تسخير الشمس واستخدامها كتليسكوب عملاق!

لنقل أنك تمتلك إمكانية الوصول إلى تلسكوب يفوق قدرات حتى المراصد الأكثر تقدمًا مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ومرقاب أفق الحدث (EHT). تلسكوب يمكنه أن يزودنا بصور عالية الدقة بشكل لا يصدق للمجرات البعيدة والكواكب الخارجية والأجرام السماوية الأخرى. يبدو وكأنه خيال علمي، أليس كذلك؟ لكن ماذا لو أخبرتكم أن مثل هذا التلسكوب موجود بالفعل، وكان أمامنا طوال الوقت. إنه الشمس نفسها. لنكتشف كيف يمكن أن تكون الشمس تلسكوب عملاق

الدقة من أجل استكشاف الكون

عندما ننظر إلى السماء ليلاً، نكون مقيدين بقدرات أعيننا البشرية. الكون واسع، حيث تحدث الأشياء والأحداث على مستويات تكاد تكون غير مفهومة لأدمغتنا. ولهذا السبب عمل العلماء بلا كلل لتطوير الأدوات التي يمكن أن تساعدنا على رؤية الكون وفهمه بشكل أكثر وضوحًا. أحد المفاهيم الأساسية في علم الفلك هو الدقة، قدرة الأداة على التمييز بين جسمين أو سمتين قريبتين من بعضهما.

فكر في الأمر مثل محاولة قراءة كتاب من مسافة بعيدة. إذا كان النص صغيرًا جدًا أو كانت الحروف قريبة جدًا من بعضها البعض، فلن تتمكن من تمييز الكلمات. لكن إذا اقتربت أكثر أو استخدمت عدسة مكبرة، يصبح النص أكثر وضوحًا، ويمكنك البدء في القراءة. في علم الفلك، الدقة تشبه وجود عدسة مكبرة فائقة القوة تتيح لنا رؤية التفاصيل في الكون التي قد تكون غير مرئية لولا ذلك.

يتم قياس دقة التلسكوب عادةً بالثواني القوسية (arcseconds)، وتشير الأرقام الأصغر إلى دقة أعلى. ولوضع ذلك في منظوره الصحيح، فإن دقة العين البشرية تبلغ حوالي 200-300 ثانية قوسية، ولهذا السبب لا يمكننا رؤية تفاصيل الأشياء البعيدة جدًا. في المقابل، يتمتع تلسكوب جيمس ويب الفضائي بدقة تبلغ حوالي 0.1 ثانية قوسية، مما يسمح له بالتقاط صور مذهلة للمجرات والنجوم البعيدة.

تطور تكنولوجيا التلسكوب

لقد دفع البحث عن ألغاز الكون البشرية إلى بناء تلسكوبات متطورة بشكل متزايد. بدءًا من التلسكوبات المتواضعة للحضارات القديمة وحتى عمالقة علم الفلك الحديث، فقد تجاوز كل ابتكار حدود ما يمكننا رؤيته وفهمه.

في السنوات الأخيرة، احتل اثنان من عمالقة تكنولوجيا التلسكوبات مركز الصدارة، تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ومقراب أفق الحدث (EHT). لقد مكننا تلسكوب جيمس ويب الفضائي، بمرآته التي يبلغ قطرها 6.5 متراً، من النظر بشكل أعمق إلى الكون. وفي الوقت نفسه، تمكن مقراب أفق الحدث، الذي يتألف في واقع الأمر من شبكة من الأدوات الفردية المنتشرة في مختلف أنحاء العالم، من حل أقراص الغاز المحيطة بالثقوب السوداء الهائلة، مما يوفر لمحة عن العوالم الأكثر غموضًا في الكون.

ومع ذلك، فإن هذه الإنجازات لا تمثل سوى أحدث المعالم في رحلة طويلة من الابتكار. لقد تم تمهيد الطريق إلى هذه العجائب الهندسية من قبل رواد مثل جاليليو وغيره

الشمس تلسكوب عملاق

ورغم أن الشمس قد لا تبدو مثل العدسة أو المرآة التقليدية، إلا أنها تتمتع بكتلة كبيرة. وفي نظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن الأجسام الضخمة تعمل على ثني الزمكان حولها. وأي ضوء يلامس سطح الشمس ينحرف، وبدلاً من الاستمرار في خط مستقيم، يتجه نحو نقطة مركزية، مع كل الضوء الآخر الذي يلامس الشمس في نفس الوقت.

يعرف هذا التأثير باسم المفعول العدسي التثاقلي (gravitational lensing). وفي سياق عدسة الجاذبية الشمسية (solar gravitational lens)، يؤدي هذا إلى إنشاء تلسكوب طبيعي ذو دقة لا مثيل لها. حيث يشكل الضوء المتجمع صورة حادة بشكل لا يصدق للكون البعيد.

