على قمة جبل في شمال تشيلي، تستعد أكبر كاميرا رقمية في العالم للتشغيل.
مهمتها بسيطة ولكنها طموحة، وهي تصوير سماء الليل بأكملها بتفاصيل دقيقة وكشف بعض أعمق أسرار الكون.
تقع الكاميرا داخل مرصد فيرا سي روبين – وهو تلسكوب جديد يقترب من الانتهاء على سيرو باتشون، وهو جبل يبلغ ارتفاعه 2682 مترًا (8800 قدم) على بعد حوالي 300 ميل (482 كيلومترًا) شمال العاصمة التشيلية سانتياغو – تتمتع الكاميرا بدقة تبلغ 3200. ميغابكسل، أي تقريبًا نفس عدد البكسلات الموجودة في 300 هاتف محمول، وستغطي كل صورة مساحة من السماء تصل إلى 40 قمرًا مكتملًا.
كل ثلاث ليال، سيقوم التلسكوب بتصوير السماء المرئية بأكملها، منتجًا آلاف الصور التي ستسمح لعلماء الفلك برؤية أي شيء يتحرك أو يغير سطوعه. من المتوقع أنه بهذه الطريقة، ستكتشف فيرا روبين حوالي 17 مليار نجم و20 مليار مجرة لم نرها من قبل، وهذه هي البداية فقط.
تقول كلير هيجز، المتخصصة في التوعية الفلكية بالمرصد: “هناك الكثير مما سيفعله روبن”. “نحن نستكشف السماء بطريقة لم نقم بها من قبل، مما يمنحنا القدرة على الإجابة على الأسئلة التي لم نفكر حتى في طرحها.”
سوف يقوم التلسكوب بمسح السماء ليلاً لمدة عشر سنوات بالضبط، ويلتقط 1000 صورة كل ليلة. “في غضون 10 سنوات، سنتحدث عن مجالات جديدة من العلوم، وفئات جديدة من الأشياء، وأنواع جديدة من الاكتشافات التي لا أستطيع حتى أن أخبركم عنها الآن، لأنني لا أعرف ما هي حتى الآن. ويضيف هيجز: “وأعتقد أن هذا أمر مثير حقًا”.
التحضير للتشغيل
التلسكوب قيد الإنشاء منذ عام 2015، وقد سُمي على اسم عالمة الفلك الأمريكية الرائدة فيرا روبين، التي توفيت في عام 2016، ومن بين إنجازاتها الأخرى، أكدت لأول مرة وجود المادة المظلمة – المادة المراوغة التي تشكل غالبية المادة في الكون، ولكنها لا تزال موجودة. لم يتم ملاحظتها قط.
بدأ المشروع في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين من خلال تبرعات خاصة، بما في ذلك المليارديرات تشارلز سيموني وبيل جيتس. تم تمويله لاحقًا بشكل مشترك من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، التي تديره أيضًا جنبًا إلى جنب مع مختبر المسرع الوطني SLAC، وهو مركز أبحاث تديره جامعة ستانفورد في كاليفورنيا.
على الرغم من أن روبن هو مرصد وطني أمريكي، إلا أنه يقع في جبال الأنديز التشيلية، وهو موقع يشترك فيه مع العديد من التلسكوبات الأخرى لعدد من الأسباب. يقول هيجز: “بالنسبة للتلسكوبات البصرية، تحتاج إلى موقع مرتفع ومظلم وجاف”، في إشارة إلى قضايا التلوث الضوئي ورطوبة الهواء، التي تقلل من حساسية الأجهزة. وتضيف: “أنت تريد جوًا هادئًا ومفهومًا جيدًا، كما أن جودة السماء ليلاً في تشيلي استثنائية، ولهذا السبب يوجد الكثير من التلسكوبات هنا”. “إنها منطقة نائية، ولكنها أيضًا ليست بعيدة جدًا لدرجة أن الحصول على البيانات من الجبل يمثل مشكلة – فهناك بنية تحتية يستطيع روبن الاعتماد عليها.”
حاليًا، التلسكوب في المراحل النهائية من البناء، ومن المتوقع أن يتم تشغيله في عام 2025. “نحن نعمل حاليًا على تجميع جميع القطع، لكنها كلها موجودة على قمة الجبل – وهذا إنجاز كبير وصلنا إليه خلال الصيف”. يقول هيجز. “نتوقع أن تحدث الأمور في ربيع العام المقبل – جمع كل شيء معًا، ومحاذاة كل شيء، والتأكد من أن جميع الأنظمة، بدءًا من القمة ووصولاً إلى خطوط الأنابيب والبيانات، تبدو كما ينبغي ويتم تحسينها على أفضل وجه. نستطيع. لقد كانت هناك عقود من العمل التحضيري لهذا الأمر، لكنك لن تعرف أبدًا حتى تقوم بتشغيل كل شيء.
