومن حدود ۴۰ رویداد اختلال جزر و مدی را شناسایی کند و فرصتی نادر برای مطالعه فیزیک سیاه‌چاله‌ها در اختیار دانشمندان قرار دهد.

پدیده خارق‌العاده دیگری که رومن احتمالاً کشف خواهد کرد، ابرنواخترهای بسیار پرنور (superluminous supernovae) هستند که می‌توانند تا ۱۰۰ برابر درخشان‌تر از ابرنواخترهای معمولی باشند. درخشندگی عظیم آنها یک راز است که دانشمندان مشتاق حل آن هستند. به گفته بنجامین رز (Benjamin Rose)، استادیار دانشگاه بیلر: «خواه بخواهید انرژی تاریک، ستارگان در حال مرگ، نیروگاه‌های کهکشانی یا حتی چیزهای کاملاً جدیدی را که قبلاً ندیده‌ایم کشف کنید، این بررسی یک معدن طلا خواهد بود.» این بررسی آماده ارائه حجم عظیمی از داده‌های جدید است که می‌تواند نحوه درک ما نه تنها از سیاه‌چاله‌ها، بلکه از فرآیندهای اساسی حاکم بر مرگ و تولد دوباره ستارگان را تغییر دهد.

جستجو برای اولین ستارگان جهان

ماموریت رومن فقط فهرست‌نویسی انفجارهایی نیست که نسبتاً برای ستاره‌شناسان آشنا هستند. این تلسکوپ ممکن است برخی از اولین ستارگانی را که در جهان شکل گرفته‌اند نیز کشف کند. این ستارگان عظیم بودند، اغلب تا صدها برابر جرم خورشید ما، و به طور کامل از هیدروژن و هلیوم ساخته شده بودند و هیچ عنصر سنگین‌تری در ترکیب خود نداشتند. همانطور که بنجامین رز اشاره می‌کند: «من فکر می‌کنم رومن اولین تشخیص تأیید شده از یک ابرنواختر ناپایدار جفتی (pair-instability supernova) را انجام خواهد داد.» این ابرنواخترها ناشی از رمبش این ستارگان اولیه تصور می‌شوند و انفجارهای آنها می‌تواند بسیار متفاوت از هر چیزی باشد که قبلاً مشاهده شده است.

امکان تشخیص ابرنواخترهای ناپایدار جفتی – انفجارهایی از اولین ستارگان جهان – چشم‌اندازی پیشگامانه است. تصور می‌شود این ستارگان به گونه‌ای خودتخریبی کرده‌اند که هیچ اثری از خود به جای نگذاشته‌اند. تشخیص این رویدادها گامی اساسی در درک جهان اولیه خواهد بود. توانایی رومن برای دیدن بسیار دور در زمان – تا شکل‌گیری اولین ستارگان – یکی از هیجان‌انگیزترین قابلیت‌های آن است.

نقش یادگیری ماشین در اکتشافات کیهانی

رومن حجم عظیمی از داده‌ها را تولید خواهد کرد که برای پردازش و تجزیه و تحلیل موثر به فناوری‌های پیشرفته نیاز دارد. همانطور که هونسل اشاره می‌کند: «با مجموعه داده‌هایی که ایجاد کرده‌ایم، دانشمندان می‌توانند الگوریتم‌های یادگیری ماشین را برای تمایز بین انواع مختلف اشیاء آموزش دهند و از طریق سیل داده‌های رومن، آنها را پیدا کنند.» یادگیری ماشین در کمک به دانشمندان برای شناسایی و طبقه‌بندی پدیده‌های متعددی که انتظار می‌رود رومن کشف کند، ضروری خواهد بود. این فناوری به محققان این امکان را می‌دهد تا مقادیر زیادی از داده‌ها را بررسی کنند و رویدادهای نادر یا رویدادهایی که قبلاً دیده نشده‌اند را با سرعت و دقت قابل توجهی شناسایی کنند.

آینده اکتشافات کیهانی

بررسی آتی تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا، نشان‌دهنده یک عصر جدید از کشف‌های کیهانی است. این تلسکوپ با قابلیت‌های رصدی قدرتمند خود، دقیق‌ترین و جامع‌ترین دیدگاه را از انفجارهای جهان که تاکنون به دست آمده، ارائه خواهد کرد. از انرژی تاریک گرفته تا سیاه‌چاله‌ها، ابرنواخترها و تولد اولین ستارگان، رومن در خط مقدم پاسخگویی به برخی از عمیق‌ترین سوالات در مورد کیهان خواهد بود.

این بررسی همچنین به عنوان یک گام حیاتی برای تلسکوپ‌های آینده عمل می‌کند و زمینه را برای ادامه اکتشافات جهان فراهم می‌کند. همانطور که رز می‌گوید: «رومن قرار است تعداد زیادی چیز عجیب و غریب و شگفت‌انگیز در فضا پیدا کند، از جمله چیزهایی که هنوز به آنها فکر نکرده‌ایم.» ناسا با این ماموریت، در حال آماده شدن برای رونمایی از فصل جدیدی در داستان جهان است – فصلی که الهام‌بخش نسل‌های دانشمندان، ستاره‌شناسان و ذهن‌های کنجکاو خواهد بود.

منبع