تد

تلسکوپ جدید ممکن است بتواند مبدا جهان هستی را برای ما آشکار کند

جهان هستی کجا و چگونه آغاز شد؟ گروهی از اخترشناسان با نگاه کردن به دوردست‎ها تا جایی که تلسکوپ جدید امکان می‎دهد، به دنبال یافتن پاسخ هستند. وندی فریدمن، سرپرست ساخت تلسکوپ عظیم ماژلان در آمریکای جنوبی؛ در TEDGlobal با ما است و دید خیره کننده‎ای از اکتشافاتی را که تلسکوپ ماژلان ممکن خواهد کرد، به ما ارائه می‎دهد.

متن سخنرانی – تلسکوپ جدید ممکن است بتواند مبدا جهان هستی را برای ما آشکار کند

زمانی که ۱۴ سال داشتم، به علوم علاقه‎ مند بودم– مجذوب آن بودم و برای آموختن اشتیاق داشتم. و در دبیرستان یک معلم علوم داشتیم که همیشه می‎گفت، “دخترها لازم نیست به درس گوش کنند.” دلگرم کننده بود، بله. (خنده) من تصمیم گرفتم که گوش نکنم– ولی تنها به همان یک درس. خوب، اجازه دهید شما را به رشته کوه آند در شیلی ببرم، ۵۰۰ کیلومتر، ۳۰۰ مایل در شمال شرق سانتیاگو جایی بسیار دورافتاده، خشک و بسیار زیبا است و چیز زیادی در آنجا وجود ندارد.

در آنجا کرکس‎ها و رطیل‎ها زندگی می‎کنند، و شب هنگام، زمانی که روشنایی به تیرگی می‎گراید، یکی از تاریک ترین آسمان‎های زمین پدیدار می‎شود. کوهستان، مکانی جادویی است. آنجا ترکیب بی نظیری از قله‎ای دورافتاده و تجهیزات بسیار پیچیده وجود دارد. و نیاکان ما، تا آنجا که تاریخ ثبت شده‎ای وجود دارد، در حال نگریستن به آسمان شب و تعمق در منشا آفرینش بوده‎اند.

و نسل ما، به هیچ وجه از آنها مستثنا نیست. تنها مشکل اینجا است که در زمان ما آسمان شب با نور خیره کننده شهرها مسدود شده است. و بنابراین، ستاره شناسان برای مشاهده و مطالعه کیهان به این قله‎های بسیار دورافتاده می‎روند. پس تلسکوپ‎ها پنجره‎های ما به سوی کیهان هستند. ابدا اغراق نیست اگر بگوییم که نیم کره جنوبی آینده اختر شناسی در قرن ۲۱ام است.

هم اکنون دسته‎ای تلسکوپ در رشته کوه آند در شیلی موجود هستند، و به زودی تلسکوپ‎های جدیدی با توانایی‎های هیجان انگیز به آنها افزوده خواهند شد. دو گروه بین‎المللی تلسکوپ‎های عظیم را نصب خواهند کرد که مانند چشمان ما، به امواج نور حساس هستند. تلسکوپ‎های تحقیقاتی وجود خواهند داشت که هر چند شب یک بار آسمان را رصد خواهند کرد.

تلسکوپ‎های رادیویی در آنجا خواهند بود، که به امواج رادیویی با طول موج بالا حساس هستند. و در نهایت، تلسکوپی در فضا قرار خواهد گرفت که جانشین تلسکوپ هابل خواهد بود؛ و نام آن تلسکوپ جیمز وب است، و در سال ۲۰۱۸ ارسال خواهد شد. ماهواره‎ای به نام TESS برای کشف سیاره‎های خارج از منظومه شمسی ارسال خواهد شد.

در ده سال گذشته، من رهبری گروهی را بر عهده داشتم– یک کنسرسیوم– گروهی بین المللی، برای ساخت چیزی که در نهایت بزرگترین تلسکوپ نوری موجود خواهد بود. نام آن تلسکوپ عظیم ماژلان و یا به اختصار GMT است. این تلسکوپ آینه‎هایی با قطر ۸/۴ متر خواهد داشت– هر کدام از آینه‎ها. تقریبا معادل ۸ فوت است.

