تلسکوپ کوچکی فراتر از زحل ممکن است بر تلسکوپ های غول پیکر نزدیک زمین غلبه کند. چنین وسیله ای می‌تواند به زودی اختراع شود که این قابلیت را به اخترفیزیکدانان میدهد که از منظومه شمسی سلفی بگیرند و از گرانش خورشید به عنوان عدسی برای نگاه کردن به اعماق فضا استفاده کنند. ده ها تلسکوپ فضایی در نزدیکی زمین کار

می کنند و تصاویر باورنکردنی از کیهان ارائه می کنند. اما تصور کنید یک تلسکوپ دورتر در منظومه شمسی بیرونی، 10 یا حتی 100 برابر دورتر از خورشید نسبت به زمین. توانایی نگاه کردن به منظومه شمسی یا نگاه کردن به تاریکی کیهان دور، این ابزار را به یک ابزار علمی منحصر به فرد و قدرتمند تبدیل می کند. من یک اخترفیزیکدان هستم که شکل گیری ساختار جهان را مطالعه می کنم. از دهه 1960، دانشمندانی مانند من در حال بررسی سؤالات علمی مهمی هستند که ممکن است بتوانیم با تلسکوپی که در بیرون منظومه شمسی قرار داده شده به آنها پاسخ دهیم. بنابراین چنین ماموریتی چگونه خواهد بود؟ و چه دانشی می توان انجام داد؟

یک تلسکوپ کوچک دور از زمین

قدرت علمی یک تلسکوپ دور از زمین در درجه اول از محل آن ناشی می شود، نه اندازه آن. طرح هایی برای یک تلسکوپ در منظومه شمسی بیرونی، آن را در جایی فراتر از مدار زحل، تقریباً یک میلیارد یا بیشتر از زمین قرار می دهد.

ما فقط باید یک تلسکوپ بسیار کوچک – با عدسی به اندازه یک صفحه کوچک – بفرستیم تا به بینش های اخترفیزیکی واقعاً منحصر به فرد دست یابیم. چنین تلسکوپی می تواند با وزن کمتر از9 کیلوگرم ساخته شود و می تواند تقریباً در هر مأموریتی به زحل یا فراتر از آن، با پشت خوک همراه شود.

اگرچه در مقایسه با تلسکوپ هایی مانند هابل یا جیمز وب کوچک و ساده است، اما چنین ابزاری که دور از نور درخشان خورشید عمل می کند، می تواند اندازه گیری هایی را انجام دهد که از نقطه نظر نزدیک به زمین دشوار یا کاملاً غیرممکن است.

نگاه کردن از فضا به زمین

متأسفانه برای ستاره شناسان، گرفتن سلفی از منظومه شمسی یک چالش است. اما اینکه بتوان منظومه شمسی را از یک نقطه دید بیرونی دید، اطلاعات زیادی به ویژه در مورد شکل، توزیع و ترکیب ابر غباری که خورشید را احاطه کرده است، در اختیار ما قرار میدهد.

یک چراغ خیابان را در یک عصر مه آلود تصور کنید – با ایستادن دور از لامپ، مه های چرخان به گونه ای قابل مشاهده هستند که کسی که زیر نور خیابان ایستاده هرگز نمی تواند ببیند.

سال‌هاست که اخترفیزیکدانان می‌توانستند از دیسک‌های غبار موجود در منظومه‌های خورشیدی اطراف ستاره‌های دیگر کهکشان راه شیری عکس بگیرند و مطالعه کنند. اما این ستارگان بسیار دور هستند و محدودیت‌هایی برای آموختن اخترشناسان در مورد آنها وجود دارد. با استفاده از مشاهداتی که به سمت خورشید نگاه می کنند، ستاره شناسان می توانند شکل، ویژگی ها و ترکیب این ابرهای غبار دوردست را با داده های دقیق منظومه شمسی خود مقایسه کنند. این داده ها شکاف های دانش در مورد ابرهای غبار خورشیدی را پر می کند و درک تاریخچه تولید، مهاجرت و نابودی گرد و غبار در سایر منظومه های خورشیدی را که هیچ امیدی به سفر شخصی به آنها وجود ندارد، ممکن می سازد.

تاریکی عمیق فضا

یکی دیگر از مزایای قرار دادن تلسکوپ دور از خورشید، کمبود نور منعکس شده است. دیسک گرد و غبار در صفحه سیارات، نور خورشید را به سمت زمین منعکس می کند. این امر مهمی را ایجاد می کند که بین 100 تا 1000 برابر روشن تر از نور کهکشان های دیگر است و نماهای کیهان را از نزدیک زمین پنهان می کند. ارسال یک تلسکوپ به خارج از این ابر غبار، آن را در منطقه بسیار تاریک‌تری از فضا قرار می‌دهد و اندازه‌گیری نوری که از خارج از منظومه شمسی می‌آید را آسان‌تر می‌کند.

