ناسا چشم جهان را به آسمان دوخت؛ چهارشنبه تصاویر خیره‌کننده دنباله‌دار اطلس منتشر می‌شود

دنباله‌دار اطلس و تصاویر ناسا

ناسا چهارشنبه تاریخ‌ساز می‌شود؛ افشای واضح‌ترین تصاویر از دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای اطلس

در شامگاه چهارشنبه ۲۸ آبان، جهان علم چشم به آسمان خواهد دوخت تا شاهد منتشر شدن واضح‌ترین تصاویر تاریخ از دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای 3I/ATLAS باشد. این رویداد که در نشست خبری ناسا به‌صورت زنده از وب‌سایت رسمی و کانال‌های یوتیوب و آمازون پرایم پخش می‌شود، پایان دوره‌ای از سکوت، انتظار و هیجان در میان جامعه اخترشناسی است. پس از بیش از یک ماه توقف در فعالیت‌های عمومی به دلیل تعطیلی موقت دولت آمریکا، ناسا بازمی‌گردد تا با تصاویر تازه‌ای که توسط ناوگان تلسکوپ‌ها و فضاپیماهایش ثبت شده‌اند، یکی از شگفت‌انگیزترین مهمانان منظومه شمسی را آشکار کند.

پیش‌زمینه علمی؛ دنباله‌دارهای میان‌ستاره‌ای چیستند؟

دنباله‌دارهای میان‌ستاره‌ای (Interstellar Comets) اجرامی هستند که از خارج منظومه شمسی آمده‌اند و مسیری را طی می‌کنند که از هیچ مرکز گرانشی شناخته‌شده در سامانه‌ی خورشیدی پیروی نمی‌کند. آن‌ها مسافران واقعی کیهان‌اند؛ حاملان غبار و ترکیبات اولیه از دوران شکل‌گیری ستارگان و سیارات. این اجرام، که از سحابی‌های مولکولی که خاستگاه منظومه‌های ستاره‌ای دیگر بوده‌اند سرچشمه گرفته‌اند، به دلیل اختلالات گرانشی (مانند نزدیک شدن ستارگان پرجرم یا انفجارهای ابرنواختری) از سیستم مادر خود رانده شده‌اند.

نخستین دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای که بشر موفق به مشاهده آن شد، ʻOumuamua بود که در سال ۲۰۱۷ توجه جهانیان را با مسیر عجیب و شکل سیگارمانندش جلب کرد. مسیر حرکت آن به گونه‌ای بود که نشان می‌داد سرعت اولیه آن بسیار بالاتر از آن است که تنها تحت تأثیر گرانش خورشید قرار گرفته باشد. دومین مورد، 2I/Borisov، به لطف تلسکوپ‌های اپتیکی در ۲۰۱۹ به ثبت رسید و مشخص شد که دارای دنباله‌ای آشکار و ترکیبات گازی مشابه دنباله‌دارهای معمولی است. و اکنون سومین مهمان، 3I/ATLAS، از دل یک منظومه ناشناخته در راه خود ظاهر شده است.

این دنباله‌دار با ترکیب غیرمعمولی از یخ و غبار دیده شد و مسیرش نه تنها از محدوده‌ی سیارات داخلی عبور کرد بلکه از کنار مریخ و خورشید نیز گذشت، فرصتی نادر برای بررسی ساختار فیزیکی و شیمیایی اجرامی که از فراسوی زادگاه خورشید آمده‌اند. این اجرام نمونه‌هایی دست‌نخورده از محیط‌های ستاره‌زایی اولیه را در اختیار ما قرار می‌دهند.

