تلسکوپ گایا در تلاش برای دست یافتن به نقشه کامل آسمان

تصویرسازی: تلسکوپ گایا اطلاعات اساسی درباره راه شیری در اختیار ما می‌گذارد.بی بی سی: تلسکوپ گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا به‌تازگی آخرین مجموعه داده‌های خود را ارسال کرده است. این تلسکوپ در حال تهیه بزرگ‌ترین مجموعه اطلاعات درباره منابع نور در آسمان است.

این تلسکوپ در حال تبدیل شدن‌ به ابزار اکتشافی بی‌سابقه‌ای‌ است.

گایا اطلاعات مربوط به ستاره‌ها، سیارک‌ها، کهکشان‌های دور و درخشان و هر چه قابل دیدن است را اندازه‌گیری می‌کند.

گایا تا امروز توانسته موقعیت نزدیک به دو میلیارد جسم آسمانی را نقشه‌برداری کند و به‌تازگی این قابلیت را پیداکرده است که عناصر تشکیل‌دهنده آن‌ها را هم شناسایی کند.

پروفسور نیک والتون از دانشگاه کمبریج و عضو تیم دانشمندان گایا به بی‌بی‌سی گفت: «در ابتدا می‌توانستیم با دقت محل نقاط نورانی را مشخص کنیم اما الآن می‌توانیم به همان دقت بگوییم نقاط نورانی چه هستند.»

تلسکوپ گایا که متعلق به آژانس فضایی اروپا (ای اس ای) است در سال ۲۰۱۳ به فضا پرتاب شد و میلیون‌ها کیلومتر دورتر از کره زمین در فضا قرار گرفت.

این تلسکوپ تا حدی شبیه یک کلاه سیلندری چرخان است. گایا در حالی دور خور می‌چرخد با کمک دوربین بسیار دقیق ساخت بریتانیا که عکس‌هایی باکیفیت میلیون پیکسلی می‌گیرد، هر آنچه در اطراف می‌درخشد یا حرکت می‌کند را با دقت خارق‌العاده‌ای رصد می‌کند.

رصد کردن دقیق گایا برای اندازه‌گیری دقیق فاصله اجسام بسیار اهمیت دارد. گایا می‌تواند حرکت‌های بسیار جزئی این اجسام را درحالی‌که دور خورشید می‌چرخد ثبت کند. گایا برای این محاسبات از روش دقیقی از مثلثات استفاده می‌کند که آن را در ابعاد بسیار وسیع، برای محاسبه نزدیک به ۱.۸ میلیارد ستاره در سطح کهکشان راه شیری به کار می‌برد.

  *  درحالی‌که کره زمین دور خورشید می‌چرخد، به نظر می‌رسد ستاره‌هایی که نزدیک‌تر هستند در خلاف جهت ستاره‌های ثابتی که در فاصله دورتری قرار دارند، حرکت می‌کنند.

 *   ازآنجایی‌که ما فاصله کره زمین با خورشید را میدانیم، با اندازه‌گیری اختلاف زاویه می‌توانیم فاصله با ستاره موردنظر را اندازه‌گیری کنیم.

*    اما این اختلاف زاویه رقم بسیار کوچکی است. کمتر از یک ثانیه قوسی (معادل یک سه هزار شش‌صدم یک درجه) برای نزدیک‌ترین ستاره‌ها است. معادل ۰.۰۵ درصد قطر کامل ماه.

*    گایا بی‌وقفه در حال ثبت مشاهدات است تا درصد اشتباه در محاسبات را تا حد ۷ میکروثانیه قوسی برای روشن‌ترین ستاره‌ها پایین بیاورد.

    زاویه اختلاف‌منظر همچنین برای ثابت کردن محل دیگر نقاط نورانی هم استفاده می‌شود. شیوه‌های غیرمستقیم‌تر ازجمله روش نردبانی برای اندازه‌گیری فواصل فوق‌العاده دور به کار می‌روند.