بنابراین از صحنه اینجا بزرگتر خواهد بود– شاید تا ردیف چهارم برسد. هر کدام از هفت آینه این تلسکوپ تقریبا به قطر ۸ متر خواهند بود. که روی هم رفته، قطر تلسکوپ متشکل از این هفت آینه ۲۴ متر خواهد بود. خوب، در واقع به اندازه کل این سالن. کل تلسکوپ تقریبا ۴۳ متر ارتفاع خواهد داشت، و دوباره، از آنجا که در ریو هستیم، بعضی از شما مجسمه عظیم مسیح را دیده‎اید.

از نظر ارتفاع ابعاد آن قابل مقایسه است؛ البته، کمی از تلسکوپ کوتاه‎تر است. از نظر ابعاد با مجسمه آزادی قابل مقایسه است. و قرار است در محفظه‎ای با ۲۲ شبکه قرار بگیرد– به ارتفاع ۶۰ متر. اما ساختمان غیر معمولی برای حفاظت از تلسکوپ است. پنجره‎ای گشوده به آسمان خواهد داشت، تا قادر باشد به سمت آسمان قرار گرفته و به آسمان نگاه کند، و در واقع برروی پایه چرخش می‎کند.

یک ساختمان ۲٫۰۰۰ تنی چرخان. وضوح تلسکوپ عظیم ماژلان ۱۰ برابر تلسکوپ فضایی هابل خواهد بود. ۲۰ میلیون بار از چشم انسان حساس تر خواهد بود. و برای اولین بار، قادر به کشف حیات در سیاره‎های خارج از منظومه شمسی خواهد بود. به ما امکان خواهد داد تا به اولین تشعشع در کهکشان نگاه کنیم– در واقع، سپیده دم جهان هستی.

سپیده دم کیهانی. این تلسکوپی است که ما را قادر می‎سازد تا به عقب بنگریم و کهکشان‎ها را در زمانی که در واقع درحال شکل گیری بودند، ببینیم. اولین سیاهچاله‎ها در جهان، اولین کهکشان‎ها. اکنون، برای هزاران سال، به مطالعه کیهان پرداخته‎ایم، و به دنبال جایگاه خود در جهان هستی بوده‎ایم.

یونانیان باستان بر این باور بودند که زمین مرکز جهان هستی است. پانصد سال بعد، کوپرنیک جایگاه زمین را تغییر داد، و خورشید را در قلب کیهان نهاد. و ما در طول قرن‎ها، از زمانی که گالیله، دانشمند ایتالیایی، در واقع با یک تلسکوپ کوچک ۵ سانتی‌متری رو به سمت آسمان نهاد، آموخته‎ایم که هر بار تلسکوپ بزرگتری ساخته‎ایم، چیزهایی درباره جهان هستی دریافته‎ایم، و بدون استثناء، کشفهای جدیدی کرده‎ایم.

در قرن بیستم دریافتیم که جهان در حال انبساط است و منظومه شمسی ما در مرکز این انبساط قرار ندارد. اکنون می‎دانیم که جهان هستی از ۱۰۰ میلیارد کهکشان تشکیل شده که در محدوده دید ما قرار دارند، و هرکدام از آنها ۱۰۰ میلیارد ستاره در خود دارند. و ما اکنون درحال مشاهده عمیق‎ترین تصویر کیهان هستیم که تا کنون گرفته شده است.

این تصویر توسط تلسکوپ فضایی هابل و با چرخاندن تلسکوپ به جایی که قبل از ارسال هابل قسمتی خالی تلقی می‎شد ثبت شده است. و اگر بتوانید این قسمت کوچک را تصور کنید، یک پنجاهم اندازه قرص ماه کامل است. پس اگر بتوانید ماه کامل را تصور کنید. و ۱۰٫۰۰۰ کهکشان در این تصویر دیده می‎شوند. و ضعف این تصاویر و ابعاد کوچکشان ای حقیقت را نشان می‎دهد که در واقع این کهکشان‎ها بسیار دور از ما در فاصله‎های پهناوری قرار دارند.

