تأثیرگذارترین تلسکوپ‌های تاریخ؛ از تلسکوپ گالیله تا جیمز وب

یکی از تأثیرگذارترین دانشمندان تاریخ کارش را با تلسکوپی کوچک و دست‌ساز آغاز کرد. ماه مه سال ۱۶۰۹ میلادی (۹۸۸ خورشیدی)، گالیله باخبر شد که دانشمندی هلندی به‌نام هانس لیپرشی تلسکوپ کوچکی را به‌نام خود ثبت کرده است. او با الهام از اختراع لیپرشی، تلسکوپی با بزرگ‌نمایی ۲۰ برابر ساخت و آن را به‌سمت آسمان نشانه گرفت.

اولین جرمی که او با تلسکوپش به آن چشم دوخت ماه بود. گالیله توانست از نزدیک دره‌ها و برخی کوه‌های سطح ماه را مشاهده کند. دومین هدف او اما جایی بود که بزرگترین کشف دنیای نجوم در آن روزگار را رقم زد.

در ۷ ژانویه سال ۱۶۱۰ میلادی (۱۷ دی‌ماه ۹۸۹ خورشیدی)، گالیله در حال رصد سیاره مشتری بود که متوجه ۳ جسم نورانی ثابت در اطراف سیاره شد و فهمید این ۳ جسم که ۶ روز بعد ۴ تا شدند نه‌تنها ثابت نیستند، بلکه در مدارهای معین دور سیاره غول‌پیکر در حال گردش‌اند. آن اجسام قمرهای مشتری بودند، قمرهایی که بعدها قمرهای گالیله‌ نام گرفتند.

یافته‌های گالیله اولین شواهد تجربی انکارناپذیر در تأیید نظریه کوپرنیک، اخترشناس لهستانی، درباره وضعیت زمین و خورشید بودند. تا پیش از کوپرنیک، به‌مدت هزاران سال نظریه زمین مرکزی بطلمیوس نظریه غالب کیهان‌شناسی بود. طبق این نظریه، زمین در مرکز عالم قرار گرفته و سایر اجرام در مدارهای مشخصی به دور آن در گردش بودند.

با نظریات کوپرنیک و مشاهدات گالیله، این نظریه برای اولین بار به چالش کشیده شد. در نهایت مشاهده‌های گالیله سرآغازی بر تغییر نگرش انسان به جایگاه خود در جهان هستی شد.

۲. تلسکوپ آینه‌ای نیوتن

بسیاری از ما اسحاق نیوتن را با ماجرای معروف درخت سیب، قانون گرانش و قوانین سه‌گانه‌اش می‌شناسیم. اما نیوتن در طول عمر پربارش خدمات علمی مهم دیگری نیز داشته است. یکی از آنها ساخت یک تلسکوپ آینه‌ای کارآمد بود.

تا اواسط قرن ۱۷ میلادی، پرسشی بحث‌برانگیز بین منجمان مختلف بود: «چرا لبه‌های تلسکوپ‌های ما هنگام رصد اجرام مختلف،‌ نورهای رنگی مشاهده می‌شود؟» نیوتن با بررسی این پدیده اولین کسی بود که متوجه «انحراف رنگی» شد. او با استفاده از یک منشور، نور خورشید را به رنگ‌های سازنده‌اش تجزیه کرد.

چندین منجم و سازنده تلسکوپ کوشیدند مشکل انحراف رنگ را حل کنند که در کار رصد اختلال ایجاد می‌کرد. آنها تلاش می‌کردند با استفاده از آینه‌ها نور رسیده از اجرام را در یک نقطه متمرکز کنند تا دیگر نیازی به استفاده از عدسی‌های شیشه‌ای نباشد. تلاش‌های آنها چندان ثمربخش نبود چراکه در آن دوران، ساخت دستی آینه‌های سهموی برای جمع‌کردن نور در یک نقطه کار راحتی نبود.

خلاقیت نیوتن به کمک آمد. او از آینه‌ای کروی استفاده کرد که ساختش راحت‌تر بود. این ترفند نیوتن جواب داد و مشکل انحراف رنگی حل شد، هرچند مشکل دیگری به‌نام «انحراف کروی» به وجود آورد. این مشکل مانع از جمع‌شدن یکنواخت نور در یک نقطه و شکل‌گیری تصویر شفاف می‌شد. نیوتن برای حل این مشکل از یک آینه ثانویه استفاده کرد که کار مشاهده را برای چشم آسان‌تر می‌کرد.

در نهایت تلسکوپ ابتکاری نیوتن مبنایی برای ساخت تلسکوپ‌های کوچک و بزرگ تا به امروز شده است.

