مرصد فيرا روبن على وشك تحويل علم الفلك بالكامل

فوق Cerro Pachón ، جبل تشيلي يصل إلى أكثر من 2600 متر فوق مستوى سطح البحر ، يكون الهواء نحيفًا. لا بد لي من أن أنفاسي ونحن نتسلق الدرج داخل قبة مرصد فيرا سي روبن. إنه رائع وهادئ وهائل ، يشبه إلى حد ما الكاتدرائية – حتى تتفوق القبة بأكملها في الحركة حولنا وتفتح على السماء.

لقد سقطت الليل وفوقنا تجلس نجوم أكثر مما رأيته في عيني. تشرق الطريق اللبني أكثر إشراقًا من المعتاد ، ويمكنني فقط تكوين اثنين من جيرانه المجريين ، الغيوم الصغيرة والكبيرة. ومع ذلك ، يمكن أن يرى تلسكوب روبن أكثر بكثير. إنه عملاق: إنه يحمل سجلات عالمية لأكبر كاميرا رقمية وأكبر عدسة ، وتزن في 350 طن متري. إنه تلسكوب عاكس ، يجمع الضوء عبر المرايا ، ويبلغ عددها 8.4 متر – على نطاق واسع قدر الإمكان لأن نفق في طريقه حتى القمة حوالي 8.5 متر.

https://www.youtube.com/watch؟v=t2neujuof_g

ومع ذلك ، على الرغم من هذا الثقل ، يمكن أن يتحرك هذا التلسكوب بسرعة كبيرة – وهذا سيسمح له بإحداث ثورة في ما نعرفه عن نظامنا الشمسي الخاص ، ومجرتنا والكون. كل ثلاث ليال ، سوف يكمل مسح السماء الجنوبية. استغرقت الدراسات الاستقصائية السابقة لجميع المسقط شهورًا أو أسابيع ، لكن روبن سيفعل واحدة في أقل من نصف أسبوع ، مرارًا وتكرارًا لمدة عقد. ستكون النتيجة نوعًا من timelapse الكوني.

يقول كيفن ريل ، عالم المرصد: “من خلال أخذ السماء بأكملها كل ثلاثة أيام ، يمكنك تكديس تلك الصور معًا لتعمق”. يقول: “بعد 10 سنوات ، ذهبت عميقًا جدًا ، بعيدًا جدًا ، بعيدًا جدًا عن الكون ، بعيدًا جدًا في الوقت المناسب. لكنك تحصل أيضًا على هيكل الكون”.

إن فهم هذا الهيكل هو إحدى مهام المرصد – لمعرفة أكثر دقة كيف تشوه المادة المظلمة الكون. بدأ اسم التلسكوب ، عالم الفلك فيرا روبن ، في هذه الرحلة. في سبعينيات القرن الماضي ، أوضحت ملاحظاتها عن المجرات الدوارة أن المادة المرئية تشكل جزءًا صغيرًا من الكون فقط. وجدت أن النجوم على الحواف الخارجية للمجرات كانت تتحرك بسرعة كبيرة – وفقًا لقوانين كيبلر ، كان ينبغي أن تكون أبطأ من النجوم القريبة من مراكز المجرة.

بعد سنوات من الملاحظات والحسابات ، كانت الطريقة الوحيدة لتربع هذا هو الافتراض أنه يجب أن يكون هناك المزيد من المسألة مما يمكن أن نرى. تم تسمية هذه الأشياء غير المرئية بالمواد المظلمة ويعتقد علماء الفلك الآن أن هناك ما يقرب من خمسة أضعاف ما في الكون مثل المادة العادية ، وأشكال السحب الجاذبية الكون الذي نراه.

تقول ستيفاني ديبي في المرصد: “إن المسألة المرئية تتبع في الواقع مكان وجود المادة المظلمة ، وليس العكس”. يُعتقد أن المجرات قد تم وضعها على ما يسميه علماء الفلك بالشبكة الكونية ، ويتضمن خيوط متصلة من المادة المظلمة التي تصف النجوم التي يمكننا رؤيتها. سوف تقدم لنا الصور من روبن أفضل إلقاء نظرة على هذا الويب.

