چطور می‌توانیم چیزهای نامرئی را ببینیم؟ با اقلیدس! این تلسکوپ که متعلق به سازمان فضایی اروپا است در آینده‌ای نزدیک، به فضا پرتاب می‌شود تا نقشه‌ای از جهان ترسیم کند و چیزهای ارزشمندی دربارۀ “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” کشف نماید.
به گزارش بیگ بنگ به نقل از انجمن فیزیک ایران، در حالی که “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” را بصورت مستقیم نمی‌توان رصد کرد، اما بصورت غیرمستقیم تاثیر و وجود آنها قابل بررسی است. “هِنک هوکسترا” هماهنگ‌کنندۀ علمی میان اخترشناسان اقلیدس و لایدن چگونگی انجام این کار را برای ما توضیح می‌دهد. اگر ما هرگز ماده تاریک را بصورت مستقیم ندیدیم یا آن را بررسی نکرده‌ایم چرا فرض می‌کنیم که وجود دارد؟
“هوکسترا” می‌گوید ما با سرعت ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه به‌دور مرکز کهکشان‌مان می‌چرخیم. سرعت عجیب‌وغریبی که خوشبختانه متوجه آن نیستیم. با این‌حال چیزهای عجیبی هم در جریان است. طبق آنچه در برخی ستاره‌های کهکشان خودی می‌بینیم، ستاره‌های لبه‌ی کهکشان راه‌شیری باید سرعت بسیار کمتری داشته باشند، اما با سرعت خورشید حرکت می‌کنند. و با این سرعت به بیرون کهکشان هم پرتاب نمی‌شوند. چیزی آنها را کنار هم نگه می‌دارد، “ماده تاریک” است.
“هوکسترا” می‌گوید: «در اصل فقط یک توضیح می‌تواند داشته باشد: چیزی وجود دارد که شما نمی‌توانید ببینید اما گرانش بسیار زیادی اعمال می‌کند و آن “ماده تاریک” است. شاید هم نظریه‌ی گرانش اشتباه باشد. اما همه چیز نشان می‌دهد که ماده تاریک وجود دارد، فقط ما هنوز ماهیت آن را نمی‌شناسیم. آنچه می‌دانیم این است که نور را جذب نمی‌کند و با آن برهم‌کنش ندارد. یعنی به‌معنای واقعی کلمه نامرئی است.
راز دیگر کیهان “انرژی تاریک” است. ما از سال ۱۹۹۸ می‌دانیم که انبساط کیهان شتاب‌دار است. ما نتوانسته‌ایم “انرژی تاریک” را مستقیماً کشف کنیم و به ماهیت آن پی ببریم، در عوض وجودش از روی انبساط سریع کیهان کشف شده است.
چرا به اقلیدس نیاز داریم؟
دانش ما نقص‌ها و شکاف‌هایی دارد و با رصدهای کنونی هم پر نمی‌شود. بهترین روش انجام اندازه‌گیری‌ها و بررسی‌های بهتر و دقیق‌تر است. و اینجاست که اقلیدس وارد می‌شود، طبق برنامه قرار است اقلیدس در اوایل سال ۲۰۲۳ با موشک سایوز روسی به فضا پرتاب شود. تلسکوپ اقلیدس ۴.۵ متر طول دارد، قطر آن ۳.۱ متر است و وزنی برابر ۲۱۶۰ کیلوگرم دارد. این تلسکوپ سه آینه آناستیگماتیک کورش دارد. اندازۀ آینه اولیه اقلیدس ۱.۲ متر است و از آینه‌ای سیلیکون کاربیدی دارد. «تلسکوپ نوع کورش» شکل کهکشان‌ها را در فواصل مختلف از زمین اندازه‌گیری کرده و رابطه بین فاصله و انتقال سرخ را بررسی خواهد کرد.
این تلسکوپ در فاصلۀ ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین در نقطۀ لاگرانژ ۲ مستقر خواهد شد و در طول ماموریت ۶ سالۀ خود می‌تواند یک‌سوم نقشه‌ی آسمان را ترسیم نماید. به‌این‌ترتیب می‌توانیم به پرسش‌های این‌چنینی پاسخ دهیم: ساختار کیهان تحتِ‌تأثیر گرانش چگونه است؟ توزیع کل ماده در کیهان چگونه است؟ و با گذشت زمان چه تغییری می‌کند؟ “هوکسترا” می‌گوید: پاسخِ پرسشِ آخر ما را به‌طور مستقیم به آزمودن مدل‌های انرژی تاریک می‌رساند. و ما به دنبال این هستیم که ببینیم ماده تاریک چطور کیهان را می‌پیچاند.
