تلسكوب نانسي غريس رومان: عين ناسا الواسعة على الكون

ما هو تلسكوب رومان الفضائي؟

تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي هو مرصد فلكي تابع لوكالة ناسا صُمم لمنح العلماء رؤية بانورامية للكون بالأشعة تحت الحمراء، مع الحفاظ على مستوى من حدة التصوير قريب من صور تلسكوب هابل. لكن الفارق الحاسم يكمن في مساحة السماء التي يستطيع رصدها في اللقطة الواحدة؛ إذ سيكون مجال رؤية أداة المجال الواسع أكبر بأكثر من 100 مرة من مجال هابل.

وبدلًا من توجيه التلسكوب لفترات طويلة نحو جرم خافت واحد، سيعمل رومان كآلة مسح كونية واسعة. وسيتيح ذلك بناء خرائط ضخمة للمجرات والمادة وتوسع الكون، إلى جانب إحصاء أعداد كبيرة من الكواكب خارج المجموعة الشمسية.

متى سيُطلق رومان؟

تدرج صفحات ناسا الخاصة بالمهمة 30 أغسطس 2026 موعدًا مستهدفًا للإطلاق. لكن مواد أخرى للوكالة تصف الجدول الزمني بصيغة أوسع، وهي إطلاق التلسكوب في موعد أقصاه مايو 2027. لذلك فإن تاريخ أغسطس يمثل الهدف الحالي، وليس ضمانًا نهائيًا لا يحتمل التغيير.

ومن المخطط أن ينطلق المرصد من مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في ولاية فلوريدا، على متن صاروخ فالكون هيفي من شركة سبيس إكس.

أين سيعمل التلسكوب؟

بعد إطلاقه، سيتجه رومان إلى منطقة قريبة من نقطة لاغرانج الثانية بين الشمس والأرض (L2)، على مسافة تقارب 1.5 مليون كيلومتر من الأرض، في الاتجاه المعاكس للشمس. ويوفر هذا الموقع البعيد هندسة رصد مناسبة لمسوح الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق.

لماذا بنت ناسا تلسكوب رومان؟

يركز رومان على مجموعة من أكبر الأسئلة المفتوحة في علم الفلك الحديث، ومنها:

• الطاقة المظلمة: ما الذي يدفع التوسع المتسارع للكون؟
• المادة المظلمة: كيف تتوزع المادة غير المرئية، وكيف نمت البنية الكونية حولها؟
• الكواكب الخارجية: ما مدى شيوع الكواكب خارج المجموعة الشمسية، ولا سيما العوالم الباردة منخفضة الكتلة؟
• تطور المجرات: كيف تغيرت المجرات والكوازارات عبر مليارات السنين؟
• علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء: ماذا تكشف هذه الأشعة عن المناطق المليئة بالغبار والنجوم والمجرات البعيدة والأنظمة الكوكبية؟

وتكمن أهمية رومان في حجم العينة التي سيجمعها. فعندما يمسح التلسكوب مناطق واسعة وبسرعة وبطريقة متسقة، يصبح من الأسهل العثور على الأجرام النادرة والأحداث العابرة والأنماط الدقيقة في بنية الكون، ثم قياسها إحصائيًا بدرجة أقوى.

ميزة المجال الواسع: رؤية أكثر من السماء في كل صورة

الأداة العلمية الرئيسية في رومان هي أداة المجال الواسع (WFI)، وهي كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء بدقة 300 ميغابكسل. وسيكون مجال رؤيتها أكبر بأكثر من 100 مرة من مجال هابل، فيما ستغطي الصورة الواحدة مساحة من السماء تتجاوز ظاهريًا مساحة القمر المكتمل، مع الاحتفاظ بقدرة تصوير بدقة أقل من ثانية قوسية.

