تلسکوپ هابل چگونه از اعماق جهان عکاسی کرده است؟

دانشمندان سناریوی بسیار جالبی ارائه کرده اند؛ تصویربرداری عمق آسمان در جایی که ما تنها در حال گردش و گردش و گردش هستیم و دریافت فوتون‌هایی که از جای دوری می‌آمدند، منجر به این شد که هابل، با کیفیت بالایی دورترین‌ها مکان‌ها را رصد کند. تصویربرداری عمقی‌ای که هابل به آن دست یافته است باعث شد که ما توانستیم درست، لبه‌ی جهان را ببینیم، سیزده و نیم میلیارد سال نوری.

به گزارش گروه وب گردی خبرگزاری صدا و سیما، دانشمندان سناریوی بسیار جالبی ارائه کرده اند؛ تصویربرداری عمق آسمان در جایی که ما تنها در حال گردش و گردش و گردش هستیم و دریافت فوتون‌هایی که از جای دوری می‌آمدند، منجر به این شد که هابل، با کیفیت بالایی دورترین‌ها مکان‌ها را رصد کند.

هابل می‌تواند هر چیزی را که تا لبه‌ی جهان قرار دارد رصد کند. چیزی حدود ۱۳.۵ میلیارد سال نوری. تلسکوپ هابل نه اینگونه طراحی شده بود و نه کسی فکرش را می‌کرد که بتواند دور دست‌ترین نقاط عالم را رصد کند، اما به سبب تجهیزات پیشرفته‌ای که توانسته‌ایم هابل را به آن‌ها مجهز کنیم و همچنین به خاطر نبوغ دانشمندان مان به چیزی که در حال حاضر در اختیار داریم، رسیده‌ایم.

دانشمندان سناریوی بسیار جالبی ارائه کرده اند؛ تصویربرداری عمق آسمان در جایی که ما تنها در حال گردش و گردش و گردش هستیم و دریافت فوتون‌هایی که از جای دوری می‌آمدند، منجر به این شد که هابل، با کیفیت بالایی دورترین‌ها مکان‌ها را رصد کند. تصویربرداری عمقی‌ای که هابل به آن دست یافته است باعث شد که ما توانستیم درست، لبه‌ی جهان را ببینیم، سیزده و نیم میلیارد سال نوری.

---

تلسکوپ فضایی هابل فروردین ماه سال ۱۳۷۰ در مدارش حول محور زمین قرار گرفت. هابل هزاران عکس شگفت انگیز به زمین ارسال کرده است. هر عکسی داستان خودش را دارد، ولی یکی از بی نظیرترین عکس‌های هابل، در سال ۱۳۷۴ گرفته شده است. این عکس که غیر رسمی ثبت شده تقریبا حاوی کل تاریخچه‌ی عالم و البته اولین در نوع خودش است.
تصویر «میدان ژرف هابل» (Hubble Deep Field: HDF) عکسی عجیب و حاصل پردازشی غیر عادیست. اخترشناسان معمولا از تلسکوپ هابل برای رصد اجرام خاصی که شناخته شده هستند، استفاده می‌کنند.

«شما میخوای یک ستاره رو رصد کنی؟ بسیار خوب، شما میدونی میخوای روی کدوم ستاره مطالعه کنی. شما تلسکوپو روی ستاره‌ی موردنظر تنظیم میکنی.»

او رابرت ویلیامز است که در سال ۱۳۷۲ هدایت کننده تیم تلسکوپ فضایی هابل شد. او بود که تصمیم گرفت تا تصویر میدان ژرف هابل را با نشانه روی به سوی نقطه‌ای که در واقع هیچ جرم خاصی در آن نبود، تهیه کند.

رابرت ویلیامز: «کاری که ما کردیم بر خلاف روند عادی بود. ما تلاش کردیم قسمت‌های تصادفی‌ای از آسمان را، که قبلا رصد نشده بودند، طبقه بندی کنیم» آن‌ها می‌خواستند تلسکوپ هابل را در چگونگی رصد کهکشان‌های بسیار دور امتحان کنند. با این حال آن‌ها نمی‌دانستند که چه خواهند دید. زمان خوبی برای امتحان چیز‌های جدید نبود.

«بعد از صرف ۲ میلیارد دلار در طی ۱۲ سال، این خیلی بده که به اشتباه بسیار بزرگ پیش اومده»
تیم هابل همچنان در حال بازسازی وجهه و آبروی از دست رفته تلسکوپشان بودند، زیرا به دلیل ایرادی که در آینه‌ی اصلی تلسکوپ بود در طی سه سال پس از پرتاب، عکس‌های تاری به دست می‌آمد.

رابرت ویلیامز: «ما از جوک ها، روزنامه ها، کاریکاتور‌های سیاسی و همون طور که میدونی برنامه جانی کارسون خیلی لطمه خوردیم. ناسا برای خرابکاری بزرگی که توی یه پروژه‌ی گرون انجام داده بود، مضحکه‌ی خاص و عام شد.»