و ممکن است هر کدام از این کهکشان‎ها چند میلیارد و یا چند صد میلیارد ستاره را در خود جای داده باشند. تلسکوپ‎ها مانند ماشین‎های زمان هستند. هرچه بیشتر به فضاهای دوردست نگاه می‎کنیم در زمان بیشتر به عقب خواهیم رفت. و آنها مانند سطلهای نور هستند– در واقع، آنها نور را جمع می‎کنند.

پس هر چه سطل بزرگتر باشد، هرچه آینه بزرگتری داشته باشیم، نور بیشتری را می‎توانیم ببینیم، و دوردست‎های دورتری را خواهیم دید. خوب، ما در قرن اخیر دریافتیم که چیزهای عجیبی در فضا هستند– سیاهچاله‎ها. همین طور دریافتیم که ماده تاریک و انرژی تاریک وجود دارند اما قابل رویت نیستند. خوب، الان در واقع درحال مشاهده تصویری از ماده تاریک هستید.

(خنده) شما متوجه شدید. همه متوجه نکته نمی‎شوند. (خنده) خوب ما از جه راهی متوجه وجود ماده تاریک شدیم — نمی‎توانیم آن را ببینیم — اما به دلیل گرانش، کشش غیرقابل انکاری وجود دارد. اکنون ما به بیرون نگاه می‎کنیم، و دریایی از کهکشانها را می‎بینیم که در جهانی در حال انبساط قرار دارند.

کاری که خود من انجام می‎دهم اندازه گیری میزان انبساط جهان است، و یکی از پروژه‎هایی که در دهه ۹۰ به انجام رساندم استفاده از تلسکوپ هابل برای اندازه گیری سرعت انبساط دنیا بود. اکنون می‎توانیم تا ۱۴ میلیارد سال پیش را دنبال کنیم. در طول زمان یاد گرفته‎ایم که هر ستاره داستان مربوط به خود را دارد؛ آنها متولد می‎شوند، میانسالی دارند و حتی بعضی از آنها مرگ‎های دراماتیکی دارند و پس از آن از خاکستر آن ستاره‎ها، ستاره‎های جدیدی زاده می‎شوند و ما می‎بینیم که بیشتر آنها سیاره‎هایی دارند که به دورشان می‎گردند.

و یکی از نتایج بسیار شگفت آور در ۲۰ سال گذشته، کشف سیاره‎هایی است که به دور سایر ستاره‎ها می‎گردند. به آنها سیارات فرا خورشیدی می‎گویند. و تا سال ۱۹۹۵، ما از وجود هیچ سیاره دیگری غیر از آنها که به دور خورشید ما می‎چرخند، آگاه نبودیم. اما امروز، در حدود ۲٫۰۰۰ سیاره دیگر کشف شده‎اند که ما می‎توانیم آنها را شناسایی کرده و جرم آنها را اندازه بگیریم.

۵۰۰ عدد از آنها در منظومه‎های چند سیاره‎ای قرار دارند. و ۴٫۰۰۰ تای دیگر– و هنوز در حال افزایش– از سیارات چرخان به دور سایر ستاره‎ها وجود دارند. آنها از گونه‎های متفاوتی هستند. بعضی مانند مشتری سیاراتی داغ هستند، گونه‎های دیگر یخی هستند، جهان‎های آبی وجود دارند و سیارات سنگی دیگری مانند زمین وجود دارند که “فوق زمین” نامیده می‎شوند، و سیارات دیگری هستند که جهان‎های الماسی دانسته شده‎اند.

خوب، می‎دانیم که حداقل یک سیاره وجود دارد که در آن حیات جریان دارد و آن زمین ما است. حتی سیاراتی کشف شده‎اند که به دور دو ستاره چرخش می‎کنند. دیگر این یک مسئله علمی تخیلی نیست. خوب، ما می‎دانیم که در سیاره خودمان حیات وجود دارد، ما گونه‎ی پیچیده‎ای از حیات را شکل داده‎، و اکنون به دنبال ریشه‎های خویشیم.

