پنجره جدید رو به کیهان؛ اسپیس ایکس تلسکوپ پرتو ایکس IXPE ناسا را پرتاب کرد

یک تلسکوپ فضایی جدید به‌زودی با آشکارسازی چشم‌انداز پنهان از کیهان، به‌طور بالقوه درک ما از سیاه‌چاله‌ها، ابرنواخترها و حتی ماهیت خود جهان را متحول خواهد کرد. اما نه، این تلسکوپ آن تلسکوپی نیست که احتمالاً به فکرش افتاده‌اید.

درحال‌حاضر اغلب توجهات به تلسکوپ فضایی جیمز وب معطوف شده است؛ ابزاری ساخت ناسا و سازمان فضایی اروپا که قرار است تا کمتر از دو هفته دیگر پرتاب شود. اما گروهی اختصاصی از ستاره‌شناسان روز پنجشنبه مشتاقانه شاهد سفر رصدخانه‌ای کوچک اما درعین‌حال متحول‌کننده به فضا بودند.

به‌گزارش نیویورک تایمز، ناسا دیروز در ساعت ۰۹:۳۰ به وقت ایران، مأموریت کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی پرتو ایکس یا به اختصار IXPE را برفراز موشک فالکون ۹ اسپیس ایکس از مرکز فضایی کندی در فلوریدا پرتاب کرد. این فضاپیما با ارزش فقط ۱۸۸ میلیون دلار در مقایسه با جیمز وب ۹/۷ میلیارد دلاری، تلسکوپی بسیار ارزان به‌حساب می‌آید و انتظار می‌رود شکل جدیدی از اخترشناسی را به نمایش بگذارد.

تلسکوپ IXPE برای نخستین‌بار تصویربرداری قطبش‌سنجی پرتو ایکس را در مدار انجام خواهد داد؛ تکنیکی که می‌تواند بینش‌هایی کاملاً جدید را به ستاره‌شناسان بدهد. به گفته توماس زوربوخن، مدیر واحد مأموریت‌های علمی ناسا، تلسکوپ جدید درباره برخی از عجیب‌ترین و مهیج‌ترین اجرام فضایی به ما اطلاعات خواهد داد.

تلسکوپ جدید ناسا که تیم مأموریت آن را آی‌اکس‌پی تلفظ می‌کند، پس از پرتاب در مدار ۵۴۷ کیلومتری فراز زمین قرار داده شد. تلسکوپ چندین هفته آتی را مشغول استقرار ابزارهای علمی‌ و آزمودن تجهیزاتش خواهد بود و سپس مأموریت دو ساله خود را آغاز خواهد کرد.

پرتوهای ایکس روشی سودمند برای رصد جهان محسوب می‌شوند. این پرتوها از اجرام بسیار پرانرژی ساطع می‌شوند و به ستاره‌شناسان امکان می‌دهند تا رویدادهای مختلف نظیر فوران‌های فوق‌داغ نزدیک سیاه‌چاله‌ها یا انفجار ستارگان را به گونه‌ای بررسی کنند که سایر طول موج‌ها نظیر نور مرئی توانایی‌اش را ندارند. اما ازآنجا که پرتوهای ایکس عمدتا جذب جو زمین می‌شوند، صرفاً آن‌ها را از فضا می‌توان مطالعه کرد.

تاکنون انواع مختلفی از تلسکوپ‌ها و ابزارهای پرتو ایکس به مدار پرتاب شده‌اند. از نمونه‌های برجسته آن‌ها می‌توان به رصدخانه‌های پرتو ایکس چاندرا ناسا و ایکس‌ام‌ام-نیوتن سازمان فضایی اروپا اشاره کرد که هردو در سال ۱۹۹۹ روانه فضا شدند. دانشمندان با دراختیارداشتن این‌گونه فضاپیماها، محل تولد ستارگان را درون سحابی‌های گازی آشکار و انتشار ماده تاریک را در خوشه‌های کهکشانی نقشه‌برداری کرده‌اند.

استفاده از تصویربرداری قطبش‌سنجی پرتو ایکس، آی‌اکس‌پی را از نمونه‌های نسل پیشین متمایز می‌کند. اگر تا به‌حال عینک پلاریزه به چشم زده باشید، احتمالاً می‌دانید که آن‌ها برای مسدودسازی نور افقی از شکاف‌های نازک استفاده می‌کنند؛ به‌طوری که چرخاندن آن‌ها به طرفین درعوض نور عمودی را مسدود می‌کند. همین اصل در قطبش‌سنجی پرتو ایکس به‌کار رفته است. این تکنیک به ستاره‌شناسان امکان خواهد داد تا جهت حرکت موج‌مانند ذرات پرتو ایکس را هم‌زمان با رسیدنشان رصد و جهت‌گیری میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی پیش‌رو را آشکار کنند. ستاره‌شناسان با داشتن این داده‌ها می‌توانند از پرتوهای ایکس ساطع‌شده دراثر پدیده‌های اخترفیزیکی، اطلاعات بیشتر استخراج کنند.

فضاپیمای جدید به‌جای صرفاً مشاهده پرتوهای ایکس با یک ابزار واحد، درواقع از سه تلسکوپ مجزا تشکیل شده است. آن‌ها خود هرکدام شامل ۲۴ آینه هم‌مرکز در انتهای بازویی تقریباً چهار متری هستند که درجریان هفته نخست تلسکوپ در فضا گشوده خواهد شد.

