چرا با وجود جیمز وب، هنوز از تلسکوپ هابل استفاده می‌شود؟

وقتی تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) تابستان امسال فعالیت خود را به‌طور رسمی آغاز کرد، افراد شروع به مقایسه‌ی عملکرد آن کردند. اخترشناسان و دیگر علاقه‌مندان به نجوم، تصاویر گرفته‌شده با جیمز وب و تلسکوپ فضایی هابل از اجرام فضایی مشابه را کنار یکدیگر قرار دادند و به وضوح و جزئیات بیشتر تلسکوپ جدید اشاره کردند.

بااین‌حال نباید هابل را هنوز دست‌کم گرفت. این تلسکوپ متعلق به ناسا و آژانس فضایی اروپا، پس از نزدیک به ۳۳ سال فعالیت قدرتمندانه، همچنان اکتشافات بزرگ انجام می‌دهد. به‌نقل از نیچر، بث بیلر، اخترشناس از دانشگاه ادینبرو بریتانیا که ریاست کمیته‌ی نمایندگی از دانشمندان کاربر هابل را برعهده دارد، معتقد است هنوز دانش فراوانی وجود دارد که با هابل کشف خواهد شد.

تام براون، رئیس دفتر ماموریت هابل در موسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور (STScI) نیز می‌افزاید: «مردم می‌گویند آیا هابل اکنون بلااستفاده خواهد بود؟ این‌طور نیست، زیرا این تلسکوپ فضایی قابلیت‌هایی منحصربه‌فرد دارد.»

تلسکوپ فضایی جیمز وب طول موج‌های فروسرخ را تشخیص می‌دهد و به لطف این قابلیت، توانایی رصد کهکشان‌های بسیار دوردست را دارد، اما هابل جهان را بیشتر در طول موج‌های دیگر، ازجمله نور فرابنفش پرانرژی ساطع‌شده از اجرامی شگفت‌انگیز مانند ستارگان درحال انفجار مطالعه می‌کند. این تلسکوپ همچنین دید واضحی در طول موج‌های مرئی دارد و بدین وسیله می‌تواند تصاویری بی‌سابقه از ستارگان، کهکشان‌ها و پدیده‌های کیهانی نزدیک‌تر به زمین بگیرد. از آنجایی که هیچ رصدخانه‌ی دیگری نمی‌تواند وظایف یادشده را به این گستردگی انجام دهد، همچنان تقاضا برای هابل بالا است و درخواست‌های فراوانی از سوی پژوهشگران برای استفاده از آن ارسال می‌شود.

اخترشناسان می‌خواهند درحالی‌که هابل هنوز کار می‌کند، بیش‌ترین دانش ممکن را از آن به‌دست آورند. مهندسان تخمین می‌زنند که این تلسکوپ ۱۶ میلیارد دلاری تا پایان دهه‌ی جاری و شاید تا دهه‌ی ۲۰۳۰ به کار خود ادامه دهد. درنتیجه، مسابقه برای انجام اکتشافات هرچه بیشتر با هابل در سال‌های باقی‌مانده و بهره‌برداری از هم‌پوشانی عملیاتی آن با جیمز وب، ادامه دارد.

بسیاری از اخترشناسان در مورد توانایی هابل در تشخیص طول موج‌های فرابنفش هیجان‌زده هستند. جو زمین بخش عمده‌ی این نور را فیلتر می‌کند و درنتیجه رصد آن از روی زمین به خوبی امکان‌پذیر نیست. ناسا تا دهه‌ی ۲۰۴۰ برنامه‌ای برای داشتن تلسکوپ فرابنفش قدرتمند دیگری در فضا ندارد. براون می‌گوید: «در این فاصله، هابل تقریبا تنها انتخاب ممکن برای بخش عمده‌ی اخترفیزیک خواهد بود.»