۳. تلسکوپ فضایی هابل

قرن‌هاست که منجمان از دریچه تلسکوپ‌های کوچک و بزرگ خود به فضا می‌نگرند، اما همه این تلسکوپ‌ها روی سطح زمین یا بر بلندی قله‌ها قرار گرفته‌اند. رصد آسمان از زمین دشواری‌های خاص خودش را دارد، از جمله:

• شرایط متغیر جوی؛
• مولکول‌های هوا که گاهی به ذرات نور رسیده از سایر اجرام برخورد کرده و آنها را پراکنده می‌کنند؛
• آلودگی نوری.

منجمان همواره در آرزوی مکانی برای رصد راحت و دقیق آسمان بودند تا اینکه در سال ۱۹۹۰ میلادی (۱۳۶۸ خورشیدی) به آرزوی خود رسیدند. سازمان فضایی ایالات متحده (ناسا) با همکاری سازمان فضایی اروپا، اولین تلسکوپ فضایی بشر به‌نام هابل را به فضا پرتاب کردند.

طی ۲۲ سال گذشته، هابل نگاه ما به جهان را بارها متحول کرده است. میلیون‌ها تصویر بی‌نظیر گرفته‌شده با این تلسکوپ هزاران بار در مقاله‌های اخترشناسان، کیهان‌شناسان، فیزیک‌دانان و سایر دانشمندان به کار رفته‌اند. برخی از تصاویر زیبا و معروف هابل نیز بین عموم مردم شهرتی برای خود دست‌وپا کرده‌اند. همه اینها به‌لطف یک آینه سهموی به‌قطر ۲٫۴ متر رقم خورده است.

بی‌شک تا به امروز، هابل تأثیرگذارترین تلسکوپ ساخت دست بشر است. البته هابل پایان کار نیست چراکه کنجکاوی بشر سیری‌ناپذیر است.

۴. تلسکوپ فضایی جیمز وب

هابل چنان موفق بود که بشر را به فکر ساخت تلسکوپ‌های فضایی بزرگ‌تر انداخت. یکی از آنها که به‌تازگی به فضا پرتاب شده تلسکوپ فضایی جیمز وب است. ما می‌خواهیم با این تلسکوپ به سال‌های اولیه پیدایش کیهان سفر کرده و به شکل‌گیری کهکشان‌ها، ستاره‌ها و سیاره‌ها بنگریم.

جیمز وب در مقایسه با هابل غولی بزرگ است. آرایه شش‌ضلعی آینه‌های طلااندودش ۳ برابر بزرگ‌تر از آینه تلسکوپ هابل است. در ضمن، جایگاه فعالیت جیمز وب در مقایسه با جایگاه هابل بسیار دورتر از زمین است. همه اینها به دلیل این است که جیمز وب قرار است چیزهایی را ببیند که هابل یا نمی‌توانست ببیند یا به‌سختی می‌توانست ببیند.

آینه جیمز وب تنها بخش منحصربه‌فرد این تلسکوپ نیست. پرده‌های محافظ این تلسکوپ که هرکدام به‌اندازه یک زمین تنیس هستند آن را سرد و پشت به خورشید نگاه می‌دارند. این کار برای آن است که نور خورشید ذره‌ای مزاحم کار تلسکوپ نشود. با همه این فناوری‌های خاص، هزینه ساخت این تلسکوپ طی ۲ دهه گذشته به حدود ۹میلیارد دلار رسید که آن را به یکی از گران‌ترین ابزارهای علمی ساخت بشر تبدیل کرده است.

باید منتظر ماند و دید که طی ماه‌های آینده و پس از شروع کار جیمز وب چه تصاویر شگفت‌انگیزی از این شاهکار مهندسی به دست خواهد آمد.

۵. تلسکوپ‌های بسیار بزرگ روی زمین

هرچه تلسکوپ‌ها بزرگ‌تر باشند، کارایی بیشتری دارند. آینه بزرگ‌تر یعنی جمع‌آوری بیشتر ذرات نور. اما مشکلی بزرگ سال‌ها ساخت تلسکوپ‌های بزرگ روی زمین را ناممکن می‌کرد. وقتی ابعاد آینه بیشتر از ۳ تا ۴ متر شود، حرکت دائم مولکول‌های هوا باعث پراکندگی نور و کج‌ومعوج‌شدن تصویر می‌شود. در سال ۱۹۹۱ میلادی، رصدخانه جنوب اروپا با ابداع روشی به‌نام اپتیک تطبیقی توانست بر این مشکل غلبه کند. دیگر مانع بزرگ ساخت تلسکوپ‌های غول‌پیکر برداشته شده و پرسش این بود: «چقدر می‌توانید آینه بزرگ‌تری بسازید؟»

در حال حاضر دو پروژه ساخت تلسکوپ غول‌پیکر در جهان در جریان است که در اواسط تا اواخر همین دهه به بهره‌برداری می‌رسند.

