ماهواره‌ای که 5 مرتبه به گنبد آسمان خیره شد

موسیقی افتتاحیه ماموریت فضایی "پلانک" در 14 می 2009 و همراه با موشک آریان 5 از پایگاه گوایانا در فرانسه و به رهبری "آژانس فضایی اروپا" (اسا) نواخته شد.

حتی اگر در هفته های گذشته کارشناسان و دانشمندان اسا اعلام کرده باشند که "دستگاه بسامد بالا" (HFI)، یکی از دو ابزار اصلی این رصدخانه فضایی خاموش شده است این دستگاه توانست در طول ماموریت خود از کل پرتوهای پس زمینه کیهانی بیگ بنگ نقشه برداری کند و بر سراسر آسمان زمانی که جهان تنها 380 هزار سال داشت روشنایی افکند.

با به اتمام رسیدن مایع خنک کننده این دستگاه، حسگرهای HFI پلانک دیگر قادر نیستند با تمام قوا به توان خود ادامه دهند و نور بسیار ضعیف تابیده از انعکاس آغاز جهان را نشان دهند، اما حجم بالای اطلاعات شگفت انگیزی که این کاوشگر تاکنون موفق به جمع آوری آن شده است کار را برای فیزیکدان نجوم و ستاره شناسان به قدر کفایت هموار خواهد کرد.

بسیاری از نتایجی که "پلانک" تاکنون جمع آوری کرده است در روزهای 13 تا 17 فوریه 2012 در کنفرانس بین المللی علم در شهر بلونیای ایتالیا اعلام خواهند شد و جزئیات بی سابقه ای از میکروامواج آسمانی تابیده از بیگ بنگ را نشان خواهند داد.

رصدخانه فضایی پلانک چه دید؟

این تلسکوپ هرچند نتوانست یوفوها و بیگانگان فرازمینی را مشاهده کند اما توانست جهانی از شگفتی ها و احتمالات تقریباً نامحدودی را رصد کند. به طوریکه، تاکنون دهها مقاله علمی در نشریه معتبر Astronomy & Astrophysics منتشر شده اند تا غنای این پروژه را به تصویر بکشند.

کمتر از نیم میلیون سال پس از خلقت جهان در بیگ بنگ که در 13.7 میلیارد سال قبل رخ داد، کره گداخته آتشین نخستین شروع به سرد شدن کرد و به دمای 4 هزار درجه سلسیوس رسید و به این ترتیب، آسمان که تا آن زمان تیره بود شفاف شد و نور ستارگان، جهان را روشن کرد.

به تدریج که جهان گسترش یافت این نور قدیمی به حدی ضعیف شد که تنها می توانست در بسامدهای میکروامواج ساطع شود. طول موجی که امروز به کمک "پلانک" می توان آن را رصد کرد.

این نور به ما ردپاهای دقیقی از "خلقت جهان" عرضه می کند. با مطالعه این آثار برجای مانده، دانشمندان می توانند "بیگ بنگ" و جهان نخستین را با مشاهده و بررسی ستارگان و کهکشانهای ابتدایی بهتر درک کنند.

پلانک تاکنون توانسته است 5 مرتبه گنبد آسمان را کاوش کند درحالی که تئوریهای اولیه امکان 2 بار کاوش را پیش بینی کرده بودند.

نقشه جهان از اولیه نور جهان- این نقشه در اکتبر 2009 منتشر شد

چه دستگاههایی پلانک را یاری کردند؟

پلانک این کاوش عظیم را با دو "چشم" خود انجام داد. دو نوع دستگاه در این ماهواره وجود دارند که از فناوریهای بسیار متفاوتی استفاده می کنند. یکی از این دو، دستگاه بسامد کم (LFI) نام دارد که برپایه تقویت کننده (Amplifier) صدای کم استوار شده است. این تقویت کننده ها "ترانزیستور متعادل کننده الکترون بالا" (HEMT Amplifier) نامیده می شوند که تقویت کننده هایی هستند که سیگنال بسیار ضعیفی را که از عمق جهان دریافت می کنند تقویت کرده و آن را به سطوح قوی می رسانند. سپس این سیگنالها را یک "دیود حسگر" می تواند اندازه گیری کند. به این ترتیب این دستگاه از یک فناوری رادیویی برخوردار است که تنها ویژگی آن حساسیت بسیار زیاد است. این تقویت کننده ها برای رسیدن به حساسیتی که به آن نیاز دارند باید در دمای 20 درجه کلوین (در حدود 253 درجه سانتی گراد زیر صفر) سرد شوند تا به روشی دست یابند که امکان تثبیت بسیار زیاد این گیرنده های رادیویی برنامه ریزی شده را فراهم کند. چون ثبات و پایداری علاوه بر حساسیت بالا، دیگر ویژگی بزرگ این دستگاه است. در حقیقت بسیار مهم است که این دستگاهها ثبات و پایداری بالایی داشته باشند. این دستگاهها سیگنالهای جعلی را که می توانند با سیگنالهای بسیار ضعیف در آمیخته شوند در نظر نمی گیرند. این سیگنالهای ضعیف همانهایی هستند که می خواهیم آنها را در پس زمینه کیهان اندازه گیری کنیم. این دستگاه در بسامد بسیار پایین بین 30 تا 70 گیگاهرتز عمل می کنند.