ناسا فضانوردانی را به ماموریت پنج روزه ای، برای نصب ماژول فرستاد تا مشکل را رفع کند؛ و این راه حل کار کرد! بنابراین تیم رابرت ویلیامز سال ۱۳۷۴، رصد‌های عمق آسمان را برنامه ریزی کردند. آن‌ها به خاطر هدفی، تصمیم گرفتند تلسکوپ را به سمت مکانی مشخص تنظیم کنند. هدف این بود که فرای کهکشان خودمان را ببینیم؛ بنابراین نیاز بود نقطه‌ای را انتخاب کنند که از صفحهی کهکشان راه شیری، دور و عاری از هر جرم شناخته شدهی بزرگی در خوشه‌های کهکشانی نزدیک باشد.
آن‌ها نمی‌خواستند هیچ چیز روشنی در محدوده‌ی مورد نظر باشد. برای رصد پیوسته یک مکان مشخص، نیاز است که رصدخانه در محلی ثابت باشد، اما تلسکوپ فضایی هابل تقریبا یک ساعت و سی دقیقه طول می‌کشد تا یکبار دور زمین گردش کند و در واقع هیچگاه ثابت نیست آن‌ها ناحیه‌ای بالای صورت فلکی دب اکبر را انتخاب کردند، محلی تاریک، دور از توجه‌ها-حفره‌ای در عالم! میدان دید انتخاب شده بسیار کوچک بود. اخترشناسان اندازه‌ی ظاهری اجرام در آسمان را با درجه‌ی قوسی اندازه گیری می‌کنند و یک درجه‌ی قوسی را به ۶۰ قسمت تقسیم می‌کنند که هر قسمت یک دقیقه‌ی قوسی نامیده میشود.

از زمین، قطر ظاهری ماه حدود نیم درجه قوسی یا به طور معادل ۳۰ دقیقهی قوسی دیده میشود. این در حالی است که ناحیه‌ای که هابل می‌توانست عکسبرداری کند، حدود ۶.۲ دقیقه‌ی قوسی است.

رابرت ویلیامز: «این ناحیه کمی بزرگتر از محدوده ایه که سر گرد سوزن ته گرد میتونه آسمان رو بپوشونه در حالی که سوزن را با دستی کاملا کشیده دور از بدنتون نگه داشتید.»

رصد‌ها در چهار طول موج مختلف نور، در تاریخ ۲۷ آذر ۱۳۷۴ شروع شد؛ و ۱۰ روز پس از آن، تلسکوپ هابل از آن ناحیه‌ی کوچک، ۳۴۲ عکس گرفت.
رابرت ویلیامز: «زمانی که داده‌های خوبی بدست آوردیم، کمی آرامش پیدا کردیم، اما باید تصاویر بیشتری را ثبت و پردازش می‌کردیم تا اینکه روز دهم متوجه شدیم واقعا کار بزرگی انجام داده ایم.»

در عکسی که به دست آمد تعدادی ستاره‌ی نزدیک نیز دیده میشود، ولی اجرام بسیار زیاد دیگری شامل نقاط آبی رنگ کوچکی در عکس وجود داشت. همه‌ی آن‌ها کهکشان بودند. نور‌های ثبت شده در عکس میدان ژرف هابل، از کهکشان‌های گوناگونی رسیده بود که هر کدام در فاصله‌ای متفاوت از ما قرار داشتند.

این کهکشان‌ها دورترین نمونه‌هایی بودند که تا آن زمان رصد شده بود و این عکس آن‌ها را در مراحل بسیار ابتدایی تکامل شان نشان می‌داد، ۱۲ میلیارد سال قبل. یعنی فقط ۵.۱ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ! انگار که می‌توانستید تلسکوپی روی زمین قرار دهید و از مصر باستان عکسی بگیرید که در پس زمینه اش یک نئاندرتال و دورتر از آن یک دایناسور قرار داشته باشد. این تیم پژوهشی دو سال بعد، از نقطه‌ی کوچک دیگری در نیمکره‌ی جنوبی آسمان، عکس برداری کردند.
رابرت ویلیامز: «ما میخواستیم بدونیم آیا این اتفاق عادی بوده یا نه؛ بنابراین نقطه‌ی دیگه‌ای رو انتخاب کردیم، چون شما نمی‌دونید شاید اون نقطه‌ی قبلی به کمی عجیب بوده پس ما با خودمون فکر کردیم لازمه که دوباره این رصد رو تکرار کنیم.»

مجموعه‌ی داده‌ها افزایش می‌یابد و به کمک آن تعداد کهکشان‌ها تخمین زده می‌شود. این داده‌ها کمک میکند تا نظریه از ته-به-سر تشکیل کهکشان‌ها مورد تأیید قرار گیرد که می‌گوید کهکشان‌ها در ابتدای تحولشان، کوچک و بی شکل بودند.

یکی از مهمترین میراث‌های تصویر میدان ژرف هابل، این است که فرهنگ اخترشناسی را تغییر داد.

رابرت ویلیامز: «تا این زمان، اخترشناسی به این معنی بود که داده‌ها را می‌گرفتند و پیش خودشون نگهش میداشتند تا زمانی که به طور کامل آنالیزش میکردن و این مالکیت معنوی بر داده‌ها و نتایجشون بود.»

ویلیامز و تیمش به جای پنهان کردن اکتشافاتی که در داده‌ها نهفته بود، آن‌ها را دسته بندی کرده و سریع به طور گسترده در جامعه‌ی علمی منتشر کردند. این مقاله صد‌ها بار مورد ارجاع قرار گرفته است.

رابرت ویلیامز: «امروزه خیلی رایجتر شده که رصد‌های جالب توجهی انجام میشه و داده‌ها در دسترس عموم قرار میگیره؛ حتی با این وجود که ممکنه حق داشته باشند برای زمان مشخصی داده هاشون رو منتشر نکنند».

با سپاس از مأموریت‌های سرویس‌دهی تلکسوپ هابل که دوربین‌های پیشرفته تری نصب کردند و از آن زمان هابل تصویر‌هایی میدان ژرف تری گرفته است و داده هایش هم در دسترس عموم قرار گرفته است.

رابرت ویلیامز: «من فکر میکنم تصویر میدان ژرف هابل باعث حرکت رو به رشدی در دانش و فهم بشریت شد.»