استخدام تلسكوب عملاق للبحث عن كواكب جديدة شبيهة بالأرض

في كل عشر سنوات، يقوم الفلكيون والفلكيون الفيزيائيون الأميركيون بنشر تقرير جديد يتضمن توجهات العقد الجديد لأبحاث الفلك والفيزياء الفلكية. واليوم، قامت الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب بنشر أحدث هذه التقارير، والذي يحدد مساراً جديداً في الاستكشاف الفضائي العصري.

يحمل هذا المسح العشري اسم "أسترو 2020" (Astro2020)، وقد صِيغ بالاعتماد على المئات من التقارير الأولية وبضع سنوات من النقاشات بين أكثر من 13 لجنة فرعية. ويتحدث التقرير المكون من 600 صفحة عن ثلاث أولويات علمية أساسية للعقد المقبل، ويوضح الأسباب التي تستوجب على الولايات المتحدة الاستثمار في مشروعين كبيرين: تلسكوب ماجلان العملاق وتلسكوب الثلاثين متراً. ويقول التقرير إن المشروعين سيخفقان على الأرجح دون تمويل أميركي فدرالي كبير، ولكنه لا يوضح مقدار الاستثمارات الجديدة المطلوبة.

وتقول غابرييلا غونزاليس، وهي أستاذ في الفيزياء والفلك في جامعة لويزيانا الحكومية، وعضو لجنة توجيه التقرير، إن التقرير يقدم خطة قابلة للتنفيذ وتأخذ بعين الاعتبار التكاليف والدعم المجتمعي.

ونقدم بعضاً من أهم النقاط الواردة في التقرير.

3 أولويات علمية أساسية منها البحث عن كواكب جديدة شبيهة بالأرض

سيسر الكثير من الخبراء لمعرفة أن الاهتمام السابق بأنظمة الكواكب الخارجية لن يتلاشى قريباً. حيث يمثل اكتشاف الكواكب الشبيهة بالأرض خارج نظامنا الشمسي وتوصيفها أحد الأولويات العلمية الأساسية المعلنة في تقرير هذه السنة.

وعلى الرغم من أن الكواكب الخارجية كانت أحد المواضيع المفضلة للنقاش لأكثر من عقدين، فإن هذه الجهود الجديدة ستركز بشكل خاص على البحث عن كواكب صالحة للسكن. فقد أدت الحياة على الأرض إلى تغييرات جذرية في بنية الغلاف الجوي، ويرغب الباحثون بالبحث عن آثار مشابهة في أماكن أخرى لتحديد ما إذا تمكنت كواكب أخرى من تطوير المكونات المناسبة لظهور الأشكال الحياتية المعقدة.

وباستخدام الرصد الطيفي، والذي يدرس كيفية تفاعل الضوء والمادة، سيبدأ الفلكيون الآن بدراسة الأغلفة الجوية لكواكب كبيرة وحارة بحثاً عن أدلة على وجود آثار حيوية، أو أدلة على وجود الحياة على كواكب أخرى.

أما الأولوية الثانية التي أعلن عنها التقرير، فهي محاولة فهم ما حدث خلال اللحظات الأولى من الكون بإجراء دراسات دقيقة حول طبيعة الثقوب السوداء، والأقزام البيضاء، والانفجارات النجمية. وعبر مشاريع جديدة، مثل إطلاق الهوائي الفضائي لقياس التداخل بالليزر، وهو مسبار فضائي مُقترح يمكن أن يكشف ويقيس الأمواج الثقالية، يمكن للباحثين في هذا المجال مساعدة العلماء على اكتشاف نماذج فيزيائية جديدة وتعزيز فهمنا للقياسات الفلكية.

وتتلخص الأولوية الثالثة بالتركيز على دراسة أصول وتطور المجرات، وتحديد التداخلات والترابطات بين هذه الأنظمة الفلكية. ويرغب الباحثون على وجه الخصوص باستخدام الرصد الطيفي لدراسة البنى المتعددة التي تتألف منها البيئات المحيطة بالمجرات.