این درحالی است که در این ماهواره برای بسامدهای بالاتر (بین 100 تا 850 گیگاهرتز) دستگاه دیگری با عنوان "دستگاه بسامد بالا" (HFI) وجود دارد که کار آن بولومتری (اندازه گیری انرژی ساطع شده از پرتوهای الکترومغناطیس)است. بولومترها ترمومترهای بسیار حساسی هستند که به افزایش دمایی که از پرتوهای با شدت کم و زیاد برانگیخته شده اند واکنش نشان می دهند. به منظور دستیابی به این حساسیت بسیار بالا، این بولومترها به خنک شدن حتی تا دمای 271 درجه سانتی گراد زیر صفر نیاز دارند. این اولین بار است که در فضا از دستگاهی استفاده می شود که تا این حد سرد شده است. به طوری که تاکنون هرگز حتی در لابراتوارهای زمینی نیز هیچ دستگاهی به این دمای بسیار پایین نرسیده بود. این دو دستگاه یعنی LFI و HFI طرح کانونی یک تلسکوپ واحد را با یکدیگر به اشتراک می گذارند و  به روشی بسیار فشرده در تلسکوپی که قطری در حدود یک متر و نیم  دارد در هم ادغام می شوند. این چشمی است که تلسکوپ با آن و درحالی که هم روی خود و هم در مدار خود می چرخد آسمان را محک زده و به تدریج تمام آسمان را پوشش خواهد داد و نقشه کاملی از اعماق کیهانی را با یک حساسیت بسیار بالا ارائه کند.

تصویری که پلانک از سحابی جبار گرفت- این عکس در آوریل 2010 منتشر شد

پلانک در مجموع 30 ماه فعالیت کرد و به بیش از دو برابر اهداف اولیه دست یافت. "ژان- لو پوژه" از دانشگاه پاریس جنوبی و یکی از سرمایه گذاران اصلی چشم HFI پلانک در این خصوص گفت: "این نتایج به ما اطلاعات بهتری نسبت به پیش بینی ها می دهند."

اکنون پلانک تنها با یک چشم باقیمانده خود (LFI) قادر است تا پایان سال 2012 به کار خود ادامه دهد و با حساسیت بالایی اطلاعات جمع آوری شده را برای افزایش کیفیت اندازه گیریها واکاوی کند.

پلانک تنها میکروامواج نخستین بیگ بنگ را نمی بیند بلکه امواج تابیده از گرد و غبارهای یخ زده ای که از تمام جهان عبور می کنند را هم رصد می کند.

نتایج اولیه این کاوشگر در سال 2010 اعلام شدند و نتیجه مهم دیگری از این بررسیهای اولیه در ژانویه 2011 به چاپ رسیدند که حاصل اندازه گیریهای دقیقی در طیف مادون قرمز از آسمان نخستین بودند.

این رصدهای پلانک نشان داد که چگونه بعضی از کهکشانهای اولیه، ستارگان را در ریتمهای تشنجی تولید می کردند که هزار برابر بیشتر از ریتم ستاره سازی است که امروز در کهکشان راه شیری رخ می دهد.

بسیاری از تحقیقات پلانک که در ارتباط با بیگ بنگ و جهان نوزاد هستند هنوز به مطالعات بیشتری نیاز دارند. نتایج این بررسیها که در اوایل سال 2013 منتشر خواهند شد مربوط به 15.5 ماه اول ماموریت پلانک است.

سپس در نخستین ماههای سال 2014 گزارش نهایی از تمام یافته های این رصدخانه فضایی تا پایان دوره ماموریت آن اعلام خواهد شد.

پلانک چگونه متولد شد؟

این ماهواره حاصل یک همکاری بزرگ اروپایی با حضور 15 کشور شرکت کننده به همراه بسیاری از صنایع و دانشمندان است. اولین تیمهایی که در همکاری این پروژه شرکت کردند از ایتالیا و فرانسه بودند که این پروژه را در سال 1992 در حدود 17 سال پیش آغاز کردند. ایتالیا توجه خود را به ساخت یک دستگاه برپایه گیرنده های رادیویی معطوف کرد درحالی که فرانسویها استفاده از بولومترها (دستگاه اندازه گیری انرژی حاصل از پرتوهای الکترومغناطیس) را پیشنهاد کردند و "اسا" هر دو پیشنهاد را پذیرفت و به این ترتیب "پلانک" متولد شد. این دستگاهها برای مطالعه امواج میکرو پس زمینه مفید هستند و در بسامدهای بالاتر از 100 گیگاهرتز برای سرد کردن بسیار زیاد دما از این بولومترها و ترمومترها استفاده می شود. بولومتر و گیرنده رادیویی، اولین دو دستگاه بزرگ این پروژه بودند. بعدها از این دو کشور خواسته شد که در دو کنسرسیوم بزرگ بین المللی شرکت کنند که یکی به سرپرستی ایتالیا و دیگری به سرپرستی فرانسه بود. اما در این کنسرسیومها تقریبا تمام کشورهای اروپایی و حتی آمریکا و کانادا نیز تحت عنوان "پروژه اسا" حضور یافتند و به این ترتیب این پروژه به ماموریت ترکیب این دو فناوری مختلف در یک ماهواره یکسان تبدیل شد.

تصویری از 9 نقشه پلانک در 9 طول موج مختلف

به نقل از مهر