يستخدم علماء الفلك بالفعل هذا التأثير لدراسة أبعد المجرات في الكون. فعندما يمر الضوء من تلك المجرات بالقرب من مجموعة عملاقة من المجرات، تعمل كتلة تلك المجموعة على تضخيم وتكبير صورة الخلفية، مما يسمح لنا برؤية أبعد بكثير مما نستطيع عادةً.

تحديات استخدام الشمس تلسكوب عملاق

إحدى العوائق الرئيسية هي المسافة الهائلة إلى النقطة المركزية، التي تقع على مسافة مذهلة تصل إلى 542 مرة عن المسافة بين الشمس والأرض. لوضع هذا في الاعتبار، تبلغ المسافة 11 مرة ضعف المسافة إلى كوكب بلوتو، وثلاثة أضعاف المسافة التي قطعتها أبعد مركبة فضائية للبشرية، فوييجر 1، والتي أطلقت في عام 1977.

ويكمن التحدي الآخر في متطلبات الوقود لمثل هذه المهمة. ستحتاج أي مركبة فضائية تغامر بالذهاب إلى المجهول إلى حمل ما يكفي من الوقود، ليس فقط للوصول إلى النقطة المركزية، ولكن أيضًا لإبطاء سرعتها، والمناورة، والبقاء هناك لفترة طويلة. وهذا من شأنه أن يتطلب كمية كبيرة من الوقود، مما يجعل المركبة الفضائية أثقل وأكثر تعقيدا.

الصور التي تم إنشاؤها بواسطة عدسة الجاذبية الشمسية ستشكل أيضًا تحديًا لوجستيًا. وبما أن النقطة البؤرية هائلة، وتمتد لعشرات الكيلومترات، فسنحتاج إلى تطوير نظام لمسح المجال بأكمله وتجميع صورة كاملة معًا. وسيتطلب ذلك أجهزة استشعار متقدمة، ومعالجة متطورة للبيانات، ومعدات اتصالات عالية الكسب لنقل البيانات إلى الأرض.

وعلى الرغم من هذه العقبات، يستكشف الباحثون حلولًا مبتكرة، مثل نشر أساطيل من الأقمار الصناعية الصغيرة المكعبة خفيفة الوزن والمزودة بأشرعة شمسية لتسريعها إلتسريعها إلى 542 وحدة فلكية. وبمجرد وصولها إلى هناك، ستتباطأ وتنسق مناوراتها، وتبني صورة وترسل البيانات إلى الأرض للمعالجة.

• عدسة الجاذبية أحد أغرب الظواهر الفلكية!
• تلسكوب جيمس ويب، خليفة هابل القادم
• وصول التلسكوب جيمس ويب للمرحلة السادسة وقبل الأخيرة
• ما الفرق بين التلسكوب العاكس والكاسر؟
• هل يستطيع جيمس ويب رؤية المجرات خارج الأفق الكوني؟

كيف يمكن لعدسة الجاذبية الشمسية أن تُحدث ثورة؟

بفضل دقة تبلغ 10^-10 ثانية قوسية، يمكن لعدسة الجاذبية الشمسية أن تلتقط صورًا للكواكب الخارجية التي من شأنها أن تخجل حتى التلسكوبات الأكثر تقدمًا. إذا كان يستهدف بروكسيما بي، أقرب كوكب خارجي معروف، على سبيل المثال، فسوف يوفر دقة كيلومتر واحد، أو التعمق في الغلاف الجوي للعوالم البعيدة. سيسمح لنا هذا المستوى من التفاصيل بدراسة الجيولوجيا والأغلفة الجوية وحتى البصمات الحيوية المحتملة للكواكب الخارجية بشكل لم يسبق له مثيل.

إن الآثار المترتبة على هذه التكنولوجيا مذهلة. يمكننا البحث عن علامات الحياة في عوالم بعيدة، ودراسة تكوين وتطور أنظمة الكواكب، وحتى إعادة بناء تاريخ نظامنا الشمسي. ستفتح عدسة الجاذبية الشمسية آفاقًا جديدة في استكشاف الكواكب الخارجية، مما يسمح لنا بطرح الأسئلة والإجابة عنها والتي كانت في السابق بعيدة عن متناولنا.

ولكن هذا ليس كل شيء. ستمكننا هذه التقنية أيضًا من دراسة خصائص الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية وغيرها من الأجسام بتفاصيل غير مسبوقة. يمكننا حتى استخدام عدسة الجاذبية الشمسية لمراقبة الخلفية الكونية الميكروية، وأصداء الانفجار الكبير نفسه، بدقة غير مسبوقة.

المصدر

Could we turn the sun into a gigantic telescope? | live science