گایا در مجموعه داده‌هایی که در ماه دسامبر ۲۰۲۰ منتشر کرد، اطلاعاتی حاوی نور و رنگ این ستاره‌ها هم به دست آورده بود.

در آخرین داده‌های ارسال‌شده اطلاعات طیف‌سنجی هم مشاهده می‌شود.

طیف‌سنجی، نور منعکس‌شده از ستاره‌ها را به رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن‌ها تجزیه می‌کند. با کمک این اطلاعات می‌توان خصوصیات شیمیایی، دما، توده، سن و سرعت اجسام موردمطالعه را به دست آورد.

این اطلاعات به دانشمندان پروژه گایا کمک کرده است بتوانند در مورد گروه عمده‌ای از ستارگان- حدود ۳۳ میلیون ستاره- تخمین بزنند با چه سرعتی به سمت کره زمین حرکت می‌کنند یا از آن دور می‌شوند.
عناصر موجود در ستارگان: رنگ می‌تواند میزان فلزات موجود در ستارگان را نشان بدهد. هرچه ستاره‌ای قرمزتر باشد از جهت فلزات غنی‌تر استاگر این اطلاعات را با آنچه از قبل درباره حرکت این اجسام در آسمان فهمیده بودیم ترکیب کنیم می‌توانیم رفتار سه‌بعدی این ستاره‌ها را به‌طور کامل بفهمیم.

این اطلاعات به دانشمندان دید عمیق‌تری درباره ساختار کهکشان راه شیری و تغییرات آن درگذشته و آینده خواهد داد.

داده‌های گایا تابه‌حال اطلاعاتی در این موارد فراهم کرده است:

 *   دو میلیارد منبع نوری که اغلب ستاره هستند اما شامل اجسام دیگری در منظومه شمسی و همین‌طور فراتر از کهکشان راه شیری می‌شوند.

*    جزییات طیف‌سنجی که دما، ترکیب شیمیایی، توده و سن حدود ۱۰۰ میلیون جسم فضایی

*    حدود ۱.۹ میلیون اختروش: کهکشان‌های بسیار دوردستی که سیاه‌چاله‌هایی در مرکز آن‌ها نور شدید از خود ساطع می‌کنند.

*    ۱۵۶ هزار سیارک که اهمیت آن در مطالعه منشأ آن‌ها است و همین‌طور بررسی احتمال بر خودشان با کره زمین.

با اطلاعات سه‌بعدی که درباره این ستاره‌ها و بعضی از آن‌ها که در کهکشان آندرومدا در نزدیکی ما قرار دارند به دست آورده‌ایم، می‌توانیم ایده بهتر و دقیق‌تری از اینکه چه زمانی توده این کهکشان با کهکشان ما یکی خواهد شد پیدا کنیم. احتمالاً در چندین میلیارد سال آینده این اتفاق خواهد افتاد.

یکی از غیرمنتظره‌ترین کشفیات داده‌های اخیر این است که گایا توانایی اخترلرزه‌شناسی هم دارد. به این معنی که می‌تواند حرکات و لرزه‌های بسیار ظریف سطح ستاره‌ها را هم ثبت کند. این اطلاعات به دانشمندان کمک می‌کند اندازه و سن این ستاره‌ها را تخمین بزنند.

پروفسور کانی آرتس از کی یو اون در بلژیک می‌گوید: «زلزله‌های سطح ستاره‌ها اطلاعات فراوانی درباره آن‌ها به ما می‌دهند. خصوصاً درباره سازوکار درونی آن‌ها. داده‌های گایا معدن باارزشی از داده‌های لرزه‌نگاری ستارگان در اختیار ما قرار داده است.»
گایا می‌تواند ستارگانی که از ما دور می‌شوند (نقاط روشن عکس) و ستارگانی که به ما نزدیک می‌شوند (نقاط تیره) را نشان بدهدهر بار گایا آخرین مجموعه داده‌هایش را می‌فرستد (این سومین بسته اطلاعاتی است)، بلافاصله ماینرهای گروه‌های فضا شناسی در نقاط مختلف جهان دست‌به‌کار استخراج آن‌ها می‌شوند.

