این تلسکوپ غول پیکر، درک ما از جهان را متحول خواهد کرد

تلسکوپ LSST شبیه هیچ چیز دیگری نیست!

لنز و حسگر فوق العاده حساس (به زودی در مورد آن بیشتر توضیح خواهم داد)، LSST فقط 15 ثانیه طول می کشد تا یک تصویر را ثبت کند. این فقط لنز نیست که LSST را منحصر به فرد می کند. سنسورش هم یک هیولاست! قطر آن 64 سانتی متر و وضوح 3200 گیگاپیکسل است. چنین حسگر بزرگی می تواند نور بیشتری را جمع آوری کند و تصاویر روشن تری تولید کند، به همین دلیل LSST دارای نوردهی کوتاهی است. همچنین میدان دید بسیار وسیعی به آن می‌دهد، زیرا تصاویر آن برابر با عرض هفت قمر خواهد بود. اما تعداد پیکسل های فوق العاده زیاد به این معنی است که وضوح این محدوده از نمودار خارج است. در نجوم، وضوح به تعداد پیکسل‌های یک تصویر نیست، بلکه به این معناست که یک پیکسل چقدر از آسمان را می‌پوشاند. LSST دارای وضوح 0.2 ثانیه قوسی است که به آن اجازه می دهد یک توپ گلف را در فاصله 15 مایلی تشخیص دهد. برای مقایسه، چشم انسان دارای وضوح 40 ثانیه قوسی و JWST دارای وضوح 0.1 ثانیه قوسی است.

این تلسکوپ درخشان هنوز در دست ساخت است، اما به زودی تکمیل و به رصدخانه Vera C. Rubin در شیلی تحویل داده خواهد شد، جایی که یک ماموریت 10 ساله قابل توجه برای تصویربرداری مکرر از کل آسمان شب نیمکره جنوبی را انجام خواهد داد. دانشمندان پیش بینی کرده اند که این ماموریت 17 میلیارد ستاره جدید و 6 میلیون جرم جدید را در منظومه شمسی خودمان کشف خواهد کرد. این یک سطح بی سابقه از کشف است، اما این هدف اولیه LSST نیست. در عوض، برای استفاده از اختلاف منظر برای درک ماده تاریک، انرژی تاریک، و دیگر پدیده‌هایی که در حال حاضر به خوبی درک نشده‌اند، طراحی شده است. درین باره توضیح میدهم.

اختلاف منظر نحوه دیدن چشمان ما به صورت سه بعدی است. این شامل گرفتن دو تصویر در یک جهت اما در فاصله افقی از یکدیگر است، مانند نحوه عملکرد چشمان شما. با مقایسه این دو، می توانید بفهمید که اشیاء موجود در تصاویر در کجای فضای سه بعدی قرار دارند. به نظر می رسد که اجسام نزدیکتر، از یک عکس به عکس دیگر حرکت می کنند، در حالی که اشیای دورتر کمتر جابه جا می شوند. ما این کار را کاملاً شهودی با چشمان خود انجام می دهیم، اما اگر از دوربین استفاده می کنید و فاصله بین مکان هایی که تصاویر گرفته شده اند را می دانید، می توانید به دقت محاسبه کنید که جسم چقدر فاصله دارد. برای چندین دهه، ما از این روش با تلسکوپ استفاده کرده‌ایم تا بفهمیم ستاره‌ها، سحابی‌ها و کهکشان‌ها چقدر دور هستند. اما به جای استفاده از دو دوربین، می توانیم فقط از یک تلسکوپ استفاده کنیم. ببینید، با گرفتن دو تصویر از یک تکه فضا به فاصله شش ماه، فاصله بین دو عکس برابر با قطر مدار زمین به دور خورشید است. سپس می‌توانیم از کهکشان‌های بسیار دور به‌عنوان پس‌زمینه ثابت فرضی استفاده کنیم، اختلاف منظر ستارگان، سحابی‌ها، سیارات و سیارک‌ها را در پیش‌زمینه اندازه‌گیری کنیم و سپس فاصله آنها را محاسبه کنیم. بنابراین، اگر تلسکوپ‌های دیگر می‌توانند از منظر مشابه استفاده کنند، چرا به این تلسکوپ جدید نیاز داریم؟ عنصر جلویی عظیم، میدان دید وسیع و تعداد پیکسل بالای LSST که راجع بهش توضیح داده شد را به خاطر دارید؟ این به LSST اجازه می دهد تا به لطف وضوح بالای خود، فواصل را از طریق اختلاف منظر محاسبه کند. در عین حال، میدان دید وسیع، زمان‌های نوردهی کوتاه و تعمیر و نگهداری کم، آن را قادر می‌سازد تا به طور قابل اعتماد و مکرر کل آسمان شب را بسیار سریع‌تر از هر تلسکوپ دیگری بررسی کند. دانشمندان قصد دارند LSST را تقریباً در کل ماموریت ده ساله خود با گاز کامل اجرا کنند و از این حجم عظیم داده برای ایجاد یک فیلم سه بعدی از کل نیمکره جنوبی فضا استفاده خواهند کرد. این به ما امکان می‌دهد ببینیم که چگونه میلیاردها جرم در طول این ده سال در فضا حرکت می‌کنند. بنابراین با LSST، می‌توانیم نحوه چرخش سیارک‌ها به دور سیاره 9 را که هنوز تایید نشده است، تماشا کنیم. شاهد انحراف مسیر ستارگان در فضا توسط ماده تاریک باشید. رصد ستاره هایی که به دور سیاهچاله ها می چرخند؛ و حتی کهکشان هایی را که توسط انرژی تاریک هل داده و کشیده می شوند را ببینید. این دیدگاه بی‌سابقه به حرکت جهان به ما کمک می‌کند تا این اسرار عمیق را بیشتر بررسی کنیم و به ما فرصتی می‌دهد تا درک بهتری از نحوه عملکرد این جهان عجیب و غریب داشته باشیم.

چنین بینشی به طور بالقوه می تواند درک اساسی ما از فیزیک را تغییر دهد، زیرا مشاهدات می توانند تصورات ما از ماده تاریک، انرژی تاریک، و حتی نظریه گرانش انیشتین، نسبیت عام را به چالش بکشند. به یاد داشته باشید، ما هنوز باید یک نظریه درباره همه چیز ایجاد کنیم، زیرا نسبیت عام با مکانیک کوانتومی موافق نیست، به این معنی که یکی از آنها اشتباه است. بنابراین، مشاهدات LSST می تواند به ما کمک کند تا یک نظریه جدید از گرانش ایجاد کنیم و با انجام این کار، به ما اجازه می دهد تا در نهایت یک نظریه درباره همه چیز داشته باشیم. واقعا اغراق نکردم وقتی گفتم این تلسکوپ خارق العاده درک ما از کیهان را متحول می کند و اخترفیزیک را همانطور که می شناسیم متحول خواهد کرد.