تلسكوب "رومان" التابع لناسا سيستخدم مرايا متغيرة الشكل للعثور على "الأرض 2.0"

يستعد تلسكوب "نانسي غريس رومان" الفضائي (Nancy Grace Roman Space Telescope) التابع لناسا لإحداث ثورة في اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية من خلال "عملية إخفاء" متطورة لضوء النجوم. ومن خلال استخدام تقنية التحكم النشط في جبهة الموجة (active wavefront control) المتقدمة، تهدف المهمة إلى التقاط صور مباشرة لكواكب كانت تضيع سابقًا في الوهج الطاغي لنجومها المضيفة.

دقة التحكم النشط في جبهة الموجة

بينما تستخدم المراصد الحالية مثل تلسكوبي "هابل" و"جيمس ويب" الفضائيين (JWST) أجهزة كوروناغراف (coronagraphs) ثابتة لحجب ضوء النجوم، فإنها غالبًا ما تواجه صعوبة في التعامل مع الوهج الشارد الناتج عن العيوب المجهرية في المرايا. ويقدم تلسكوب "رومان" الفضائي تحولًا جذريًا: أول "كوروناغراف نشط" مخصص للفضاء.

في قلب هذه التقنية توجد مرآتان قابلتان للتشكيل، تضم كل منهما شبكة من المشغلات (actuators) بنمط مربعات 48×48. تعمل هذه المكابس الصغيرة مثل أصابع مجهرية، حيث تطبق جهدًا كهربائيًا لسحب طبقة رقيقة من الزجاج. وتعد الدقة مذهلة؛ إذ يمكن للمرايا أن تتشوه بمقدار ضئيل يصل إلى 10 بيكومترات فقط — أي ما يعادل تقريبًا عُشر قطر ذرة الهيدروجين. يتيح ذلك للتلسكوب إجراء "التحكم النشط في جبهة الموجة"، ليعمل فعليًا مثل سماعات إلغاء الضوضاء ولكن للضوء. ومن خلال نحت سطح المرآة لإلغاء الموجات الضوئية غير المرغوب فيها، ينشئ النظام منطقة مظلمة "على شكل دونات" حول النجم، مما يوفر نافذة واضحة لمراقبة الكواكب القريبة.

ما وراء عصر "المشتري الحار"

حتى الآن، كانت معظم الكواكب خارج المجموعة الشمسية التي تم تصويرها هي "المشتريات الحارة" (Hot Jupiters) — وهي عمالقة غازية ضخمة ومتوهجة تدور بالقرب الشديد من نجومها. إن حجمها وحرارتها يجعلان من السهل اكتشافها في الأشعة تحت الحمراء، لكنها لا تمثل نظامنا الشمسي.

تم تصميم تلسكوب "رومان" الفضائي لسد هذه الفجوة. فمن خلال تحسين الحساسية تجاه الكواكب خارج المجموعة الشمسية مقابل الوهج النجمي بمعامل يصل إلى 1000 ضعف، سيكون قادرًا على تصوير "نظائر المشتري" (Jupiter analogues) مباشرة. وهذه النظائر هي عمالقة غازية ناضجة وأكثر برودة تدور حول نجوم تشبه الشمس على مسافات مماثلة لمسافة مشترينا، حيث تعكس الضوء بدلاً من انبعاث الحرارة الشديدة. وتمثل هذه القدرة خطوة حاسمة نحو الهدف النهائي المتمثل في اكتشاف عوالم شبيهة بالأرض.

قفزة هائلة في نطاق الرصد

لا يقتصر تلسكوب "رومان" الفضائي على الدقة فحسب، بل يتعلق الأمر بالنطاق أيضًا. فالتلسكوب المزود بكاميرا ذات مجال واسع بدقة 300 ميجابكسل، سيلتقط صورًا أكبر بنحو 100 مرة من أوسع لقطات تلسكوب "هابل" عند دقة مماثلة.

يتيح مجال الرؤية الواسع هذا، إلى جانب التصوير عالي الدقة، لعلماء الفلك الانتقال من "إجراء مقابلات مع حفنة من الأشخاص" إلى "إجراء تعداد عالمي". وبالإضافة إلى الكواكب خارج المجموعة الشمسية، تُكلف المهمة باكتشاف حوالي 100,000 كوكب جديد عبر عدسة الجاذبية المجهرية (gravitational microlensing) والتحقيق في الخصائص الغامضة للمادة المظلمة والطاقة المظلمة. ولضمان عدم ارتداد الضوء داخل الآلات الداخلية، تستخدم ناسا حتى "عشب السيليكون" — وهو عبارة عن غابة من الأشواك المجهرية المصممة لحجز وامتصاص الفوتونات الشاردة.

النقاط الرئيسية

  • التحكم النشط في جبهة الموجة: يستخدم "رومان" مرآتين قابلتين للتشكيل مع آلاف المشغلات لنحت الضوء، مما يحسن حساسية اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية بما يصل إلى 1000 ضعف مقارنة بالتقنيات الحالية.
  • العثور على نظائر المشتري: على عكس المهمات السابقة التي ركزت على "المشتريات الحارة" الضخمة، تتيح قدرة "رومان" على كبح ضوء النجوم التصوير المباشر للعمالقة الغازية الناضجة والأكثر برودة والمشابهة لمشترينا.
  • نطاق غير مسبوق: باستخدام كاميرا ذات مجال واسع بدقة 300 ميجابكسل، ستجري المهمة "تعدادًا" للكون، بهدف اكتشاف 100,000 كوكب جديد خارج المجموعة الشمسية وفك أسرار الطاقة المظلمة والمادة المظلمة.