ويمنح هذا التصميم التلسكوب أربعة أدوار رئيسية:

1. مسح مساحات كبيرة بسرعة: يستطيع رومان إعداد خرائط واسعة بوقت رصد أقل من التلسكوبات ذات المجال الضيق.
2. العثور على الأجرام والأحداث النادرة: كلما اتسعت زاوية الرؤية، زادت فرص التقاط مجرات غير مألوفة وأجرام متغيرة وأحداث كونية قصيرة العمر.
3. إنشاء عينات إحصائية قوية: تساعد الفهارس الكبيرة العلماء على التمييز بين الإشارات الكونية الحقيقية والتقلبات العشوائية.
4. اختيار أهداف للرصد التفصيلي: يمكن لهابل وتلسكوب جيمس ويب ومراصد الأرض متابعة الأجرام الأكثر أهمية ودراستها بتفصيل أكبر.

وتتوقع ناسا أن يقيس رومان ضوء نحو مليار مجرة خلال فترة مهمته. كما تشير التقديرات الفنية إلى أنه سينتج نحو 11 تيرابت من البيانات يوميًا، وأكثر من 20 بيتابايت خلال السنوات الخمس الأولى من العمليات.

ما الذي سيرصده رومان؟

يتضمن البرنامج الأساسي ثلاثة مسوح رئيسية يشارك المجتمع الفلكي في تحديدها، إلى جانب برامج إضافية لعلم الفلك العام. وهذه المسوح هي: مسح المجال الواسع عالي خط العرض، ومسح المجال الزمني عالي خط العرض، ومسح المجال الزمني للانتفاخ المجري.

وسيضم المسح واسع النطاق تصويرًا وتحليلًا طيفيًا لآلاف الدرجات المربعة من السماء. ويستهدف أساسًا رسم توزيع المجرات وقياس أشكال المجرات البعيدة، لكنه سيوفر في الوقت نفسه بيانات لدراسة أجرام النظام الشمسي، وبنية مجرة درب التبانة، والمجرات القريبة، والكوازارات، وتطور المجرات وصولًا إلى عصر إعادة التأين.

ومن المقرر أن تكون أرصاد رومان متاحة للعامة من دون فترة حصرية محدودة للباحثين. وسيتيح هذا النهج المفتوح لفرق علمية كثيرة تحليل البيانات ومتابعة أسئلة تتجاوز الأهداف الرئيسية المعلنة للمهمة.

كيف سيدرس الطاقة المظلمة والمادة المظلمة؟

سيدرس رومان الطاقة المظلمة عبر قياس أمرين مترابطين: كيف تمدد الكون، وكيف نمت بنيته مع مرور الزمن. وستستخدم ناسا عدة طرق مكملة، من بينها قياس مسافات المستعرات العظمى، ودراسة الانزياح الأحمر للمجرات والتذبذبات الصوتية الباريونية، وقياس عدسات الجاذبية الضعيفة.

أما العدسات الضعيفة فتؤدي دورًا مهمًا في دراسة المادة المظلمة. إذ تعمل جاذبية المادة الواقعة بيننا وبين المجرات البعيدة على ثني الضوء القادم منها بدرجة طفيفة، فتشوّه أشكالها الظاهرية. ومن خلال قياس هذه التشوهات المترابطة عبر مساحة شاسعة، يستطيع الفلكيون إعداد خرائط لتوزيع المادة، بما في ذلك المادة المظلمة التي لا تصدر ضوءًا يمكن رصده أو تعكسه.

وسيسمح الجمع بين تاريخ توسع الكون وتاريخ نمو بنيته باختبار تفسيرات مختلفة للتسارع الكوني. وقد تساعد النتائج في تحديد ما إذا كانت الطاقة المظلمة تتصرف وفق النماذج المتوقعة، أو إذا كانت تشير إلى ضرورة تعديل فهمنا للجاذبية أو علم الكونيات.

كيف سيعثر رومان على الكواكب الخارجية؟

سيراقب مسح الانتفاخ المجري الزمني منطقة كثيفة باتجاه مركز مجرة درب التبانة بصورة متكررة. وسيعتمد على العدسات الدقيقة الجاذبية، وهي ظاهرة تكبر فيها جاذبية نجم قريب مؤقتًا ضوء نجم أبعد عندما يصطفان تقريبًا على خط واحد مع الراصد.

