تلسکوپ هابل ، اولین تلسکوپ فضایی جهان ؛ اکتشافات و تصاویر (بخش دوم)

تلسکوپ هابل ، اولین تلسکوپ فضایی جهان ؛ اکتشافات و تصاویر (بخش دوم)
تلسکوپ هابل، با همکاری ناسا و سازمان فضایی اروپا در سال ۱۹۹۰ توسط شاتل فضایی دیسکاوری در مدار زمین قرار گرفت و از آن سال تاکنون نقش مهمی در بسیاری از یافته‌های ستاره‌شناسان ایفا کرده‌ است.

در بخش قبلی این مطلب تاریخچه مختصری از اولین تلسکوپ فضایی جهان را شرح دادیم و حقایقی را در مورد آن بازگو کردیم. در بخش دوم این مطلب اکتشافات هابل و مجموعه‌ای از بهترین تصاویر ثبت شده توسط آن را مرور می‌کنیم. تکراتو را دنبال کنید.


بیشتر بخوانید: تلسکوپ فضایی هابل ، اولین تلسکوپ فضایی جهان (بخش اول)


اکتشافات تلسکوپ هابل

چشم انداز عالی و اپتیک پیشرفته هابل این امکان را مهیا کرده است تا مناطقی را تحت نظر داشته باشد که ابزار‌های نوری قبل از آن که بر روی زمین مستقر بودند هرگز امکان مشاهده آنها را نداشتند. از آنجا که نور برای پیمودن مسافت‌های طولانی در مقیاس کائنات به زمان احتیاج دارد، کارایی تلسکوپ فضایی هابل در محدود دید خود را می‌توان به یک ماشین زمان تشبیه کرد.

نوری که از اجسام دوردست به هابل می‌رسد در واقع نمایانگر وضعیت آنها در زمان انتشار است، نه آن چیزی که در حال حاضر هستند. به عبارت دیگر تصاویری که هابل مخابره می‌کند روایتگر گذشته کائنات هستند. مثلا وقتی ما به کهکشان آندرومدا که در فاصله ۲.۵ میلیون سال نوری از زمین واقع شده است، می‌نگریم، در واقع وضعیت ۲.۵ میلیارد سال پیش این کهکشان را نظاره می‌کنیم.

زمانی که در سال ۱۹۹۵، ستاره‌شناسان تلسکوپ هابل را به سمت ناحیه‌ای به ظاهر خالی از آسمان در صورت فلکی خرس بزرگ (Ursa Major) نشانه رفتند، تصویری را ثبت کردند که ۳۰۰۰ کهکشانی را شامل می‌شد که تا پیش از این بوسیله سایر تلسکوپ‌ها مشاهده نشده بودند.

این تصویر بعدها به زمینه ژرف هابل (Hubble Deep Field) شهرت یافت. برخی از کهکشان‌های موجود در این تصویر هنوز جوان بودند؛ به این معنا که ستارگان به طور جدی شروع به تشکیل شدن نکرده بودند. مشاهدات دیگری توسط هابل در همان ناحیه به ثبت رسید که هر بار عمیق و عمیق‌تر می‌شدند.

این تصاویر به ترتیب، به زمینه فراژرف هابل (Hubble Ultra-Deep Field) که در سال ۲۰۰۴ منتشر شد و زمینه بی‌نهایت ژرف هابل (Hubble eXtreme Deep Field) که در ۲۰۱۲ منتشر شد، نام گرفتند.

تلسکوپ فضایی هابل علاوه بر مهیا کردن امکان مشاهده کائنات اولیه، با اندازه گیری نوعی خاص از پالس‌های ستارگان تحت عنوان متغیر Cepheid به ستاره شناسان در اندازه گیری مقدار زمانی که از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) گذشته است، با دقت بالا و به میزان دقیق ۱۳.۷ میلیارد سال، کمک کرده است. ستاره شناسان تا پیش از آن، با استفاده از تلسکوپ اولیه هابل (Pre-Hubble Space Telescope) موفق شده بودند بازه ۱۰ تا ۲۰ میلیارد سال را برای عمر کائنات تخمین بزنند.

هابل همچنین ستارگان را به صورت مجزا و در مراحل مختلف تکامل‌شان مورد بررسی قرار می‌دهد؛ از دوران اولیه که ابر‌هایی از گرد و غبار ستارگان نابالغ را شکل می‌دهند تا زمانی که بقایای به جامانده از مرگ‌ آنها منفجر می‌شود و نیزحدفاصل میان این دو زمان.