سيساعدنا تعيين الويب أيضًا في تحديد الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة. هل هو حار ومصنوع من الجزيئات الضوئية والسرعة ذات الحركة أو البرودة ومصنوعة من الجزيئات التي تتجمع بسهولة أكبر؟ يقول ديب: “يمكنك البحث عن اضطرابات صغيرة مثل kinks في الجداول النجمية”. سيظهر لنا ذلك حيث تم ضبط كتل من المادة المظلمة من خلال خيوط. إن فهم حجم المجموعة التي سيتمكن من القيام بذلك سيؤدي إلى تضييق نوع المادة المظلمة التي قد تكون موجودة. سوف يمنحنا هيكل الويب الكوني أيضًا إحساسًا أفضل بتأثيرات الطاقة المظلمة ، وهي القوة الدافعة التي تسرع في توسيع الكون.

الإثارة على هذا الفلك الدقة واضحة في المرصد. خلال الليل ، أنا هناك للملاحظات ، كل شخص يدوي قليلاً. في المطبخ بالقرب من غرفة التحكم في التلسكوب ، أسمع ثرثرة متحمسة. أحد مشغلي التلسكوب يرتد تقريبًا كما يقول: “آمل أن نحصل على” في السماء “الليلة”. هذا هو لغة المرصد لفتح مصراع التلسكوب والتقاط الصور. يقول زميله وهو يبتسم لقدح الشاي: “أوه ، سنفعل”. مع انخفاض الشمس ، نعبر جميع أصابعنا من أجل الغيوم لتنظيفها.

بمجرد قيامهم بذلك ، فإن غرفة التحكم هي خلية من النشاط. لا يزال المشغلون يعملون على مكامن الخلايا مع التلسكوب ، ويحصلون على الصور بشكل صحيح. كل 30 ثانية أو نحو ذلك ، يأتي آخر ، إلى جانب صوت من يشير إلى أن الغالق قد فتحه يليه Whoosh آخر عند إغلاقه. يأخذ التلسكوب لقطة من جزء من السماء ثم ZIPS إلى المكان التالي ويأخذ آخر ، ويبني شبكة يمكن أن يتم تخيطها معًا.

كل شيء يسير بسباحة حتى فجأة هناك خلل. لتحقيق أقصى استفادة من التلسكوب الذي يمكن أن يتحرك بهذه السرعة ، يستخدم المرصد برنامجًا آليًا يختار مكان توجيه التلسكوب بعد ذلك ، بناءً على أشياء مثل الطقس أو مرحلة القمر. لكن للحظة ، هذا النظام لا يعمل. يجري المشغلون دردشة فيديو مع العلماء في المعسكر الأساسي على بعد ساعتين بالسيارة من الجبل. معا ، يغوصون في الكود حتى يجد النظام المشكلة. يتم إرسال الإصلاح بعد حوالي 20 دقيقة ويتم نسخها احتياطيًا وتشغيلها. يبدأ الإيقاع المعتاد في مصراع الغالق مرة أخرى وتستمر الصور في التدفق.

يقول إيلي ريكوف ، عالم المعايرة: “هذه واحدة من أفضل الليالي التي لدينا ، هذه مجرد رحلة بحرية. هذه بيانات جيدة في الوقت الحالي”. “آمل أن يكون معالجة الأشخاص الآن يقدروننا أن نمنحهم صورًا علمية عالية الجودة.”

بمجرد صنع الصور في التلسكوب ، تبدأ رحلة طويلة ولكنها سريعة للغاية في جميع أنحاء العالم. يتجهون إلى أسفل الجبل على طول الامتداد الأول من 103000 كيلومتر من الكابلات الألياف البصرية التي تسير إما إلى المحيط الأطلسي أو المحيط الهادئ ثم تحت الماء للولايات المتحدة. تمر الصور عبر مركز في فلوريدا ثم ينتهي بها المطاف في مختبر Slac National Accelerator في كاليفورنيا.

يقول ويليام أوملين ، الذي يدير بيانات المرصد ، إن كل صورة تبلغ حوالي 32 جيجابلز ، وهو بحجم فيلم 4K ، ويصل في غضون حوالي 10 ثوانٍ. من هناك ، تذهب البيانات إلى المرافق في المملكة المتحدة وفرنسا التي تجعل الصور متاحة للعلماء في جميع أنحاء العالم.