و بر اساس آنچه کشف کرده‎ایم، عده‎ی زیادی گمان می‎کنند که احتمالا میلیون‎ها — یا شاید صدها میلیارد– سیاره دیگر وجود دارد که به اندازه کافی به ستاره خود نزدیک‎اند– و دقیقا در فاصله‎ای قرار دارند– که آب به شکل مایع می‎تواند در انها وجود داشته باشد وشاید بتوانند از وجود حیات پشتیبانی کنند.

خوب ما از این احتمالات شگفت زده هستیم، این احتمالات بزرگ، و نکته جالب این است که تا ده سال آینده، تلسکوپ ماژلان قادر خواهد بود طیف جوی آن سیاره‎ها را مطالعه کند، و مشخص کند که برای وجود حیات مناسب هستند یا نه. خوب، پروژه GMT چیست؟ یک پروژه‎ی بین المللی است. استرالیا، کره جنوبی در آن سهیم هستند و از آنجا که در ریو هستیم، خوشحالم که جدید ترین عضو این پروژه برزیل است.

(تشویق) همچنین تعدادی از موسسات آمریکایی در آن سهیم هستند، از جمله دانشگاه هاروارد، مؤسسات اسمیتسونین و کارنگی، و دانشگاههای آریزونا، شیکاگو، تگزاس-آستین وتگزاس A&M. همچنین کشور شیلی در پروژه سهیم است. خوب، ساختن و قرار دادن آینه‎ها درست در جای مناسب در نوع خود بسیار جالب است.

تکه‎های بزرگ شیشه را بردارید، و آنها را در کوره‎ای که خود در حال چرخش است ذوب کنید این عملیات زیر زمین فوتبال دانشگاه آریزونا انجام می‎گیرد. در زیر ۵۲٫۰۰۰ صندلی انجام می‎شد. هیچ کس از آن اطلاع نداشت. و در واقع آنجا یک دیگ چرخان وجود دارد. آینه‎ها رها می‎شوند تا به آهستگی خنک شوند، و پس از آن با دقت بالایی جلا داده می‎شوند.

و خوب، اگر بخواهید متوجه دقت بالای این آینه‎ها شوید، ناهمواری‎ها بر روی آینه، در تمام ۸ متر به اندازه کمتر از یک میلیونیوم یک اینچ هستند. خوب، می‎توانید تصور کنید؟ وای! (خنده) یک پنج هزارم ضخامت یک تار مو، در کل ۸ متر. این دستاوردی عظیم است. ما را به دقتی که به آن نیاز داریم خواهد رساند.

خوب، این دقت بالا چه کمکی به ما می‎کند؟ خوب تلسکوپ GMT، اگر قادر به تصور آن باشید– اگر یک سکه در دست بگیرم، که از قضا یک سکه دارم، و به تصویر روی آن نگاه کنم، از اینجا آن را می‎بینم نوشته روی سکه، چهره روی آن را هم می‎بینم. به نظرم حتی در ردیف جلو هم نمی‎توانید آن را ببینید. اما اگر از تلسکوپ ماژلان استفاده کنیم، از تمام قطر ۲۴ متری آن که بزرگتر از این سالن خواهد بود، و ۳۰۰ کیلومتر آن را دورتر قرار دهیم، مثلا اگر در سائو پاولو بود هم می‎توانست این چهره را ببیند.

این نتیجه دقت بسیار بالا و قدرت آن است. و اگر ما– (تشویق) اگر فضانوردی به کره ماه سفر کند، ۴۰۰٫۰۰۰ کیلومتر دورتر از ما، و یک شمع روشن کند — تنها یک شمع — بوسیله تلسکوپ ماژلان قادر به تشخیص آن خواهیم بود. بسیار شگفت انگیز. این تصویری شبیه سازی شده از خوشه‎ای در یک کهکشان نزدیک است.