این تلسکوپ همچنین قادر است مناطق خارج از کهکشان راه شیری و مناطق درون همسایگان ما مثل آندرومدا و ابرهای ماژلانی را نیز مشاهده کند.

اما مسافت بیشتر چیزی نیست که چالش آفرین است . چالش بزرگتر برای هابل مشاهده منظومه‌های فراخورشیدی و سیاراتی است که به دور ستارگان دیگر می‌گردند.

در سال ۲۰۰۸، هابل از سیاره Fomalhaut b تصویری را به ثبت رساند که به عنوان اولین تصویر از یک سیاره فراخورشیدی در تاریخ جاودان شد. اما ثبت تصویر از سیارات دیگر امری بسیار چالش برانگیز به شمار می‌آید.

فعالیت هابل تنها در ثبت تصویر خلاصه نمی‌شود. شناسایی اتمسفر سیارات به روش گذر یا ترنزمیت (عبور سیاره و یا هر جسم دیگری از مقابل یک ستاره) از دیگر وظایف هابل به شمار می‌رود. در این روش اتمسفر سیاره نوری را که از ستاره زمینه‌اش می‌رسد را پالایش (فیلتر) می‌کند و هابل با ثبت تغییرات بوجود آمده از نور دریافتی به ماهیت اتمسفر آن سیاره پی می‌برد.

هابل با اینکه بخش عمده‌ی زمان خود را صرف کندوکاو در جهان‌های بسیار دور می‌کند، اما گاهی اوقات نیز به ثبت تصویر از سیارات منظومه شمسی مشغول می‌شود. این تلسکوپ تصاویری با وضوح بسیار بالا از سیارات زحل، مشتری و حتی پلوتو به ثبت رسانده است که نظیر آنها را تنها می‌توان با ارسال کاوشگر‌ها در مدار این اجرام به دست آورد.

بدین ترتیب دانشمندان با بهره‌گیری از این تصاویر قادر خواهند بود تغییرات اتمسفر و سطح این سیارات را بر روی زمین مانیتور کنند. وقتی در سال ۱۹۹۴ دنباله دار شومکر-لوی (Shoemaker-Levy) با سیاره مشتری برخورد کرد، هابل موفق شد تصویری از این برخورد سهمگین به ثبت برساند. عواقب این برخورد کشفی بزرگ را در مورد گاز‌های اتمسفر مشتری نمایان ساخت.


بیشتر بخوانید:  دنباله دار چیست و از این اجرام غبارآلود یخی چه می‌دانیم؟


علاوه بر این، هابل چونگی فوران آب در سطح قمر اروپا (Europa)، یکی از ۶۲ قمر سیاره مشتری، را نیز مورد مشاهده قرار داده است. در ماه مارس ۲۰۱۴ مشاهدات اولیه خود را از این پدیده انجام داد و سپس در همان مکان، فوران بعدی را در فوریه ۲۰۱۶ مورد بررسی قرار داد.

تلسکوپ فضایی هابل، بیش از دو دهه است که در مدار زمان حضور دارد و در این مدت به درک دانشمندان نسبت به سیارت، کهکشان‌ها و در مجموع تمام کائنات وسعت بیشتری بخشیده است. از جمله هیجان‌انگیزترین اکتشافات و پروژه‌های تحقیقاتی هابل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • ترسیم نقشه‌ای سه بعدی از ماده تاریک
  • کشف دو قمر سیاره پلوتو به نام‌های نیکس (Nix) و هیدرا (Hydra)
  • کمک به پروژه مشخص کردن نرخ انبساط کائنات
  • پی بردن به این موضوع که تقریبا تمام کهکشان بزرگ واجد یک سیاهچاله در مرکز خود هستند
  • کمک به تعیین دقیق سن کائنات

لیستی از اکتشافات اخیر هابل:

۲۰۱۳:  قبل از آنکه دنباله دار ISON در نزدیکی خورشید متلاشی شود، چندین رصد موفق از این جرم تماشایی انجام داد، انفجار یک ستاره دوردست را بررسی کرد، کشف قمری جدید در اطراف سیاره نپتون را سبب شد و در نهایت بر پایه تصاویری که از ۴۰۰ کهکشان در مراحل مختلف تکامل به دست آورد، جزئیات را در خصوص تاریخچه کهکشان راه شیری آشکار ساخت.

