يمكن لهذا التلسكوب العملاق اكتشاف كواكب خارجية صالحة للسكن وأسرار كوننا، إذا حصل على تمويله

يستعد مشروع تلسكوب ماجلان العملاق لمدة تتراوح ما بين 12 إلى 24 شهرًا حاسمًا، مع بدء مرحلة التصميم النهائية، حيث يسعى الفريق الذي يقف وراء المشروع إلى الحصول على مزيد من التمويل لجعل حلم التلسكوب متعدد المرايا الذي يبلغ طوله 25.4 مترًا (83 قدمًا) حقيقة.

ال تلسكوب ماجلان العملاق (بتوقيت جرينتش) عقد اتحاد يضم 16 جامعة ومؤسسة بحثية قمته الأولى على الإطلاق في 14 أبريل. كانت القمة بمثابة وسيلة لإطلاع الأكاديميين ووسائل الإعلام والجمهور على كيفية سير تصميم وبناء التلسكوب بعد قيام مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) بتقديم المشروع رسميًا إلى مرحلة التصميم النهائية في صيف عام 2025.

وقال دانييل جافي، رئيس اتحاد GMT والرئيس السابق لعلم الفلك في جامعة تكساس في أوستن، خلال القمة: “هذه إحدى الخطوات النهائية التي يجب أن يتخذها المشروع قبل أن يتم النظر في تمويله الفيدرالي”. “على مدى السنوات الخمس الماضية، اجتاز التلسكوب كل مراجعة مستقلة مطلوبة فدراليًا. والآن ينصب تركيزي المباشر على إكمال مرحلة التصميم النهائية لـ NSF بنجاح بحلول منتصف عام 2027. وفي انتظار موافقة NSF والكونغرس، سيدخل تلسكوب ماجلان العملاق بداية البناء واسع النطاق في السنة المالية 2028.”

يعد GMT واحدًا من ثلاثة تلسكوبات تقريبًا في فئة الثلاثين مترًا (حوالي 98 قدمًا) والتي من المفترض أن يتم تشغيلها في ثلاثينيات القرن الحالي. ال تلسكوب كبير للغاية (ELT) الذي يقوم ببنائه المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي هو بالفعل قيد الإنشاء على نطاق واسع، ومن المفترض أن يكون أول من يدخل الخدمة في عام 2029، ويبلغ طوله 39 مترًا (128 قدمًا).

المضاعفات

بالنسبة لتوقيت جرينتش وتلسكوب ضخم آخر من الجيل التالي، يسمى تلسكوب الثلاثين مترًا (TMT)، فإن الوضع أكثر تعقيدًا. وكلاهما عبارة عن تلسكوبات أمريكية يتم تمويلها، على الأقل جزئيًا، من قبل مؤسسة العلوم الوطنية. ومع ذلك، في عام 2024، كان لدى NSF ميزانية التلسكوب العملاقة بقيمة 1.6 مليار دولاروهو ما لا يكفي لتمويل كلا المرصدين بالكامل. وقد أدى هذا إلى تطلع كلا المشروعين إلى التبرعات الخاصة والخارجية.

وكشف جافي أنه تم استثمار أكثر من مليار دولار حتى الآن في مشروع GMT من قبل شركائه.

وقال جافي: “هذه المساهمات، التي أصبحت ممكنة إلى حد كبير من قبل الجهات المانحة والداعمين في جميع أنحاء العالم، مكنت 40٪ من مكونات التلسكوب من أن تكون في مرحلة التصنيع والتجميع النشط”.

على قمة جبل لاس كامباناس، على ارتفاع 7870 قدم (2400 متر) فوق مستوى سطح البحر في صحراء أتاكاما في تشيلي، والتي تتمتع بسماء ليل أكثر قتامة وجفافا وأكثر استقرارا من أي مكان آخر في العالم تقريبا، تم بالفعل حفر أساسات توقيت جرينتش، وتم إنشاء الطرق والمرافق وهياكل الدعم. في روكفورد، إلينوي، يقوم المهندسون في شركة Ingersoll Machine Tools ببناء الحامل الضخم الذي سيحمل سبع مرايا أساسية بطول 8.4 متروالمرايا الثانوية السبعة مقاس 1 متر والأدوات العلمية. سيبلغ ارتفاع الجبل، عند الانتهاء منه، 128 قدمًا (39 مترًا) (بالمصادفة حجم مرآة ELT بأكملها) ويزن 2600 طن. إنها كبيرة جدًا لدرجة أن الشركة اضطرت إلى إنشاء منطقة تصنيع وتجميع خاصة تبلغ مساحتها 40 ألف قدم مربع (3700 متر مربع) لإيواءها فقط.

وفي الوقت نفسه، تشكل المرايا تصميمًا بصريًا فريدًا. يعمل كل من ELT وTMT بمرآة واحدة ضخمة مكونة من عدة أجزاء متصلة ببعضها البعض، ولكن كما ذكرنا في الفقرة السابقة، يتكون السطح العاكس الأساسي لـ GMT من سبع مرايا كبيرة فردية، كل منها أكبر قليلاً في الحجم من المرآة الموجودة في تلسكوب سوبارو في هاواي، على سبيل المثال. في الواقع، إنها أكبر مرايا التلسكوب المفردة التي تم صنعها على الإطلاق. على النقيض من ذلك، فإن المرايا الأساسية في تلسكوبات WM Keck التي يبلغ قطرها 10 أمتار مصنوعة من أجزاء بدلاً من مرآة واحدة صلبة.