جهان مانند تانکر آبی است که با سکه پر شده است
اما چطور کار می‌کند؟ “هوکسترا” می‌گوید: جرم، فضا و زمان اطراف خود را منحرف می‌کند و می‌پیچاند. حتی اگر نتوانید “ماده تاریک” را ببینید می‌توانید این اثر را بررسی کنید. وی برای توضیح از یک مقایسه‌ی روشنگرانه استفاده می‌کند. این مسئله را با تانکر آبی که یک سکه درونش است مقایسه کنید. اگر به تانکر ضربه‌ای بزنید، آب موج بر می‌دارد و سکه تغییرشکل می‌یابد. عکس‌های متوالی زیادی از سکه بگیرید و ببینید که هر بار در هر عکس، سکه متفاوت از قبل دیده می‌شود.
فرض کنید سکه‌های زیادی دارید و همه آنها در اصل گرد هستند، پس به‌این‌ترتیب می‌توانید بفهمید که چقدر آب در تانکر وجود دارد. برای “ماده تاریک” هم دقیقاً به‌همین‌صورت است. “ماده تاریک” باعث می‌شود که کهکشان‌های زمینه به‌آرامی تغییرشکل دهند. با استفاده از اقلیدس می‌توانیم میانگین تغییرشکل بسیاری از کهکشان‌ها را تا جای ممکن بررسی کنیم.
هرچه بیشتر، بهتر
هرچه “ماده تاریک” بیشتری در جایی وجود داشته باشد، کهکشان‌های بیشتری تحت‌تأثیر این تغییرشکل قرار می‌گیرند. به این‌ترتیب می‌توانید توزیع “ماده تاریک” در کیهان را مشخص کنید. اما اول به تصاویر دقیق زیادی نیاز داریم. هرچه کهکشان‌های بیشتری را بررسی کنیم، نتایج اطمینان‌بخش‌تر خواهد بود. بنابراین ما دربارۀ کلان‌داده صحبت می‌کنیم، نه‌فقط به‌خاطر حجم داده‌ها بلکه به‌خاطر پیچیدگی آنها. آنچه ما طی چند روز جمع خواهیم کرد بیشتر از تعداد کل تصاویری است که تلسکوپ هابل طی ۲۵ سال جمع کرده است.
اقلیدس یک تلسکوپ فضایی نزدیک به فروسرخ است که با اندازه‌گیری اثر انتقال به سرخ کهکشان‌ها، می‌تواند وضعیت ۱۰ میلیارد سال گذشتۀ آنها را بررسی نماید، همچنین این تلسکوپ می‌تواند تاریخ انبساط کیهان و تشکیل ساختارهای کیهانی را مطالعه کند. طی زمان اقلیدس نقشه ۲ میلیارد کهکشان را تهیه می‌کند که یک پوشش داده بسیار عالی است. ناسا نیز در این ماموریت نقش دارد و آشکارسازهایی را در این تلسکوپ کار گذاشته است. این ماموریت به پاس تجلیل از ریاضیدان یونانی “اقلیدس اسکندریه‌ای” (۳۰۰ سال قبل از میلاد) که پدر علم هندسه محسوب می‌شود، « اقلیدس» نامگذاری شده است.
بزرگ‌ترین همکاری نجومی تاکنون
نه‌فقط حجم داده‌ها بزرگ است، بلکه تعداد اخترفیزیک‌دان‌هایی که در اقلیدس مشارکت دارند نیز زیاد است. این گروه با حدود ۱۵۰۰ دانشمند، مهندس و کارشناس بزرگ‌ترین گروه نجومی دنیا است. با این‌حال تعداد اخترفیزیک‌دان‌هایی که از نتایج اقلیدس بهره می‌برند بسیار بیشتر خواهد بود: در نهایت داده‌ها به‌صورت عمومی منتشر می‌شود و برای اهداف مختلفی همچون کشف دورترین اختروش‌ها و شناسایی ستارگان عظیم در کهکشان‌های نزدیک به‌کار خواهد رفت. “هوکسترا” می‌گوید: در ابتدا داده‌ها فقط در دسترس مشارکت‌کنندگان پروژۀ اقلیدس خواهد بود و پس از آن اصطلاحاً انتشار داده خواهیم داشت. برای این‌که از نتایج اولیه کار به مردم تصویری بدهیم برخی انتشارهای سریع هم خواهیم داشت.
منبع: سایت علمی بیگ بنگ