وإذا كان للنجم الأمامي كوكب، فقد يترك الكوكب إشارة إضافية قصيرة في نمط ازدياد السطوع. وتتميز هذه الطريقة بقدرتها على العثور على كواكب باردة ومنخفضة الكتلة، بل وعلى عوالم حرة لا تدور حول نجم، وهي أهداف يصعب رصدها بطرائق العبور أو قياس السرعة الشعاعية.

وسيحمل رومان أيضًا أداة الإكليل (Coronagraph Instrument)، وهي تجربة تقنية وليست كاميرا المسح الرئيسية في المهمة. وستختبر الأداة وسائل حجب وهج النجم الأم أو خفضه، بما يسمح بتجربة التصوير المباشر لكواكب ناضجة بحجم المشتري تدور حول نجوم شبيهة بالشمس وقريبة نسبيًا. وقد تساعد نتائجها في تطوير مراصد مستقبلية قادرة على تصوير كواكب أصغر، وربما كواكب شبيهة بالأرض.

أداتا رومان العلميتان

أداة المجال الواسع

تُعد WFI الأداة العلمية الأساسية في رومان. وستنفذ التصوير بالأشعة تحت الحمراء والتحليل الطيفي لمساحات واسعة باستخدام مرشحات متعددة، وشبكة حيود طيفية، ومنشور منخفض الدقة. وتدعم هذه الإمكانات برامج علم الكونيات وتطور المجرات والرصد الزمني والعدسات الدقيقة.

أداة الإكليل

تركز أداة الإكليل على تقنيات التصوير المباشر عالي التباين. وتتمثل مهمتها في اختبار طرق حجب ضوء النجوم أو قمعه، حتى يمكن رصد كواكب أخفت بكثير بجوار نجومها الأم. ومع ذلك، تظل القوة العلمية المميزة لرومان هي قدرة WFI على تنفيذ مسوح بانورامية واسعة، لا تجربة الإكليل وحدها.

رومان وهابل وجيمس ويب: أدوار متكاملة

لا يأتي رومان ليحل محل تلسكوب هابل أو تلسكوب جيمس ويب، فلكل مرصد استراتيجية رصد مختلفة:

• رومان: يمسح مساحات واسعة من السماء بسرعة، ويكشف الأنماط والمجموعات والأحداث العابرة والأهداف الواعدة.
• هابل: يواصل تقديم صور حادة وسجل أرشيفي طويل لأجرام ومناطق محددة.
• جيمس ويب: يدرس أهدافًا مختارة بتفصيل أكبر، ويستطيع النظر إلى مراحل أقدم من تاريخ الكون بدقة أعلى في نطاقات الأشعة تحت الحمراء.

وتلخص ناسا الفرق بأن رومان سيمسح رقعًا واسعة من السماء، بينما يركز هابل وويب على أجرام أو مناطق بعينها. وبذلك يمكن لخرائط رومان الكبيرة أن تكون طبقة اكتشاف وسياق، ثم تتولى المراصد الأخرى متابعة الأهداف الأكثر قيمة علميًا.

لماذا قد يكون حجم المهمة أهم من اكتشاف واحد؟

قد تشمل أبرز نتائج رومان اكتشاف كواكب جديدة، وتحسين قياسات الطاقة المظلمة، وإعداد خرائط أكثر تفصيلًا للبنية الكونية. لكن أثره الأوسع سيأتي من الجمع بين التصوير الحاد بالأشعة تحت الحمراء، والتحليل الطيفي، والرصد المتكرر، وإتاحة كميات هائلة من البيانات للباحثين.

فبدل النظر إلى الكون باعتباره مجموعة من الأجرام المنفردة فقط، سيتيح رومان دراسته كسكان ومجموعات يمكن قياس خصائصها ومقارنتها. وهذه هي فكرته الأساسية: ليس مجرد رؤية مسافة أبعد، بل رؤية مساحة أكبر بكثير من السماء في الوقت نفسه، وربط الأسئلة الكبرى—مثل توسع الكون ونمو بنيته—بأسئلة أصغر تمتد من قلب درب التبانة المزدحم إلى المجرات البعيدة والأنظمة الكوكبية غير المكتشفة بعد.