هنگامی که تلسکوپ وجود داشت، می‌توانست روشنایی نور محیط کیهان را در طیف وسیعی از طول موج‌ها اندازه‌گیری کند. این می تواند بینشی در مورد چگونگی متراکم شدن ماده در اولین ستاره ها و کهکشان ها ارائه دهد. همچنین محققان را قادر می‌سازد تا مدل‌های جهان را با مقایسه مجموع نور پیش‌بینی‌شده از همه کهکشان‌ها با اندازه‌گیری دقیق آزمایش کنند. اختلافات می تواند به مشکلات مدل های شکل گیری ساختار در جهان یا شاید به فیزیک جدید عجیب و غریب اشاره کند.

در نهایت، افزایش فاصله تلسکوپ از خورشید همچنین به اخترشناسان اجازه می دهد تا علوم منحصر به فردی را انجام دهند که از اثری به نام همگرایی گرانشی بهره می بردکه نور یک چشمهٔ درخشان بسیار دور (مانند یک اختروش) در مسیرش تا رصدگر، از کنار جسم پرجرم دیگری (مانند یک خوشهٔ کهکشانی) بگذرد و مسیرش خمیده شود. یکی از کاربردهای همگرایی گرانشی جستجو و وزن کردن سیارات سرگردان است – به توده‌های سیاره‌ای گفته می‌شود که مستقیماً بر گرد مرکز کهکشان‌ها می‌گردند و مداری حول ستاره مشخصی ندارند.
از آنجایی که سیارات سرگردان به خودی خود نور ساطع نمی کنند، اخترفیزیکدانان می توانند به دنبال تأثیر آنها بر نورستاره های پس زمینه باشند. برای تمایز بین فاصله جسم عدسی و جرم آن، مشاهدات از مکان دوم دور از زمین نیاز است. در سال 2011، دانشمندان از دوربینی در مأموریت EPOXI به کمربند سیارک‌ها برای کشف و وزن کردن یک جرم به اندازه نپتون که آزادانه در میان ستارگان کهکشان راه شیری شناور بود، استفاده کردند. تنها چند سیارات سرگردان پیدا شده است، اما ستاره شناسان گمان می کنند که آنها بسیار رایج هستند و می توانند سرنخ هایی از شکل گیری منظومه های خورشیدی و شکل گیری سیارات در اطراف ستارگان داشته باشند.
اما شاید جالب ترین کاربرد تلسکوپ در منظومه شمسی بیرونی، پتانسیل استفاده از میدان گرانشی خود خورشید به عنوان یک عدسی غول پیکر باشد. این نوع اندازه گیری ممکن است به اخترفیزیکدانان اجازه دهد تا در واقع از سیارات در منظومه های ستاره ای دیگر نقشه برداری کنند. شاید روزی بتوانیم قاره هایی را در سیاره ای شبیه به زمین در اطراف ستاره ای دور نام ببریم
. به زودی؟ از زمانی که پایونیر 10 به اولین جسم ساخته شده توسط انسان تبدیل شد که در سال 1973 از مدار مشتری عبور کرد، تنها تعداد انگشت شماری از مطالعات اخترفیزیکی توسط اوربیت بیاندانجام شده است. مأموریت‌ها به منظومه شمسی بیرونی نادر هستند، اما بسیاری از تیم‌های دانشمندان در حال انجام مطالعاتی هستند تا نشان دهند یک پروژه تلسکوپ فراخورشیدی چگونه کار می‌کند و چه چیزی می‌توان از آن آموخت.
هر 10 سال یا بیشتر از آن ، رهبران در زمینه های اخترفیزیک و نجوم گرد هم می آیند تا اهداف دهه بعد را تعیین کنند. این طرح برای دهه 2020 قرار است در 4 نوامبر 2021 منتشر شود. در آن، من انتظار دارم که شاهد بحث هایی در مورد تلسکوپ بعدی باشم که می تواند نجوم را متحول کند. بردن یک تلسکوپ به منظومه شمسی بیرونی، اگرچه جاه طلبانه است، اما فناوری ناسا یا سایر آژانس های فضایی به خوبی این توانایی رو دارند.
امیدوارم به زودی روزی یک تلسکوپ کوچک در یک ماموریت تنها در مناطق تاریک منظومه شمسی بینش باورنکردنی را در مورد جهان به ما ارائه دهد.