طريقة جديدة للتخطيط للبعثات

يقول تقرير اللجنة أيضاً إن "ناسا" (NASA) يجب أن تطلق برنامجاً جديداً لتغيير طريقة التخطيط للمشاريع وتطويرها.

تقول غونزاليس: "بدلاً من عملية الاقتراح والموافقة على بعثات تستغرق سنوات عديدة، فإننا نقترح على ناسا بناء خط أطلقنا عليه اسم برنامج إنضاج تكنولوجيا وبعثات المراصد الكبيرة، وذلك لتصميم وتطوير التكنولوجيا للبعثات قبل أن تحوز على الموافقة".

وسيعمل هذا البرنامج على تطوير التكنولوجيا بشكل مسبق قبل عدة سنوات من احتمال الموافقة عليها في إطار أي بعثة فضائية، لإتاحة عمليات تدقيق في المراحل المبكرة مع تقييمات أخرى أثناء سير المشروع. عادة ما تبدأ العملية عند اقتراح البعثة، ولكن هذا البرنامج يهدف إلى تقليل الوقت بين الاقتراح والإطلاق إلى النصف.

ونظراً لما يتطلبه تطوير فكرة بعثة من وقت وتكاليف، كما يشير التقرير، فإن مقاربة جديدة يمكن أن تساعد على زيادة عدد المشاريع الضخمة التي يمكن لناسا أن تعمل عليها في نفس الوقت. وتضيف غونزاليس قائلة إن البت بانطلاق هذه البعثات أو موعد انطلاقها ليس هو المسألة الأساسية. بل توفير الموارد والدعم المناسبين بأسرع وقت ممكن.

وستكون البعثة الأولى في البرنامج الجديد عبارة عن تلسكوب فضائي يعتمد على عمليات تصوير عالية التباين لتوفير بيانات جديدة حول الكواكب الخارجية، بما يتوافق مع أولويات أسترو 2020. ويتميز التلسكوب الجديد بأنه أضخم من تلسكوب هابل الفضائي بفارق كبير، وسيكون قادراً على رصد الكواكب الأقل سطوعاً من نجمها بعامل يبلغ على الأقل 10 مليارات. وسيؤدي هذا إلى تغيير جذري في طريقة دراسة الفلكيين للكون المعروف.

وتبلغ القيمة التقديرية للمشروع حوالي 11 مليار دولار، وإذا وافقت ناسا عليه، فلن يتم تحديد موعد إطلاق قبل بدايات الأربعينيات من هذا القرن.

عمليات الرصد الأرضية

أما بالنسبة لعمليات الرصد الأرضية، فإن توصية اللجنة الأساسية هي مواصلة الاستثمار في برنامج التلسكوب فائق الضخامة الأميركي، والذي يتكون حالياً من ثلاثة عناصر: تلسكوب ماجلان العملاق في تشيلي، وتلسكوب الثلاثين متراً في هاواي، والمختبر الوطني لأبحاث الفلك البصري وتحت الأحمر التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم، والموجود في أريزونا.

كما ينصح أسترو 2020 أيضاً بالاستعاضة عن مصفوفة كارل جانسكي فائقة الضخامة ومصفوفة الخط القاعدي فائقة الضخامة بالمصفوفة فائقة الضخامة من الجيل الجديد، وهو مرصد راديوي يعمل بدرجة حساسية أعلى بكثير، ومن المفترض أن يتم بناؤه بحلول نهاية هذا العقد.

ويقول التقرير إن نجاح كل من هذه المشاريع أمر أساسي لتحقيق آمال الولايات المتحدة في الاحتفاظ بموقعها في صدارة الدراسات الفلكية الأرضية.

تقول غونزاليس إنها تأمل بأن تقرير هذه السنة سيقود إلى اكتشافات جديدة تتجاوز الأوساط العلمية. وتضيف: "هذا المجتمع لا يتألف من الفلكيين فحسب، بل هو مؤلف من الفلكيين والناس الذين يستفيدون من الفلك أيضاً".