فناوری

بلندپروازی در فضا: ماموریت جدید ناسا برای کشف خارق‌العاده‌ترین اجرام کیهان

کاوشگر قطب‌سنجی پرتو ایکس ناسا یا رصدخانه فضایی «IXPE» که با همکاری آژانس فضایی ایتالیا به فضا پرتاب می‌شود، اولین ماموریت فضایی است که به اندازه‌گیری میزان قطبش پرتوهای ایکس از خارق‌العاده‌ترین اجرام جهان – بقایای ابرنواخترها، سیاهچاله‌های کلان پرجرم و ده‌ها مورد پرانرژی دیگر – می‌پردازد.

IXPE در ۳ دسامبر با موشک فالکون ۹ از مرکز فضایی «کندی» ناسا در فلوریدا به فضا پرتاب شد. این موشک دقیقا مطابق برنامه‌ها عمل کرد. ۳۳ دقیقه پس از پرواز، جداسازی فضاپیما انجام شد و تقریبا یک دقیقه بعد، IXPE در ارتفاع تقریبی ۳۷۲ مایلی (۶۰۰ کیلومتری) وارد مدار خود به دور استوای زمین شد. حدود ۴۰ دقیقه پس از پرتاب، اپراتورهای ماموریت اولین داده‌های مسافت‌سنجی فضاپیما را دریافت کردند.

«مارتین ویسکوپف» محقق اصلی IXPE در مرکز پرواز فضایی «مارشال» ناسا در «هانتسویل آلاباما» و استاد دانشگاه کلمبیا در نیویورک گفت: « این احساس غیرقابل توصیفی است که ببینید چیزی که دهه‌ها روی آن کار کرده‌اید، واقعی شده و به فضا می‌رود.»

ویسکوپف ایده این فضاپیما را مطرح کرده بود و از دهه ۱۹۶۹ – زمانی که دانشجوی فوق لیسانس بوده است – آزمایش‌های مهمی را در نجوم پرتو ایکس انجام داده است. او که در راه‌اندازی و توسعه رصدخانه پرتو ایکس چاندرا نیز نقش مهمی را ایفا کرده است – او رهبری پروژه را به عهده داشت – ادامه داد: «این تازه شروعی برای IXPE است. کار زیادی در پیش داریم. آنچه ما برای آن بسیار هیجان‌زده هستیم، اعتبارسنجی مدل‌های نظری با داده‌هایی است که توسط این تلسکوپ قرار است بدست آوریم.»

IXPE دارای سه تلسکوپ فضایی پیشرفته با آشکارسازهای ویژه حساس به قطبش است.

هر تلسکوپ شامل مجموعه‌ای از آینه‌های استوانه‌ای و یک آشکارساز حساس است. آینه‌ها پرتوهای ایکس را از اجرام آسمانی جمع‌آوری می‌کنند و آن‌ها را روی آشکارسازهایی متمرکز می‌کنند که تصویری از پرتوهای ایکس ورودی می‌سازند و سپس قطبش را اندازه می‌گیرند.

اشعه ایکس نوعی نور پرانرژی است. این اشعه از مکان‌هایی سرچشمه می‌گیرد که ماده در شرایط حادی قرار دارد – برخوردهای شدید، انفجارهای عظیم، دمای ۱۰ میلیون درجه، چرخش‌های سریع و میدان‌های مغناطیسی قوی. اشعه ایکس اطلاعات دقیقی در مورد پدیده‌های قدرتمندی که آن‌ها را تولید می‌کنند، حمل می‌کند. اما جو زمین مانع از رسیدن پرتوهای ایکس کیهانی به زمین می‌شود. بنابراین لازم است آن‌ها را به کمک تلسکوپ در فضا – تلسکوپی که قادر باشد قطبش را اندازه‌گیری کند- مورد بررسی قرار دهیم.

قطبش یک خاصیت نور است که سرنخ‌هایی از محیطی که نور از آن سرچشمه می‌گیرد، دربردارد. همچنین اطلاعاتی در مورد هندسه و عملکرد درون منبع در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. ماموریت جدید به کمک اکتشافات علمی تلسکوپ‌های دیگر، از جمله رصدخانه پرتو ایکس «چاندرا» تکمیل می‌شود. قرار است اولین عملیات این رصدخانه در ماه ژانویه انجام شود. در این ماموریت، رصدخانه ابرنواختر «Cassiopeia A» را بررسی خواهد کرد. IXPE ماموریتی دو ساله در فضا انجام خواهد داد. در اولین سال IXPE تقریبا ۴۰ جرم آسمانی را در فضا، مشاهده خواهد کرد و در سال دوم دقت این مشاهدات افزایش خواهد یافت.