۲۰۱۴: متلاشی شدن سیارک P-2013 R3 را به نظاره نشست، یک ابرنواختر نزدیک و کمیاب به نام SN 2014J را مشاهده کرد، ذره‌بین کیهانی بی‌سابقه‌ای را در فاصله‌ای بسیار دور کشف و در نهایت تصویر ماوراء بنفشی تحت عنوان “زمینه فراژرف هابل” را مخابره کرد که پرده از بسیاری از رموز تکامل کائنات برداشت.

۲۰۱۵: مشاهدات تازه‌ای از “ستون‌های آفرینش” (تصویر خیره‌کننده‌ای از هابل که بخش قبلی این مطلب به آن پرداختیم) با هدف ثبت تغییرات آن در این بازه زمانی به انجام رساند، واضح‌ترین تصویر ثبت شده از کهکشان آندرومدا را مخابره کرد، بهترین نمای سه بعدی ممکن از عمق کائنات را به نمایش گذاشت و حلقه‌ سیاهی در سیاره نپتون مورد اکتشاف قرار داد. سال ۲۰۱۵ ۲۵‌امین سالگرد حضور تلسکوپ فضایی هابل در فضا بود.

۲۰۱۶: نمایی نزدیک از دنباله دار 252P-LINEAR ثبت کرد، دورترین کهکشان شناخته شده را رصد و این موضوع را که کائنات ۱۰ برابر بیش از آنچیزی که تاکنون تصور می‌شد کهکشان در خود جای داده است را به اثبات رساند.

۲۰۱۷: لایه‌ استراتوسفری را در یک سیاره فراخورشیدی عظیم کشف کرد، کهکشان‌های فوق درخشان را شناسایی و مورد بررسی قرار داد، دورترین دنباله‌دار فعال شناخته شده را به تماشا نشست و هنگامی که به مشاهده یک خوشه کهکشانی مشغول بود، چندین سیارک را به طور تصادفی کشف کرد.

جانشین هابل

تکیه بر جای بزرگان نتوان زد به گزاف! تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Web Space Telescope) تلسکوپی با ابعاد بزرگتر و توانایی‌هایی بیشتر از هابل است و این پروژه برای مقاصد متفاوتی در دست بررسی است. پروژه جیمز وب، با ۸.۸ میلیارد دلار بودجه یکی از پرهزینه‌ترین برنامه‌های تاریخ سازمان فضایی ناسا است.

جیمز وب که آینه‌ای ۶.۵ متری‌ خواهد داشت، احتمالا در سال ۲۰۱۸ به مدار زمین فرستاده خواهد شد. چندی پیش در مطلبی از تکراتو به طور مفصل به شرح تلسکوپ فضایی جیمز وب پرداختیم.


بیشتر بخوانید: تلسکوپ فضایی جیمز وب ؛ با وارث هابل آشنا شوید


تلسکوپ هابل به چهار دوربین مختلف به نام‌های دوربین پیشرفته نقشه برداری، دوربین وسیع‌المیدان سیاره‌ای، دوربین طیف سنج و فروسرخ و در نهایت دوربین اجرام کم‌نور.

با استفاده از این تجهیزات هابل تصاویر دقیق و با جزئیات بالایی از سوژه‌های محتلف به ثبت می‌رساند که درک دانشمندان را از پدیده‌های مختلف دنیای ستاره‌شناسی به طرز شگفتی بالا می‌برد. در ادامه این مطلب با یکدیگر به تماشای بهترین تصاویر ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی هابل می‌نشینیم.

تصاویر هابل

سحابی مارپیچ یا هلیکس یا پیچک، (Helix Nebula)، یک سحابی سیاره‌ای در صورت فلکی دلو (Aquarius) در تصویی از هابل که به نام “چشم خدا” (Eye of God) شهرت یافته است. این سحابی که ۷۰۰ سال نوری با زمین فاصله دارد، در سال ۱۸۲۴ توسط کارل لودیگ هاردینگ کشف شد.