ربما سيتم إجراء التحليل الأكثر إلحاحًا على الأشياء سريعة الحركة. نبضات السماء الليلية ، والفرسان والتغييرات بطرق لا يمكننا التنبؤ بها دائمًا – ومرصد روبن ساخن على ذيله. لم يكن لدينا مطلقًا القدرة على التقاط هذه الحركات بهذه السرعة ، وسوف يسمح لنا القيام بذلك برؤية تلك الأشياء المتغيرة بسرعة في الوقت الحالي كما يمكنك الحصول عليها. سيتتبع التلسكوب الكويكبات والمذنبات التي تنزلق عبر السماء ، وكلاهما من تلك التي تشكل حزام الكويكب الرئيسي بين المريخ والكوكب المشتري وتلك التي تسمى الكائنات عبر النبتوني.

يقول ديبي: “في الوقت الحالي ، لا نعرف سوى بضعة آلاف من الأشياء” في حزام Kuiper و Oort Cloud ، كما يقول Deppe. “سوف يزداد روبن من قبل 10 أضعاف عدد الكائنات التي نعرفها هناك.”

كما سيساعدنا ذلك على تتبع أي تهديدات محتملة من الأشياء القريبة من الأرض ، مما يزيد من الأمثلة المعروفة لها من ما يقرب من 30،000 إلى حوالي 100000. ويمكننا حتى التقاط كائنات بين النجوم سريعة الحركة مثل “oumuamua ، والتي تجمعت عبر النظام الشمسي في عام 2017 ، أو المذنب بوريسوف الذي طار في عام 2019.

يمكن لهذا النوع من تعداد النظام الشمسي أيضًا الإجابة على مسألة ما إذا كان هناك بالفعل كوكب تسعة. الأدلة المثيرة لمثل هذا العالم – من خمسة إلى 10 أضعاف كتلة الأرض في النظام الشمسي الخارجي – تأتي من كائنات حزام Kuiper التي لها مدارات غير عادية ولكن مماثلة. لقد أظهرت عمليات المحاكاة أن الكوكب قد يكون مسؤولاً ، ولكن لا يوجد دليل مباشر بعد.

قد يتغير ذلك قريبًا. يقول ديبي: “إما أن يجد روبن مباشرةً الكوكب التاسع ، وسوف يجد أدلة لا جدال فيها على ذلك ، أو أنها ستزيل الأدلة تمامًا”.

أحد الغموض الذي لن يحله التلسكوب هو الحالة غير المؤكدة للعلوم الأمريكية ، التي تم تدميرها في ظل إدارة ترامب. يتم تمويل روبن بشكل مشترك من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) ، والتي شهدت الأخيرة أن ميزانيتها المقترحة قد انخفضت بأكثر من النصف. عندما سألت الناس في المرصد عما يعنيه هذا بالنسبة لهم ، لم يكن أحد متأكداً. أخبرني متحدث باسم NSF عندما سألت لاحقًا: “سنرفض التكهن بالتأثيرات المحتملة لطلب ميزانية الرئيس العام 2026 للرئيس”.

لكن في غرفة التحكم ، يمثل التمويل مصدر قلق ليوم آخر. نحن نقترب من منتصف الليل ، لكن التحول ليس قريبًا من الانتهاء – سيأخذ العلماء البيانات حتى الساعة 3 أو 4 صباحًا ، لكن لا أحد يبدو متعبًا. بين الحين والآخر يصرخ شخص ما مثل: “انظر إلى هذه الصور الجميلة!”

سيتم إطلاق أول صور من هذا القبيل يتم الإعلان عنها في 23 يونيو ، وفي الوقت نفسه ، سوف يلتقط المرصد لقطات كاملة من السماء الجنوبية كل ثلاث ليال. يقول ريل: “كانت الفكرة برمتها ، هل يمكنك بناء مرصد من شأنه أن يأخذ جميع البيانات التي يريدها كل شخص في العالم؟ لأنه إذا التقطت صورة للسماء بأكملها كل ثلاثة أيام ، ويقول أحدهم:” أردت صورة هناك ، “انتظر ثلاثة أيام ، سأعطيك صورة أخرى”.