نور قطبیده حاوی جزئیات منحصر به فردی است که نوع منبع را و هر جسمی که نور از میان آن عبور کرده است، مشخص می‌سازد. نور از امواج بهم پیوسته میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شده است که با یکدیگر تعامل دارند. این تعامل میان میدان‌ها به گونه‌ای است که باعث نوسان یا ارتعاش در زوایای قائم بر مسیری می‌شود که نور طی می‌کند. به عبارت دیگر ارتعاشات عمود بر مسیر نور هستند. نور پلاریزه از میدان‌های الکتریکی تشکیل شده است که فقط در یک جهت می‌لرزند.

برای مثال نور یک لامپ معمولی، میدان‌های الکتریکی تولید می‌کند که از هر طرف ارتعاش می‌کنند. اگر نور توسط ذرات یا سطوح پراکنده یا منعکس شود، می‌تواند قطبی شود.

اندازه‌گیری قطبش توسط IXPE به دانشمندان کمک می‌کند تا به سوالاتی مانند زیر پاسخ دهند:

سیاهچاله‌ها چگونه می‌چرخند؟

آیا سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری در گذشته به‌طور فعال از مواد اطراف تغذیه می‌کند؟

چگونه تپ‌اخترها با این شدت می‌چرخند؟

فواره‌های ذرات پرانرژی که از ناحیه اطراف سیاهچاله‌های کلان پرجرم در مرکز کهکشان‌ها به بیرون پرتاب می‌شوند، دقیقا چه چیزی هستند؟

اندازه‌گیری‌های قطبیدگی IXPE حتی ممکن است سرنخ‌هایی برای پرسش‌های دیرینه درباره قوانین حاکم بر فیزیک انرژی‌ بالا در مقیاس بزرگ و مقیاس بسیار کوچک یا کوانتومی داشته باشد. پس می‌توان IXPE را به عنوان ابزاری منحصربفرد برای مطالعه قوانین طبیعت در شرایط حادی که نمی‌توانیم در آزمایشگاهی روی زمین بازآفرینی کنیم، معرفی کنیم.

یکی از اجرام خاصی که می‌توان به کمک IXPE مشاهده کرد، بقایای ستاره‌ای ابر مغناطیسی به نام «مگنتار» است. مگنتارها نوعی ستاره نوترونی ایزوله هستند. آنچه این اجرام را برای ما منحصربه فرد می‌کند، قدرت میدان مغناطیسی ذخیره شده در آن‌ها است. با مطالعه مگنتارها می‌توانیم اندازه میدان آن‌ها را در تطبیق با مدل‌های نظری تائید کنیم و نحوه تولید آن‌ها توسط اجرام ستاره‌ای فروپاشیده را آزمایش کنیم.

در پیشبرد این هدف بزرگ، مجموعه‌های متعددی همکاری داشته‌اند. IXPE یک همکاری بین‌المللی میان ناسا، آژانس فضایی ایتالیا و سایر شرکا از ۱۲ کشور دیگر است. مرکز فضایی مارشال ناسا وظیفه مدیریت این پروژه را به عهده دارد. مارشال سه تلسکوپ پرتو ایکس ساخت. آژانس فضایی ایتالیا آشکارسازیهای قطبش را تکمیل کرد. «Ball Aerospace» در «برومفیلد کلرادو» فضاپیما را فراهم کرد و دانشگاه کلرادو نیز با انجام آزمایش‌های لازم در مورد فیزیک جو به پیشبرد پروژه کمک کرد. نهایتا مرکز پرواز فضایی «گودارد» ناسا در «گرین بلت مریلند» برنامه این پرواز را تنظیم کرد.

«توماس زوربوخن» معاون مدیر اداره ماموریت علمی در مقر ناسا در واشنگتن گفت: « IXPE نشان‌دهنده یک شروع هیجان‌انگیز است. ما به همراه شرکای خود در ایتالیا و مابقی کشورها یک رصدخانه فضایی جدید به سیستم خود اضافه کرده‌ایم که درک ما از کیهان را برای سال‌های آینده متحول خواهد کرد. هر فضاپیمای ناسا با دقت انتخاب می‌شود تا مشاهدات کاملا جدیدی انجام دهد و از آنچه درمورد آن اطلاعات خاصی نداریم، داده‌هایی کسب کند. IXPE قرار است جهان عجیب غریب اطرافمان را – ستاره‌های درحال انفجار و سیاهچاله‌های مرکز کهکشان‌ها – به صورتی برای ما به تصویر بکشد که پیش از این امکان‌پذیر نبود.»

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا