تلسکوپ بزرگ ماژلان در راه است؛ مشاهده مستقیم دنیاهای زمین‌مانند بالاخره ممکن می‌شود

تا امروز به نظر می‌رسد زمین پدیده‌ای کم‌نظیر باشد، زیرا اغلب سیاراتی که از زمان کشف نخستین سیاره فراخورشیدی در سه دهه گذشته شناسایی شده‌اند، جهان‌هایی بسیار بزرگ، داغ و عمدتاً گازی بوده‌اند. بااین‌حال، این نتیجه‌گیری بیش از آنکه واقعیت کامل کیهان باشد، بازتاب محدودیت‌های فناوری کنونی در شناسایی سیارات کوچک‌تر و سردتر است. به همین دلیل، این احتمال وجود دارد که زمین ما چندان هم منحصر‌به‌فرد نباشد.

در چند سال آینده مجموعه‌ای از رصدخانه‌های جدید قرار است این وضعیت را تغییر دهند. ازجمله این پروژه‌ها می‌توان به مأموریت پلاتو (PLATO) از آژانس فضایی اروپا که برای اوایل سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده و آریِل (ARIEL) که برای سال ۲۰۳۱ در نظر گرفته شده، اشاره کرد. مأموریت پلاتو وظیفه کشف سیارات جدید را بر عهده دارد، در حالی که آریِل تمرکز خود را بر بررسی دقیق‌تر جو سیارات شناخته‌شده می‌گذارد.

ماکسیمیلیان گونتر از آژانس فضایی اروپا در گفت‌وگو با مجله آی‌اف‌ال ساینس توضیح داده است: «پلاتو مأموریتی پیشگامانه است که نه‌تنها سیارات فراخورشیدی جدید، به‌ویژه سیارات هم‌اندازه و هم‌جرم زمین با مدارهایی مشابه یک سال زمینی را پیدا می‌کند، بلکه اطلاعاتی درباره سن ستارگان و خود این سیارات نیز در اختیار ما قرار می‌دهد.»

عکس‌برداری مستقیم از سیاره‌های فراخورشیدی تا حد زیادی به کمک «تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان» در صحرای آتاکامای شیلی محقق خواهد شد. این رصدخانه زمینی توسط کنسرسیومی شامل ۱۶ مؤسسه پژوهشی از هفت کشور درحال ساخت است. آینه اصلی آن ۲۵٫۴ متر قطر خواهد داشت و از هفت قطعه دایره‌ای بزرگ تشکیل می‌شود. قدرت تفکیک این تلسکوپ حدود ۱۰ برابر تلسکوپ فضایی هابل و حدود چهار برابر تلسکوپ فضایی جیمز وب خواهد بود.

ساخت تلسکوپ تنها بخشی از ماجراست. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در رصدهای زمینی، وجود جو زمین است. هرچند این جو برای زندگی ضروری است، برای تلسکوپ‌ها مشکل ایجاد می‌کند، زیرا آشفتگی‌های هوا باعث انحراف در نور ورودی و تار شدن تصویر می‌شود.

برای مقابله با این مشکل از فناوری اپتیک تطبیقی استفاده می‌شود. در این روش، رایانه‌های بسیار سریع به همراه آینه‌های انعطاف‌پذیر به‌طور مداوم شکل آینه را تنظیم می‌کنند تا اثرات آشفتگی جوی جبران شود. یکی از ابزارهای کلیدی تلسکوپ ماژلان در این زمینه، سامانه‌ای به نام جی‌مگ‌آئو-ایکس (GMagAO-X) است.

در سامانه جی‌مگ‌آئو-ایکس، تعداد خیلی زیادی قطعه کوچک (بیش از ۲۱هزار محرک) وجود دارد که هر کدام می‌توانند بخش‌های آینه را با دقت بسیار بالا جابه‌جا کنند. این قطعات خیلی سریع (بیش از ۲۰۰۰ بار در ثانیه) کار می‌کنند تا تغییرات لحظه‌ای شکل آینه را اصلاح کنند. هدف این کار این است که لرزش‌ها و آشفتگی‌های جو زمین تصویر را خراب نکند و آینه همیشه «درست و دقیق» تنظیم بماند. سامانه همچنین به کروناگراف (تاج‌نگار) مجهز است که نور شدید ستاره را مسدود می‌کند تا بتوان نور ضعیف بازتاب‌شده از سیارات اطراف آن را مشاهده کرد.

ربکا برنستاین، دانشمند ارشد پروژه تلسکوپ ماژلان و اخترشناس مؤسسه کارنگی، در‌این‌باره گفته است: «جی‌مگ‌آئو-ایکس قادر خواهد بود تصاویر مستقیم از سیارات بگیرد و حتی حرکت آن‌ها را به دور ستارگانشان مشاهده کند. برای نخستین بار می‌توانیم سیارات هم‌اندازه زمین را به‌صورت مستقیم ببینیم.»

ابزار دیگری به نام جی-سی‌ال‌ای‌اف نیز برای تحلیل طیفی نور طراحی شده است. این ابزار به دانشمندان کمک می‌کند ترکیب شیمیایی، جرم و ویژگی‌های سیارات احتمالی را بررسی کنند و همچنین در مطالعه اجرام فراتر از کهکشان راه شیری نیز کاربرد دارد.

در سوی دیگر، تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ اروپایی که توسط رصدخانه جنوبی اروپا ساخته می‌شود، آینه‌ای به‌مراتب بزرگ‌تر با قطر ۳۹٫۳ متر خواهد داشت. با‌این‌حال، این تلسکوپ ابزار مشابه جی-سی‌ال‌ای‌اف را در برنامه اولیه خود ندارد.

برنستاین در این زمینه توضیح داده است: «جی-سی‌ال‌ای‌اف تنها طیف‌نگار نوری با وضوح بسیار بالا است که در دهه نخست بهره‌برداری از سه تلسکوپ بسیار بزرگ برنامه‌ریزی شده است. این ابزار می‌تواند جرم سیارات هم‌اندازه زمین را در خارج از منظومه شمسی اندازه‌گیری کند و حتی به دنبال نشانه‌های زیستی مانند اکسیژن در جو آن‌ها بگردد.»

حتی پیش از آغاز به کار تلسکوپ ماژلان، انتظار می‌رود کشفیات مهمی انجام شود. از جمله این کشفیات می‌توان به بررسی جو سیارات با تلسکوپ فضایی جیمز وب و همچنین شناسایی تعداد زیادی سیاره احتمالی با تحلیل‌های جدید داده‌های ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران اشاره کرد.

همزمان، حجم داده‌های نجومی نیز به‌سرعت درحال افزایش است. رصدخانه ورا روبین هر شب صدها هزار تا میلیون‌ها رویداد آسمانی را ثبت خواهد کرد و تلسکوپ‌هایی مانند ماژلان می‌توانند این پدیده‌های کم‌نور را با دقت بیشتری دنبال کنند.

در مجموع، رصدخانه‌های فعلی نگاه ما به سیارات فراخورشیدی را تغییر داده‌اند، اما نسل جدید آن‌ها می‌تواند این مسیر را متحول‌تر کند و ما را به کشف جهان‌هایی شبیه زمین نزدیک‌تر سازد.