“نزدیک” از نظر اخترشناسی، همه چیز نسبی است ده‎ها میلیون سال نوری آن‎سوتر. این احتمالا شکل این خوشه است. به آن چهار نقطه نورانی نگاه کنید، و حالا آن را با تصویری از تلسکوپ هابل مقایسه کنید. جزئیات ضعیفی را مشاهده می‎کنید که در حال نمایان شدن هستند. و در نهایت — و چقدر دراماتیک — این چیزی است که تلسکوپ ماژلان خواهد دید.

خوب، دوباره به آن تصاویر نگاه کنید. این تصویری است که بوسیله قذرتمند ترین تلسکوپ حال حاضر دیده می‎شود، و دوباره، این چیزی است که تلسکوپ ماژلان خواهد دید. دقت بسیار بالا. خوب، در چه نقطه‎ای قرار داریم؟ ما هم اکنون قله کوه را در شیلی آماده کرده‎ایم. آنجا را منفجر کردیم. اولین آینه را امتحان کردیم و جلا دادیم.

آینه‎های دوم و سوم را قالب ریزی کرده‎ایم. و در حال شروع قالب ریزی آینه چهارم هستیم. تعداد زیادی مصاحبه در سال جاری داشتیم، هیئت‎های بین المللی با ما مصاحبه کردند، و گفتند، “آماده مرحله ساخت و ساز هستید.” و ما برنامه داریم که این تلسکوپ را اول با همین چهار آینه بسازیم. می‎خواهیم به سرعت وارد مرحله تحقیقات شویم، و شروع به جمع آوری داده‎های علمی کنیم — چیزی که ما اخترشناسان به آن “اولین پرتو” می‎گوییم، در سال ۲۰۲۱.

و کل تلسکوپ در میانه دهه آینده به اتمام خواهد رسید، با تمام هفت آینه. بنابراین، ما آماده‎ایم تا به جهان دوردست بنگریم، به سپیده دم کیهان. قادر خواهیم بود که سایر سیارات را با جزئیات دقیق مطالعه کنیم. اما برای من، هیجان انگیز ترین نکته در ساخت تلسکوپ ماژلان امکان کشف چیزهایی است که هیچ ایده‎ای درباره آنها نداریم– حتی تصور آن را هم نمی‎کنیم، چیزهای کاملا جدید.

و امیدوارم با ساخت تجهیزاتی از این دست، الهام بخش زنان و مردان جوانی باشیم تا برای دستیابی به ستاره‎ها تلاش کنند. بسیار متشکرم. آبریگادو. (تشویق) برونو جیوسانی: متشکرم، وندی. همینجا باش، چون یک سوال از تو دارم. تو به تجهیزات دیگری اشاره کردی. خوب تلسکوپ ماژلان در حال افراشته شدن است همین طور آلما و سایرین در شیلی و همین طور جاهای دیگر، مثل هاوایی.

این یک همکاری، یا کامل کردن یکدیگر است و یا یک رقابت؟ می‎دانیم که در سطح سرمایه گذاری رقابت وجود دارد اما در مورد خود علم چطور؟ وندی فریدمن: از نظر علمی، آنها مکمل هم هستند. تلسکوپ‎هایی که در فضا هستند، آنهایی که روی زمین قرار دارند، تلسکوپ‎ها با ظرفیت‎های طول موج متفاوت، حتی تلسکوپ‎های مشابه، با تجهیزات متفاوت — همگی به نقاط مختلفی از پرسش ما نگاه دوخته‎اند.

پس زمانی که دیگر سیارات را کشف کنیم، می‎توانیم آن مشاهدات را با هم مقایسه کنیم، می‎توانیم اتمسفرها را تشخیص دهیم، و با دقت بسیار بالا به آسمان نگاه کنیم. پس، آنها در جهت کمال هم کار می‎کنند. درباره سرمایه گذاری حق با تو است، رقابت وجود دارد؛ اما از نظر علمی، در جهت تکامل هستیم.

ب ج : ممنون از تو، وندی، که به TEDGlobal آمدی. و ف : متشکرم.

۹ / ۱۰۰
دکمه بازگشت به بالا