وبعد بضعة أشهر من الاختبار، في أواخر عام 2025، سيقوم المرصد بأولى ملاحظاته، على الرغم من أن هيغز يحذر من وجود “سيولة” في هذا الجدول الزمني.
“10 ملايين تنبيه في الليلة”
مهمة روبن الرئيسية تسمى LSST – للمسح القديم للمكان والزمان. “هذا مسح مدته 10 سنوات ننظر فيه إلى السماء الجنوبية كل ليلة، ونكرر ذلك كل ثلاث ليال. يقول هيجز: “لذلك قمنا بشكل أساسي بإنشاء فيلم عن السماء الجنوبية لمدة عقد من الزمن”.
يمكن للكاميرا أن تلتقط صورة كل 30 ثانية، مما سيولد 20 تيرابايت من البيانات كل 24 ساعة، أي ما يعادل الشخص العادي الذي يشاهد Netflix لمدة ثلاث سنوات، أو يستمع إلى Spotify لمدة 50 عامًا. عند اكتماله، سيكون المسح قد أنتج أكثر من 60 مليون غيغابايت من البيانات الأولية.
ومع ذلك، سيستغرق نقل كل صورة من تشيلي إلى كاليفورنيا 60 ثانية فقط، حيث سيقوم الذكاء الاصطناعي والخوارزميات بتحليلها أولاً، والبحث عن أي تغييرات أو كائنات متحركة، وإصدار تنبيه في حالة العثور على أي شيء.
يقول هيجز: “نتوقع أن يصدر التلسكوب نحو 10 ملايين تنبيه كل ليلة”. “إن التنبيهات هي أي شيء يتغير في السماء، وتغطي مجموعة كاملة من الحالات العلمية، مثل الأجسام في النظام الشمسي والكويكبات والمستعرات الأعظم. نحن نتوقع ظهور الملايين من نجوم النظام الشمسي ومليارات المجرات، ولهذا السبب يعد التعلم الآلي ضروريًا حقًا.
يقول هيجز إنه سيتم إصدار البيانات لمجموعة مختارة من علماء الفلك كل عام، وبعد عامين آخرين، سيتم إتاحة كل مجموعة بيانات للجمهور، ليعمل عليها المجتمع العلمي العالمي.
هناك أربعة مجالات رئيسية للبحث من المؤمل أن تغطيها البيانات: إنشاء قائمة جرد للنظام الشمسي – والتي تتضمن اكتشاف العديد من الأجرام السماوية الجديدة وربما الكوكب المخفي المعروف باسم الكوكب التاسع؛ رسم خرائط لمجرتنا بأكملها؛ واستكشاف فئة خاصة من الكائنات تسمى “العابرين”، والتي تغير موضعها أو سطوعها بمرور الوقت؛ وفهم طبيعة المادة المظلمة.
يقول هيجز: “من المحتمل أن يكون هناك 10 مجالات مختلفة من العلوم حيث يمكنني أن أخبرك أن روبن سيحقق نتائج رائعة”. “أعتقد أننا سنحصل على المزيد من المستعرات الأعظم من النوع الأول في غضون شهرين أكثر مما تم رصده على الإطلاق، على سبيل المثال. الأجسام بين النجوم، لدينا مرشحان الآن، لكن روبن سوف يأخذ ذلك من اثنين إلى أكثر من عدد قليل كما نأمل.
“هناك العديد من المجالات التي سننتقل فيها من بضعة أشياء إلى عينة كبيرة إحصائيًا من شيء ما، والأثر العلمي لما يمكن أن يفعله ذلك هائل.”
“الثورات مستمرة”
يقول ديفيد كايزر، أستاذ الفيزياء وأستاذ تاريخ العلوم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إن المجتمع الفلكي متحمس للغاية لمرصد فيرا روبين. وفقًا لكايزر، من المفترض أن يساعد التلسكوب في توضيح الأسئلة القديمة حول المادة المظلمة والطاقة المظلمة، وهما من أكثر السمات العنيدة والغامضة في كوننا.