۱. تلسکوپ ۳۰متری (TMT)

این تلسکوپ با آینه ۳۰متری در جزایر هاوایی در حال ساخت است و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۲۷ چشم بزرگ خود را به روی کیهان باز کند.

۲. تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (E-ELT)

تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی که پروژه‌ای مشترک است، آینه‌ای به‌قطر ۳۹ متر دارد و در شیلی در حال ساخت است. پیش‌‌بینی‌ها حاکی از آغاز به کار آن در سال ۲۰۲۵ هستند.

ساخت یکپارچه آینه‌هایی به این ابعاد ممکن نیست. از این رو آینه‌های این دو تلسکوپ با الهام از فناوری ساخت جیمز وب به‌صورت آینه‌های شش‌ضلعی کوچک‌تر ساخته می‌شوند. این آینه‌ها کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و یک آرایه تشکیل می‌دهند.

تلسکوپ‌هایی که کمتر می‌شناسید

همان‌طور که چشم تنها راه کسب اطلاعات از پیرامون ما نیست، تلسکوپ‌های نوری هم تنها شیوه نگریستن به جهان نیستند. ما می‌توانیم به صداهای رسیده از جهان نیز گوش دهیم. همچنین می‌توانیم چیزهای نادیدنی رسیده از کیهان را نیز با کمک تلسکوپ‌های خاص ببینیم.

۱. تلسکوپی برای دیدن خورشید

نگاه‌کردن به خورشید برای چشم‌های ما ممکن نیست. از سوی دیگر تلسکوپ‌های نوری نیز اغلب شب‌ها فعالیت خود را آغاز می‌کنند. می‌توان با روش‌هایی غیرمستقیم با کمک تلسکوپ‌های نوری خورشید را رصد کرد، اما این شیوه کافی نیست. پس ما برای مطالعه دقیق‌تر خورشید نیازمند ابزارهای خاصی هستیم.

در سال ۱۹۹۵ میلادی، ناسا با همکاری آژانس فضایی اروپا تلسکوپی را به فضا فرستاد که نامش رصدخانه خورشیدی (SOHO) بود. این تلسکوپ که در طول ۲۵ سال گذشته چشم و گوش ما در برابر خورشید بوده است، داده‌های بسیار ارزشمندی درباره ساختار دورنی خورشید‌ و فعالیت‌های آن مانند طوفان‌های خوشیدی به ما ارائه کرده است.

۲. تلسکوپ‌های رادیویی؛ گوش‌های زمین

همان‌طور که گفته شد، ما می‌توانیم به صدای کیهان نیز گوش دهیم. این کار با کمک ابزارهایی به‌نام تلسکوپ‌های رادیویی صورت می‌گیرد. تلسکوپ رادیویی یک بشقاب ماهواره‌‌ای بزرگ است که امواج الکترومغناطیسی رسیده به زمین از فضا را دریافت و تجزیه‌وتحلیل می‌کند.

بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی زمین در سال ۱۹۶۳ میلادی (۱۳۴۱ خورشیدی) در پورتوریکو ساخته شد. این بشقاب ۳۰۵متری در ابتدا قرار بود در صورت بروز جنگ، موشک‌های شلیک‌شده به‌سمت ایالات متحده از سوی شوروی را شناسایی کند. اما در سال ۱۹۶۷ میلادی، به بنیاد ملی علوم واگذار شد. از آن به‌بعد، تلسکوپ آرِسیبو فعالیت علمی خود را آغاز و به گوش زمین تبدیل شد.

این تلسکوپ پس از ۵۷ سال فعالیت، در اواخر سال ۲۰۲۰ بر اثر سانحه سقوط کابل‌ها و آسیب‌دیدن بشقابش تعطیل شد.

بعد از آرِسیبو، آرایه‌ای از ۲۸ تلسکوپ‌ رادیویی (Y) شکل در ایالت نیومکزیکوی ایالات متحده بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی جهان است که همچنان به فعالیت خود ادامه می‌دهد.

شما چقدر درباره رازهای کیهان کنجکاوید؟ به نظر شما این تلسکوپ‌ها چه نقشی در کشف این اسرار داشته‌اند یا خواهند داشت؟