نورهایی که هابل می‌تواند ببیند، شامل تابش فرابنفشی می‌شود که با درخشش ستارگان جوان درپی جذب گاز و غبار، از آن‌ها ساطع می‌شود. دو سال قبل، اخترشناسان STScI با راه‌اندازی بزرگ‌ترین برنامه‌ی رصد انجام‌شده تاکنون با استفاده از هابل، بررسی تقریبا ۲۰۰ ستاره از این نوع را آغاز کردند. هدف آن‌ها ایجاد کتابخانه‌ای از اطلاعات فرابنفش این ستارگان است تا اخترشناسان آینده بتوانند از آن برای درک تکامل ستارگان استفاده کنند. این نقشه‌برداری اکنون ۹۶ درصد تکمیل شده است.

هابل همچنین برای مطالعه‌ی پدیده‌های «گذرا» مانند ستارگان درحال انفجار که بدون هشدار در آسمان شب ظاهر می‌شوند و پیش از محو شدن باید مطالعه شوند، به‌شدت کاربردی است. دانشمندان با انجام چندین برنامه‌ی نقشه‌برداری از آسمان درحال‌حاضر و آینده، بسیاری از این پدیده‌ها را شناسایی می‌کنند. به‌محض کشف رویدادهای گذرا، هابل به‌طرز منحصربه‌فردی برای رصد جزئیات آن‌ها در طول موج‌های فرابنفش یا مرئی مناسب خواهد بود. کنترل‌کنندگان ماموریت با گنجاندن «پنجشنبه‌های انعطاف‌پذیر» به برنامه‌ی هابل، یک پنجشنبه در ماه را برای رصدهای لحظه‌ی آخری اختصاص داده‌اند.

اخترشناسان همچنین درحال یادگیری ترفندهای جدید در استفاده از هابل هستند. کنترل‌کنندگان ماموریت به‌تازگی فهمیدند چگونه با به‌کارگیری یکی از ابزارهای تلسکوپ به نام «دوربین پیشرفته برای نقشه‌برداری‌ها»، اطلاعات مربوط به طیف و قطبش نور تابیده از اجرام آسمانی را ترکیب کنند و بدین وسیله دانش جدید درباره‌ی ماهیت آن‌ها به‌دست آوردند.

بیشتر تمرکز در سال‌های آینده روی هماهنگ‌کردن رصدهای هابل و جیمز وب برای دستیابی به تصویری کامل‌تر از پدیده‌های کیهانی خواهد بود. به‌عنوان مثال، اخترشناسان با هدف ساخت جدول زمانی از تکامل کهکشان‌ها، از هابل برای نگاه‌کردن به کهکشان‌های نزدیکی استفاده می‌کنند که به نمونه‌های شناسایی‌شده با جیمز وب در نقاط دوردست کیهان شباهت دارند. آن‌ها همچنین می‌توانند از هر دو تلسکوپ برای مطالعه‌ی مشترک جو سیاره‌های فراخورشیدی که هابل پیشینه‌ای طولانی در کاوششان دارد، بهره بگیرند.

جنیفر وایزمن، اخترفیزیکدان در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا و دانشمند ارشد پروژه هابل می‌گوید: «قدرت داشتن هر دوی این تلسکوپ‌ها، توانایی ما برای درک تمام حوزه‌های اخترفیزیک را به شدت افزایش می‌دهد. اکنون زمان آن است که از این ابزارها حداکثر استفاده‌ی ممکن را ببریم.»

مشخص نیست برای هابل دقیقا چقدر زمان باقی‌مانده است. جیم جلتیک، قائم‌مقام برنامه هابل در مرکز گادرد می‌گوید: «اگر از شما بپرسم که خودرویتان چه زمانی از کار می‌افتد، سرنخی نخواهید داشت» و این تقریبا همان وضعیتی است که برای هابل وجود دارد.