این سحابی با ۲ سال نوری وسعت، در مرکز خود یک کوتوله سفید دارد. در گذشته ستاره‌ای مانند خورشید، در پایان زندگی خودش، لایه‌هایی از گاز را در اطراف خود به وجود آورد و به سحابی تبدیل شد. علت نام پیچک این سحابی به این دلیل است که لایه‌های گاز اطراف این سحابی از دید ناظر زمینی مانند گیاه پیچک است.

(اعتبار: ناسا، سازمان فضایی اروپا، دانشگاه وندربیلت)

 

این گروه ستاره‌ای جوان و عظیم که R136 نام دارد، تنها چند میلیون سال سن دارد و در سحابی 30 Doradus یا همان رتیل و در صورت فلکی ماهی زرین (Dorado) و محل تولد ستارگاه در ابر بزگ ماژلانی (کهکشانی که همانند ماهواره به دور راه‌ شیری می‌چرخد) واقع شده است.

سحابی رتیل که در سال ۱۷۵۱ توسط نیکلاس دلاکایله کشف شد، درخشان ترین جرمی است که تا کنون کشف شده است؛اگر از همه ستارگان چشم پوشی کنیم!

گفته می‌شود اگر سحابی رتیل به جای سحابی جبار در کهکشان راه شیری واقع می‌شد، می‌توانست بر روی زمین سایه بیافکند.

(اعتبار: ناسا/ سازمان فضایی اروپا/ دانشگاه ویرجینیا/ دوربین وسیع‌المیدان تلسکوپ هابل)

 

تلسکوپ هابل دقیق ترین تصویر ممکن را از سحابی خرچنگ (Crab Nebula) ثبت کرده است. این تصویر از نظر ابعاد یکی از بزرگترین تصاویری است که یک تلسکوپ فضایی آن را به ثبت رسانده است. سحابی خرچنگ بیش از ۱۰ سال نوری وسعت دارد و در کهکشان راه شیری واقع شده است.

(اعتبار: جف هستر Jeff Hester از دانشگاه آریزونا/ ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

تلسکوپ هابل تغییرات نوار‌های سیاره مشتری را به تصویر کشیده است. به عبارت بهتر تغییر مکان، تغییر شکل و زنگ ابر‌های این سیاره در ارتفاع‌های مختلف. مشتری پنجمین سیاره از خورشید است. این غول گازی با یک هزارم جرم ستاره خودش بزرگترین سیاره منظومه به شمار می‌رود.

(اعتبار:‌ سایمون میلر از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

هابل این تصویر آنی را از صدها هزار سیاره در حال حرکت در خوشه کروی M13 ثبت کرده است.

( اعتبار: ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

تصویری جدید از مشهورترین و گسترده ترین مجموعه حلقه‌ای در منظومه شمسی. حلقه‌های منظومه شمسی توده‌ای از غبار است که ذرات کوچک در حد چند میکرون تا ذرات بزرگ در حدود چند را شامل می‌شود و در مدار‌هایی به دور زحل در گردش‌اند.

نخستین بار در سال ۱۶۰۱ گالیله این حلقه‌ها را کشف کرد. حلقه‌های زحل با وجود اینکه از روی سطح زمین با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند، اما به مقداری زیادی بر قدر ظاهری آن افزوده‌اند.

(اعتبار: ناسا/ دانشگاه آریزونا)

 

زمینه فراژرف هابل: این تصویر در حد فاصل ۳ سپتامبر ۲۰۰۳ تا ۱۶ ژانویه ۲۰۰۴ به ثبت رسیده است و بخشی از فضا را در ناحیه صورت فلکی کوره (Fornax) به تصویر می‌کشد. هابل در این نما بیش از ۱۰هزار کهکشان را که از روی زمین قابل مشاهده نیستند را رصد کرده است. این تصویر را می‌توانید با بزرگنمایی بیشتر از اینجا دریافت کنید.

(اعتبار: R. Windhorst از دانشگاه آریزونا و H. Yan از مرکز علمی اسپیتزر/ ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

این تصویر بخشی از یک مجموعه ۵۹ تایی از تصاویر مربوط به برخورد کهکشان‌هاست که توسط تلسکوپ هابل به ثبت رسید و در ۲۴ آوریل ۲۰۰۸ و به مناسبت ۱۸امین سالگرد فعالیت این تلسکوپ فضایی منتشر شد. ARP 148 به نزدیکی (برخورد) میان این دو کهکشان در فاصله‌ای حدود ۵۰۰ میلیون سال نوری گفته می‌شود.