يوضح كايزر: “سيمكن مرصد فيرا روبين علماء الفلك من رسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة بشكل لم يسبق له مثيل، استنادًا إلى كيفية انحناء المادة المظلمة لمسار ضوء النجوم العادي – وهي عملية تُعرف باسم “عدسة الجاذبية””. ويقول: “يبدو أن المادة المظلمة موجودة في كل مكان في جميع أنحاء الكون، ولكن يظل من الصعب تحديد مدى تكتلها أو تجمعها بمرور الوقت بالنسبة لمساحات كبيرة من السماء ليلاً”، مضيفًا أنه من خلال جمع المزيد من البيانات حول توزيع المادة المظلمة ويمكن لمرصد فيرا روبين أن يساعد علماء الفيزياء الفلكية على اكتشاف خصائصه.
لغز كوني آخر طويل الأمد يمكن لروبن حله وهو البحث عن الكوكب التاسع. يقول كونستانتين باتيجين، أستاذ علوم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، والذي كتب العديد من الأوراق الأكاديمية حول هذا الموضوع، إن التلسكوب لا يوفر “فرصة حقيقية لاكتشاف الكوكب التاسع مباشرة فحسب، بل حتى لو كان الكوكب يستعصي على المراقبة المباشرة، إن رسم الخرائط التفصيلية للبنية الديناميكية للنظام الشمسي الخارجي – وخاصة التوزيع المداري للأجسام الصغيرة – سيقدم اختبارات حاسمة لفرضية الكوكب التاسع. ويضيف، باختصار، من المقرر أن يُحدث مرصد فيرا روبين ثورة في فهمنا للنظام الشمسي الخارجي، ومن المتوقع أن يكون “مُغيِّرًا لقواعد اللعبة”.
هناك عدد قليل من علماء الفلك الذين لم يكونوا متحمسين لروبن، كما تقول كيت باتل، المحاضرة في قسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة كوليدج لندن، لأنها سترسم خريطة للفضاء على مقاييس حجمية تتراوح من الأكثر محلية – وتتبع الكويكبات القريبة من الأرض في نظامنا الشمسي – إلى الأكبر، رسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة عبر الكون.
“سيعود روبن إلى نفس الأجزاء من السماء مرارًا وتكرارًا، مما يعني أنه سيفتح آفاقًا جديدة في دراسة العابرين الفلكيين – سيحدد النجوم المتغيرة، ويتتبع بقايا المستعرات الأعظم أثناء اضمحلالها، ويراقب أشعة غاما عالية الطاقة للغاية.” انفجارات الأشعة وتقلب النجوم الزائفة، وهي مجرات بعيدة جدًا ونشطة جدًا. ومن خلال القيام بذلك، سيوفر رؤية غير مسبوقة حول كيفية تطور الكون والنجوم والمجرات الموجودة بداخله.
وفقًا لبريامفادا ناتاراجان، أستاذ علم الفلك والفيزياء بجامعة ييل، فإن مرصد روبن سيحطم الأرقام القياسية على العديد من الجبهات، وينتظر مجتمع علم الفلك بأكمله الرحلة الأولى. سيوفر المسح بيانات لعدد لا يحصى من المشاريع العلمية التي ستعالج العديد من الأسئلة الأساسية المفتوحة دفعة واحدة – بدءًا من الكون القريب إلى الكون البعيد، بما في ذلك ليس فقط كنزًا دفينًا من المجرات والمجموعات النجمية والكوازارات والمستعرات الأعظمية وانفجارات أشعة جاما. وغيرها من الأجسام العابرة – “سيؤدي أيضًا إلى زيادة حدة رؤيتنا للنظام الشمسي من خلال مخزون لا مثيل له حتى الآن من الكويكبات القريبة من الأرض، وأجسام حزام كويبر (منطقة من الأجسام الجليدية خارج مدار نبتون) – باختصار، هناك شيء ما يمكن أن نستفيد منه”. تقول: “الجميع”.
وتضيف أن الاكتشاف الأكثر إثارة سيكون إذا كشف التلسكوب عن الطبيعة الحقيقية للمادة المظلمة، وهو اكتشاف من المؤكد أنه سيسعد فيرا روبين.
تقول ناتاراجان: “في نهاية المطاف، كان عملها الأساسي في اكتشاف المادة المظلمة في المجرات الحلزونية في السبعينيات هو الذي دفع هذا المسعى إلى المضي قدمًا”. “إن الآفاق محيرة – والثورات على قدم وساق بالتأكيد.”
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على موقع CNN.com