نهاية الكون على اليسار - تم إطلاق المركبة الفضائية جايا لرسم خريطة درب التبانة

من المفترض أن تقوم مركبة فضائية أوروبية برسم خريطة لمجرة درب التبانة بدقة غير مسبوقة

في الأساطير اليونانية، جايا هي الأم العظيمة التي أنجبت الأرض والسماء والكون بأكمله. الاسم مناسب جدًا لمركبة فضائية من المفترض أن ترسم خريطة للكون بنطاق ومستوى من الدقة لا مثيل لهما. وبعد نحو عقد من بناء المركبة الفضائية، واستثمار نحو 2 مليار يورو. انطلقت، صباح اليوم الخميس، بنجاح المركبة الفضائية "غايا" على متن صاروخ "سويوز" الروسي من القاعدة الفضائية في غويانا الفرنسية.

معدات متطورة

والمركبة الفضائية التي تزن حوالي 2,000 كيلوغرام ويبلغ قطرها حوالي 10 أمتار، مجهزة بتلسكوب متطور للغاية، وهو في الواقع تلسكوب مزدوج، يحتوي أيضًا على أداة لقياس شدة الضوء بحساسية عالية للغاية. ويرتبط التلسكوب أيضًا بكاميرا ذات جودة صور تصل إلى مليار بكسل (حوالي 100 ضعف جودة كاميرا الهاتف الذكي المتطورة). ستسمح لها هذه المعدات بتصوير الأجسام الخافتة بآلاف الأمتار من قدرة العين البشرية على تمييزها، وتحديد مواقع النجوم البعيدة بدقة كبيرة. تسمح الأجهزة الإضافية الموجودة في المركبة الفضائية بقياس الأطوال الموجية للضوء المنبعث من النجوم (والتي يمكن أن توفر معلومات عن تركيبها الكيميائي وسرعة واتجاه حركتها) بالإضافة إلى سرعة دوران النجوم حول نفسها. وعلى عكس التلسكوبات الفضائية المعتادة، فهو لن يدور حول الأرض، بل حول الشمس، في مدار أوسع قليلاً من مدار الأرض (حوالي مليون ونصف كيلومتر منا). خلال خمس سنوات من التشغيل، من المفترض أن تقوم المركبة الفضائية بتصوير كل نجم من مليار نجم حوالي 70 مرة - أي حوالي 40 مليون صورة في اليوم. سيتم تحليل هذه الكمية الهائلة من البيانات من قبل فريق يضم ما لا يقل عن 500 عالم من جميع أنحاء أوروبا - ليس فقط علماء الفيزياء الفلكية، ولكن أيضًا العديد من المتخصصين في مجال الكمبيوتر والبرمجيات، الذين من المفترض أن يوفروا أدوات للتعامل مع الكميات الهائلة من المعلومات.

عمق الخريطة

وحقيقة أن جايا ستصور كل نجم عدة مرات، من نقاط مختلفة على طول مساره، ستسمح للباحثين بتحديد ليس موقعه على خريطة السماء فحسب، بل أيضًا بعده عنا، وجعل الخريطة ثلاثية الأبعاد. يقول البروفيسور شاي زوكر، من قسم الجيوفيزياء وعلوم الغلاف الجوي والكواكب في جامعة تل أبيب، وهو أحد الباحثين الذين سيشاركون: "لم نتمكن من قبل من رسم خرائط لمثل هذه الكمية من النجوم وبهذا المستوى من الدقة". في تحليل بيانات غايا. "كما هي طريقة القياسات في الفيزياء، عندما نصل إلى مستويات دقة أفضل بكثير مما كانت عليه في الماضي، فإننا عادة ما نواجه مفاجآت جديدة، تتجاوز ما أردنا في الأصل تعلمه وفهمه. إنها متعة كبيرة بالنسبة للمفاجآت التي تنتظرنا عندما نصل إلى هذه الدقة."

حل الألغاز

إن رسم الخرائط المتعمقة لمجرة درب التبانة ليس مخصصًا لاحتياجات الملاحة في مساحاتها. ومع التكنولوجيات الموجودة اليوم، لا يمكننا إلا أن نحلم بالسفر لمسافات طويلة. من المؤكد أن رسم خرائط دقيقة للسماء يمكن أن يساعد أنظمة الملاحة للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، لكن ملاحظات جايا تتعامل بشكل أساسي مع العلوم الأساسية، ويأمل الباحثون أن تلقي المعرفة الجديدة حول درب التبانة ضوءًا جديدًا على تاريخ مجرتنا، على الطرق حول تشكيلها وربما أيضًا حول مستقبلها. على أية حال، فإن الكم الهائل من البيانات التي من المفترض أن يجمعها جايا، يمكن أن يوفر معلومات لا حصر لها حول رسم الخرائط نفسه.