بعضی از گروه‌ها مقاله‌های عملی در دست چاپ دارند و تنها به داده‌های گایا نیاز دارند تا مطلب خود را کامل کنند.

برای گروه‌های تحقیقاتی که باهم رقابت دارند، همیشه مسابقه‌ای در جریان است که کدام می‌تواند مطلبش را زودتر منتشر کند.

یکی از موضوعات پرطرفدار محققان، جستجو ستاره‌هایی با سرعت زیاد است. ستاره‌هایی که سرعتی حدود صدها کیلومتر در ثانیه دارند.

دکتر تیمو پروستی که عضو گروه دانشمندان گروه گایا است می‌گوید: «محتمل‌ترین سناریو درباره سرعت زیاد این ستاره‌ها این است که باید جایی نزدیک مرکز کهکشان باشند. چون از جهت فیزیکی تنها در مرکز کهکشان امکان ایجاد چنین افزایش سرعتی وجود دارد.»

«تا اینجا این ستاره‌های پرسرعت بیشتر کاندیدا بوده‌اند چون دقت گایا هنوز در حدی نیست که بتوان به‌طور کامل و قطعی آن‌ها را تشخیص داد اما مطمئن هستم ستاره شناسان با پیدا کردن جواب سؤال‌هایشان به سراغ داده‌های جدید گایا خواهند رفت.»

یکی دیگر موضوعات پرطرفدار که محققان برای آن به سراغ داده‌های گایا خواهند رفت این است که آیا ستاره‌ها حاوی عناصری سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم هستند یا اینکه توخالی‌اند.

ستاره‌هایی که میزان فلزات آن‌ها کم است برای محققان بسیار جالب‌اند چون احتمالاً این ستاره‌ها عمر بسیار زیادی دارند و شاید جز اولین ستاره‌هایی باشند که در کنار هم قرارگرفته‌اند و کهکشان راه شیری را شکل داده‌اند.
نقشه‌برداری از غبار: بستر کهکشان غبارآلودترین قسمت آن (قسمت‌های سیاه و قرمز) و بخش‌های بالا و زیر آن غبار کمتری دارند (قسمت‌های آبی)پروژه تلسکوپ گایا فقط ۸ سال است که شروع‌شده است. داده‌هایی که هفته گذشته ارسال شد نتیجه تنها ۳۴ ماه از دوران فعالیت علمی این تلسکوپ است.

هنوز داده‌های حدود ۵ سال فعالیت این تلسکوپ باید پردازش شوند.

گایا قرار است تا سال ۲۰۲۵ آسمان را اسکن کند. احتمالاً در اواخر این دهه یا اول دهه ۲۰۳۰ تمام داده‌های این کاوش برای عموم قابل‌دسترسی خواهد بود.

پروفسور جری گیلمور از دانشگاه کمبریج به بی‌بی‌سی می‌گوید: «در این وقت اضافه چه چیز به دست می‌آید؟ قدر مسلم میزان دقت بالا خواهد رفت و از عدم قطعیت داده‌ها کم خواهد شد. اما مفیدترین محصول این وقت اضافی افزایش حساسیت داده‌ها در مورد عوامل و اجسام در حال تغییر است.»

« این افزایش دقت بخصوص در بررسی نوسان ستاره‌ها بسیار مهم است چون به ما می‌گوید چه سیاره‌های دیگری در دور آن‌ها در حال حرکت هستند.»

«اگر شما به‌اندازه یک سال داده داشته باشید فقط می‌توانید سیاره‌هایی که بسیار به ستاره‌ها نزدیک هستند را شناسایی کنید.»

«اما بعد از ده سال مشاهده و بررسی داده‌ها می‌توانید سیاره‌ها دورتر از ستاره مرکزی و خانواده اطراف یک ستاره را هم شناسایی کنید.»

گایا تا آخر مأموریتش احتمالاً ده‌ها هزار سیاره راه شیری را شناسایی کرده است.