با رسیدن پرتوهای ایکس، هر تلسکوپ آن‌ها را روی سه آشکارساز در انتهای بازو متمرکز خواهد کرد. آشکارسازها هرکدام حاوی لایه‌ای ۱۰ میلی‌متری از هلیوم و گازی به نام دی‌متیل اتر یا DME هستتند. این لایه قطبش پرتوهای ایکس را که با برخورد به گاز ردپا به جا می‌گذارند، آشکار خواهد کرد.

مارتین وایسکوپف، پژوهشگر ارشد در مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا می‌گوید پیش‌تر چندین تلاش برای انجام تصویربرداری قطبش پرتو ایکس در فضا انجام شده بود. سال ۱۹۷۱، وایسکوپف در مأموریت آزمایشی موفقیت‌آمیزی مشارکت کرد که با استفاده از موشک ژرفاسنج، مشاهدات قطبش پرتو ایکس مختصر از سحابی خرچنگ در کهکشان خودمان انجام داد. اقدام بعدی، تلاش برای پرتاب قطبش‌سنجی پیشرفته‌تر به نام فضاپیمای اسپکتروم ایکس در دهه ۱۹۹۰ در شوروی بود که به‌دلیل فروپاشی این کشور به سرانجام نرسید.

آی‌اکس‌پی درحال آزمایش در تأسیسات آزمایشی بال ارواسپیس.

وایسکوپف می‌گوید «ما برای داشتن مأموریت قطبش‌سنجی مدت زیادی درانتظار بوده‌ایم.» صبر وایسکوپف و دیگر پژوهشگران در سال ۲۰۱۷ نتیجه داد؛ وقتی که ناسا آی‌اکس‌پی را به‌عنوان بخشی از برنامه کاوشگران کوچک انتخاب کرد. تلسکوپ پرتو ایکس جدید ناسا در دو سال پس از پرتاب خود، بیش از ۱۰۰ هدف کیهانی ازجمله سیاه‌چاله‌ها، ابرنواخترها و ستارگان بیگانه را رصد خواهد کرد.

یک هدف تلسکوپ، مشاهده چرخش سیاه‌چاله‌های نسبتاً کوچکی است که تقریباً ده برابر خورشید ما جرم دارند. قطبش‌سنجی پرتو ایکس قادر خواهد بود تا اثرات نسبیتی رخ‌داده در نزدیکی این سیاه‌چاله‌ها را بررسی کند. انتظار می‌رود در این نواحی فوتون‌های پرتو ایکس با سفر از میان فضا زمان که دراثر چرخش سیاه‌چاله به‌شدت دچار خمیدگی شده است، با تغییر در زاویه قطبش مواجه شوند. آدام اینگرام، اخترفیزیکدان در دانشگاه نیوکاسل انگلستان می‌گوید «برای نخستین‌بار می‌توانیم این انحرافات را اندازه بگیریم.»

آی‌اکس‌پی ستارگان نوترونی یا هسته‌های باقی‌مانده پس از فروپاشی ستارگان غول‌پیکر را نیز کاوش خواهد کرد. دانشمندان به‌ویژه به تپ‌اخترها (ستارگان نوترونی به سرعت چرخان) و مگنت‌اخترها (ستارگان به‌شدت مغناطیسی) علاقه‌مند هستند.

پژوهشگران با تمرکز بر مگنت‌اخترها امید دارند به میزان خدشه‌ناپذیری قوانین فیزیک پی ببرند. آی‌اکس‌پی قادر خواهد بود تا اثر نزدیک به این ستارگان به نام الکترودینامیک کوانتومی را بررسی کند؛ جایی که میدان‌های مغناطیسی به‌شدت قدرتمند باید سطح بالایی از قطبش را در ذرات ساطع‌شده پرتو ایکس به‌وجود آورند.

علاوه‌براین، آی‌اکس‌پی می‌تواند اطلاعاتی بیشتر درباره لحظات پس از انفجار ستارگان (ابرنواختر) به ما بدهد. داده‌های فضاپیما چگونگی تعامل مواد پرتاب‌شده از ابرنواختر با محیط میان‌ستاره‌ای اطراف را هم‌زمان با اصابت آن‌ها با یکدیگر در سرعت‌های فوق‌العاده بالا آشکار خواهد کرد.

مأموریت اصلی آی‌اکس‌پی قرار است دو سال طول بکشد؛ اما اگر ناسا مأموریت را تمدید کند، فضاپیما می‌تواند نزدیک به دو دهه دوام بیاورد. ستاره‌شناسان با داشتن زمان بیشتر می‌توانند اهداف دیگر نظیر کمان ای*، سیاه‌چاله کلان‌جرم مرکز راه شیری را مطالعه کنند.

آی‌اکس‌پی هنگام مقایسه با ابرتلسکوپ‌هایی نظیر جیمز وب ممکن است ابزاری متوسط به‌نظر آید؛ اما تلسکوپ جدید وسعت تلاش‌های دانشمندان و روش‌های بدیع به‌کاررفته برای کاوش جهانمان را برجسته می‌کند. وایسکوپف می‌گوید قطبش پرتو ایکس زمانی پنجره‌ای بسته به روی کیهان بود که اکنون گشوده شده است و با وجود آن، مجموعه‌ای از اسرار ناپیدا رمزگشایی خواهد شد.