أولاً، يتوقع الباحثون أن يكتشفوا، بمساعدة عمليات الرصد المكثفة، العديد من الأجرام السماوية التي لم يتم التعرف عليها بعد، من المذنبات والكويكبات، إلى المجرات البعيدة والانفجارات النجمية المكثفة (المستعرات الأعظم). ويتوقع الباحثون أن القياسات الدقيقة للغاية يمكن أن توفر أيضًا تأكيدًا إضافيًا لنظرية النسبية العامة، التي تنبأ فيها أينشتاين، من بين أمور أخرى، بأن جاذبية النجوم قد تؤدي إلى انحراف أشعة الضوء عن مداراتها. والأكثر تفاؤلاً بين العلماء يتخيل أيضًا حلًا - أو على الأقل تلميحًا لحل - لغز الطاقة المظلمة: إن كوننا يتوسع بمعدل متزايد باستمرار، على الرغم من أنه وفقًا لجميع البيانات المتوفرة لدينا فيما يتعلق بكمية الطاقة المظلمة، فإن الكون يتوسع بمعدل متزايد. المادة في الكون، ينبغي في الواقع أن تتقلص. ولتسوية التناقض، يوضح العلماء أننا لا نرى سوى جزء صغير من المادة في الكون، وما لا نراه (من المفترض) يسمونه "المادة المظلمة"، والتي من المفترض أن تفسر الكتلة المفقودة، و" الطاقة المظلمة"، والتي من المفترض أن تدفع الكون إلى التوسع. ومع ذلك، وراء هذا الافتراض، لا أحد يعرف طبيعة هذه الألغاز المظلمة. قد يكون التطبيق الآخر لبيانات جايا هو اكتشاف العديد من الكواكب في الأنظمة الشمسية البعيدة.

تواضع

وبما أن شمسنا لديها كواكب يبلغ عددها ثمانية، فقد اتضح أن المزيد والمزيد من النجوم في اتساع الكون لها كواكب خاصة بها. في السنوات الأخيرة، حدد علماء الفيزياء الفلكية مئات الكواكب في الأنظمة الشمسية البعيدة، ويستمر البحث عنها بشكل مكثف. السبب الذي يجعل هذه الكواكب مثيرة للاهتمام بالنسبة لنا هو الأمل في العثور على شكل حياة آخر في مكان ما في الفضاء، ويعتقد العلماء أن فرص وجودها ستكون في مكان تكون الظروف على سطحه مماثلة لتلك الموجودة على الأرض. يكاد يكون من المستحيل اكتشاف الكواكب البعيدة عن طريق المراقبة المباشرة. وحتى لو كانت كبيرة بما يكفي، فإنها لا تزال صغيرة جدًا بالنسبة إلى شمسها، ولا ينبعث منها ضوءها. لذلك، يتم إجراء البحث الرئيسي بطريقتين. في إحداهما، يتم قياس سرعة دوران النجم (أي الشمس) بدقة كبيرة. وإذا كان لديه كواكب فإنها تنحرف قليلا عن محور دورانه حول نفسه، ويمكن قياس هذا الانحراف، ومنه يمكن حساب المسافة والحجم التقريبي للكوكب (الكواكب). وفي الطريقة الأخرى، التي استخدمها أيضا التلسكوب الفضائي "كبلر"، يتم قياس شدة الضوء لشمس معينة بدقة كبيرة، ويتم البحث عن انخفاض دوري بسيط في شدة الضوء. سيحدث مثل هذا النقصان عندما يمر الكوكب بيننا وبين الشمس، وعلى الرغم من أننا لا نستطيع رؤيته، إلا أنه يخفي عنا جزءًا صغيرًا من الضوء (يمكن أن يكون النقصان واحدًا بالمائة، أو حتى أقل). عندما بدأت مهمة جايا في التبلور، اقترح البروفيسور زوكر وطالبته البحثية (الدكتورة الآن) يفعات دزيغان طريقة لاستخدام بياناتها لتحديد الكواكب عن طريق قياس شدة الضوء. وفقًا للاقتراح، سيتم أيضًا تصوير النجوم التي صورها جايا والتي يُنظر إليها على أنها "مشبوهة" بوجود كواكب، على الفور بواسطة التلسكوبات من الأرض، وسيتيح الإسناد الترافقي للبيانات تحديد ما إذا كانت هناك بالفعل مثل هذه الكواكب هناك. تم قبول الاقتراح، واليوم يتم الانتهاء من إنشاء نوع من "الشبكة الاجتماعية" للتلسكوبات في جميع أنحاء العالم، وخاصة في المؤسسات الأكاديمية. إن استخدام شبكة كبيرة يجعل من الممكن التأكد من أنه من الممكن في أي وقت توجيه تلسكوب من الأرض في الاتجاه الذي تنظر إليه جايا، ومراقبة هذا الاتجاه لفترة متواصلة من الزمن، على الرغم من أن الأرض تدور في هذه الأثناء. يوضح زوكر: "كلما زاد عدد الكواكب التي نجدها، زادت معرفتنا حول عمليات تكوينها، وخاصة حول تكرارها". "سيسمح لنا هذا بحساب احتمالية العثور على كوكب مشابه لكوكبنا بشكل أفضل، وتركيز البحث عن أشكال الحياة في الفضاء."

لمقال سابق حول هذا الموضوع: غدًا، سيتم إطلاق المركبة الفضائية جايا إلى الفضاء، والتي من المتوقع أن تحدث ثورة في فهم المجرة