وقالت ريبيكا بيرنشتاين، كبيرة علماء تلسكوب جرينتش، إن هذا التصميم يتمتع بالعديد من المزايا، ليس أقلها كيف يساعد البصريات التكيفية للتلسكوب.

تصف البصريات التكيفية كيف يمكن لمرايا التلسكوب إجراء تغييرات دقيقة في شكلها لمقاومة وميض الضوء النجوم بواسطة أَجواء.

إن GMT هو في الأساس نسخة ضخمة من التلسكوب العاكس الذي قد تستخدمه في الفناء الخلفي لمنزلك. في حالة تلسكوبات الهواة، يرتد الضوء من المرآة الأساسية وينعكس بواسطة مرآة ثانوية أصغر إلى نقطة محورية في العدسة. في حالة GMT، تم عكس المرايا الأساسية السبعة، عفوًا عن التورية، بواسطة سبع مرايا ثانوية أصغر حجمًا قابلة للتشوه.

قال بيرنشتاين: “إنهم يغيرون قواعد اللعبة”. “المرايا الثانوية عبارة عن هياكل معقدة يبلغ سمكها 2 ملم وقطرها متر واحد. ويرتبط بالجزء الخلفي من كل مرآة حوالي 700 مغناطيس صغير يتم دفعها وسحبها بواسطة ملفات كهرومغناطيسية لتمكين المرايا من تغيير شكلها آلاف المرات في الثانية الواحدة لإزالة الارتعاش الجوي.”

تلك المرايا السبعة الأساسية، التي تعمل في انسجام تام جنبًا إلى جنب مع المرايا الثانوية والبصريات التكيفية، ستجلب عيونًا جديدة إلى الكون. الكواكب الخارجية في منطقة صالحة للسكن النجوم البعيدة هي الهدف الرئيسي. سوف يحجب الكوروناغراف ضوء النجم، ويعزل ضوء أي كواكب حول هذا النجم، مما يسمح بإجراء قياسات طيفية لضوء ذلك الكوكب بواسطة أداة تسمى مكتشف الأرض الكبيرة GMT-Consortium (G-CLEF) والتي يمكن من خلالها البحث عن البصمات الحيوية في الغلاف الجوي للكوكب.

وفي الطرف الآخر من المقياس، كامل المجرات في الكون البعيد سوف تخضع للتدقيق.

وقال جوين رودي، عالم الفلك في معهد كارنيجي للعلوم في كاليفورنيا: “نحن نعلم أن المجرات، والنجوم والكواكب الموجودة بداخلها، تتشكل من سحب ضخمة من الغاز تتجمع معًا بواسطة الجاذبية”. مثل نجوم ضخمة يذهب سوبر نوفا إنهم يدفعون هذا الغاز إلى الخارج مرة أخرى، مما يؤدي إلى حدوث دورة من سقوط الغاز، وتشكيل النجوم ثم يتم تفجيره مرة أخرى.

وقال رودي: “لم يتم فهم هذه الدورة بعد لأن رؤية الغاز كانت صعبة للغاية”. “سيسمح لنا GMT بدراسة المجرات على مسافات هائلة، وهو ما يعني العودة بالزمن إلى ما قبل 10 أو 11 مليار سنة عندما كانت المجرات تشكل النجوم بشكل أسرع. وسوف يحدث ثورة في فهمنا من خلال إنشاء الخرائط الأولى للغاز المحيط بالمجرات الفردية. سنكون قادرين على النظر في قلوب هذه المجرات الشابة لربط مواقع ولادة النجوم وموت النجوم مباشرة بتدفقات الغاز هذه.”

ومع ذلك، بقدر ما كانت رودي متحمسة بشأن إمكانية إجراء هذه الملاحظات، إلا أنها أكثر حماسًا بشأن الأشياء غير المتوقعة التي قد يجدها GMT.

وقال رودي: “أعتقد أن أبرز الاكتشافات التي سيحققها GMT ستكون هي تلك التي لم نتخيلها بعد”. “ليس هناك ما يخبرنا بما سنجده.”

ومع ذلك، ستضيع كل هذه الإمكانات إذا لم يتم الانتهاء من التصميم والبناء بتوقيت جرينتش. وحتى مع التمويل الفيدرالي الذي نأمل أن يمنحه الكونجرس الأمريكي، فلن يكون كافيًا، ويقول جافي إن المشروع يتطلع إلى توسيع الكونسورتيوم الحالي المكون من 16 شخصًا وتشجيع المزيد من الاستثمار الخاص لتمويل إجمالي يقدر بأكثر من 2 مليار دولار لبناء وتشغيل التلسكوب.

وقال جافي: “سيؤدي هذا إلى جلب المزيد من الموارد والقوة العقلية الإضافية لدفع الاكتشافات، مما يؤدي إلى الملاحظات العلمية في ثلاثينيات القرن الحالي”.

وبقليل من الحظ، سيتم تمويل التلسكوبات العملاقة الثلاثة بالكامل، وإنشائها وتشغيلها بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي. بينهما، والعمل مع المراصد الأخرى القائمة مثل روبن و تلسكوب جيمس ويب الفضائيإنها تعد بتغيير فهمنا للنجوم والمجرات وإمكانات الحياة فيما بعد أرض.