در این تصویر یک کهکشان حلقه‌ای شکل با کهکشانی دم‌بلند چنین وضعیتی را ایجاد کرده‌اند. برخورد میان این دو کهکشان مادر موج گرانشی عظیمی ایجاد می‌کند که در ابتدا توده ستاره‌ای کهکشان را در مرکز جمع و در ادامه به صورت حلقه‌ای در اطراف پراکنده می‌کند.

همانطور که در تصویر زیر پیداست، توده کشیده شده کهکشان دیگر بر حلقه همتای خود عمود است. مشاهدات مادون قرمز منطقه‌ای با تاریکی شدید را نشان می‌دهد که در مشاهدات نوری به عنوان یک لایه غباری تاریک در سراسر هسته کهکشان وجود دارد.

ARP 148 که تحت عنوان مایال (Mayall) شناخته شده است، در فاصله ۵۰۰ میلیون سال نوری و در صورت فلکی خرص بزرگ (Ursa Major) واقع شده است. برهم‌کنش میان این دو کهکشان در فهرست کهکشان‌‌های عجیب (ARP) شماره ۱۴۸ را به خود اختصاص داده است.

(اعتبار: A. Evans از دانشگاه ویرجینیا/ ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

تلسکوپ فضایی هابل قمر سیاره اورانوس، اریل (Ariel) را در گرفتی در مقابل خورشید به تصویر کشید. این قمر ۱۱۶۰ کیلومتر قطر دارد و از این حیث در میان ۲۷ قمر طبیعی سیاره اورانوس رتبه چهارم را به خود اختصاص داده است. همچنین در مداری با شعاع قریب به ۱۹۰ هزار کیلومتر به دور سیاره خود در حال گردش است.

در این جسم آبی بزرگ، سیاره اورانوس و نقطه نورانی، قمر اریل است که سایه‌ آن بر روی سیاره کاملا مشخص شده است. این تصویر در ۲۳ سپتامبر ۲۰۰۴ منتشر شد.

(اعتبار: L. Sromovsky از دانشگاه مدیسون) و (H. Hammel) از موسسه علم فضایی/ ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

تولد پروانه‌ای از پیله مرگ یک ستاره: یک ستاره در حال مرگ با انتشار گاز و گرد و غبار از خود سحابی سیاره‌ای زیبایی به شکل پروانه ایجاد می‌کند. این سحابی دو قطبی ۵۵۰۰ سال نوری آن طرف تر و در صورت فلکی کژدم (Scorpius) واقع شده است.

ستاره مرکزی این سحابی از نوع کوتوله سفید بوده و در این شکل نیز مشخص است و یکی از داغ ترین ستاره‌هایی است که تا کنون یافت شده؛ به طوری که دمای سطح آن حدود ۲۰۰ هزار درجه کلوین است. این تصویر ۲۷ جولای ۲۰۰۹ و توسط دوربین وسیع‌المیدان تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است.

(اعتبار: تیم ماموریت سرویس‌دهی شماره چهار هابل/ ناسا/ سازمان فضایی اروپا)

 

حباب گازی کهکشانی: حبابی از گاز‌های منتشر شده در مرکز کهککشان NGC 3079 و در بالای دیسک مسطح آن تشکیل شده است. جرالد سسیل (Gerald Cecil) از دانشگاه کارولینای شمالی، سیلوین ویلوکس (Sylvain Veilleux) از دانشگاه مریلند، جاس بلاندهوثرن (Joss Bland-Hawthorn) از رصدخانه آنگلو در استرالیا و الکس فلیپنکو (Alex Filippenko) از دانشگاه کالیفرنیا در ثبت این تصویر نقش داشته‌اند.

(اعتبار: ناسا)

 

وقتی در جولای سال ۱۹۹۴ دنباله دار شومکر-لوی (Shoemaker-Levy) با سیاره مشتری برخورد کرد، دوربین وسیع‌المیدان شماره ۲ تلسکوپ فضایی هابل که فیلتری ۴۱۰ نانومتری دارد، اثرات به جای مانده از این برخورد را به تصویر کشید.

(اعتبار: تیم بررسی دنباله‌دار هابل/ ناسا)

 

بیشتر بخوانید:

.

منبع: Space



ارسال نظر