تلسکوپ هابل که در سال ۱۹۹۰ به‌وسیله‌ی شاتل فضایی دیسکاوری به فضا پرتاب شد، درطول سال‌ها به تعمیر و به‌روزرسانی نیاز داشت. فضانوردان بین سال‌های ۱۹۹۳ و ۲۰۰۹، پنج مرتبه با آن ملاقات کردند. نخستین عملیات تعمیر به‌منظور رفع نقص آینه‌ای که موجب تاری دید تلسکوپ شده بود، انجام شد و در چهار ماموریت بعدی، فضانوردان ابزارهای علمی هابل را ارتقا دادند تا آن را در خط مقدم پژوهش‌های نجوم نگه دارند. وایزمن می‌گوید آن ماموریت‌ها، بارها و بارها هابل را مانند تلسکوپی نو حفظ کردند. بااین‌حال، ناسا شاتل فضایی را در سال ۲۰۱۱ بازنشست کرد و درحال‌حاضر هیچ برنامه‌ای برای سرویس‌دهی دوباره به تلسکوپ وجود ندارد.

سامانه‌های اصلی که هابل را فعال نگه می‌دارند، مانند صفحه‌های خورشیدی، باتری‌ها و ژیروسکوپ‌های جهت‌دهنده به تلسکوپ، با وجود آنکه هنوز کار می‌کنند، دیگر قدیمی شده‌اند. گاهی‌اوقات برخی از اجزای تلسکوپ بدون هیچ هشداری از کار می‌افتند؛ مانند وقتی که کامپیوتر محموله‌ی هابل به‌مدت یک ماه در سال ۲۰۲۱ قطع بود. مهندسان درنهایت توانستند تلسکوپ را دوباره روی سامانه‌ی پشتیبان به‌کار بیندازند و همچنان درتلاش برای راه‌اندازی دوباره‌ی سامانه‌ی اصلی هستند تا درصورت خرابی پشتیبان، هابل از آن استفاده کند.

کنترل‌کنندگان ماموریت همچنین به‌دنبال راه‌های هوشمندانه‌تر برای فعالیت تلسکوپ و افزایش طول عمر آن هستند. به‌عنوان مثال، مهندسان نحوه‌ی ارتباط هابل با ماهواره‌ها به‌منظور انتقال داده‌ها به زمین را تغییر دادند و با کاهش نیازمندی به روشن و خاموش‌کردن مکرر فرستنده‌های تلسکوپ، تلاش کرده‌اند تا عمر آن‌ها را افزایش دهند.

پرسش مهم دیگر این است که هابل تا کی قادر به حفظ مدار خود و فرار از کشش جو زمین است. جو زمین همواره تلسکوپ را به سمت سیاره می‌کشد و ارتفاع مدار آن را کاهش می‌دهد. درگذشته، هابل در ارتفاع ۶۱۵ کیلومتری از سطح زمین می‌چرخید؛ اما درحال‌حاضر در ارتفاع ۵۳۵ کیلومتری قرار دارد و انتظار می‌رود که تا اواسط دهه‌ی ۲۰۳۰ در همان‌جا باقی بماند.

اما اگر خورشید به حداکثر فعالیت پیش‌بینی‌‌شده‌ی خود در سال ۲۰۲۵ برسد، طوفان‌های خورشیدی می‌توانند مرگ هابل را تسریع کنند. ازهمین‌رو، ناسا و اسپیس ایکس درحال بررسی این موضوع هستند که آیا می‌توان کپسول دراگون را به هابل متصل کرد و ارتفاع مدار آن را افزایش داد یا نه. افزایش مدار به ناسا زمان بیشتری می‌دهد تا دریابد چگونه هنگام رسیدن هابل به پایان عمرش، با هدایت تلسکوپ به فراز اقیانوس، آن را دور بیندازد. نتایج مطالعه‌ی امکان‌پذیری افزایش مدار هنوز به‌صورت عمومی منتشر نشده است.

جلتیک می‌گوید: «ما معتقدیم که می‌توانیم اکتشافات و مشاهدات علمی منحصربه‌فرد و بزرگ هابل را تا پایان دهه‌ی جاری و حتی دهه‌ی بعدی ادامه دهیم.» در این بین، کارهای زیادی برای انجام‌دادن وجود دارد. هرچند هابل در طول عمر خود بیش از ۱٫۵ میلیون رصد انجام داده، به کمتر از یک‌دهم یک درصد از آسمان نگاه کرده است. جلتیک می‌افزاید: «این عدد برای من شگفت‌انگیز است. چیزهای زیادی وجود دارد که به آن‌ها نگاه نکرده‌ایم.»