داستان کشف و مسیر پرماجرا

در اواخر خرداد (بر اساس تاریخ‌های میلادی معادل ژوئن)، شبکه‌ی رصدی ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) در هاوایی نخستین نشانه‌های بازتاب نوری غیرمنتظره‌ای را در آسمان ثبت کرد. این سیستم که عمدتاً برای کشف سیارک‌های نزدیک‌زمین طراحی شده بود، به طور تصادفی این جرم دوردست را شناسایی کرد. پس از چند روز تحلیل داده‌ها و بررسی‌های طیف‌سنجی که توسط مراکز رصدی دانشگاهی انجام شد، این جرم به عنوان دنباله‌داری با ترکیبات متفاوت از دنباله‌دارهای معمول شناخته شد. در اوایل تیر (جولای)، اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی (IAU) رسماً نام آن را 3I/ATLAS اعلام کرد؛ سومین دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای تاریخ بشر.

مدار این دنباله‌دار به شکل هایپربولیک (Hyperbolic) است؛ یعنی انرژی جنبشی آن به گونه‌ای است که سرعت خروجی آن از سرعت لازم برای فرار از گرانش خورشید بیشتر است. این بدان معناست که (E > 0)، جایی که (E) انرژی کل است. به همین دلیل هرگز بازنخواهد گشت و پس از خروج از منظومه شمسی، به فضای میان‌ستاره‌ای باز خواهد گشت.

طبق داده‌های تحلیلی، اطلس در سوم اکتبر از فاصله‌ی حدود ۳۰ میلیون کیلومتری مریخ عبور کرد؛ فاصله‌ای که در مقیاس نجومی نزدیک محسوب می‌شود. این نزدیکی به مریخ، فرصتی بی‌نظیر برای مدارگردهای مریخی فراهم آورد تا از زاویه‌ای بی‌سابقه آن را تصویربرداری کنند.

در ۲۹ اکتبر، زمانی که دنباله‌دار به حضیض خورشیدی خود (نزدیک‌ترین فاصله به خورشید) رسید، گرمای شدید باعث تصعید یخ‌های سطحی و تشکیل کما (Coma) شد؛ ابری حجیم از گاز و غبار که هسته را احاطه کرده است. این مرحله‌ی درخشان‌ترین و فعال‌ترین بخش سفر دنباله‌دار بود و دقیقاً در زمانی رخ داد که ناسا به دلیل تعطیلی فدرال (Government Shutdown)، در سکوت عملیاتی فرو رفته بود.

سکوت ناسا و ادامه کار اروپا

از اول اکتبر تا دوازدهم نوامبر، توقف فعالیت‌های دولتی در آمریکا موجب شد بسیاری از پروژه‌های علمی ناسا به‌طور موقت تعطیل شوند. این محدودیت شامل دسترسی به داده‌های تلسکوپ‌های زمینی و عملیات فضایی بود، در حالی که دنباله‌دار اطلس در حساس‌ترین مرحله‌ی سفر خود قرار داشت و مشغول فعال شدن بود.

در غیاب ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) با بهره‌گیری از مدارگردهای مریخی خود، به ویژه مدارگردیاب مریخ (Mars Express) و مدارگرد شناسایی مریخ (TGO)، توانست تصاویری اولیه منتشر کند؛ هرچند وضوح این تصاویر بسیار پایین بود، اما اطلاعات مهمی درباره‌ی وجود کما، جهت‌گیری آن، و میزان فعالیت‌های سطحی جرم ارائه کردند. این تصاویر اولیه عمدتاً با استفاده از ابزارهای سنجش از دور برای تعیین موقعیت تجمعات گازی انجام شد.

تصاویر ESA نشان می‌داد کما (گیسوی دنباله‌دار) حدود ۱۴۰ هزار کیلومتر وسعت دارد و تراکم گازهای متصاعد شده از سطح یخی، در واحد زمان، رشد چشمگیری داشته است. این یافته‌ها تأیید کرد که 3I/ATLAS دارای ساختاری طبیعی مانند سایر دنباله‌دارهای یخی است و برخلاف برخی حدس‌های اولیه که آن را یک شیء مصنوعی یا بازمانده‌ی فضاپیمای بیگانه می‌پنداشتند، ساختاری کیهانی دارد.

بازگشت ناسا با HiRISE

با بازگشایی کامل ناسا در نیمه نوامبر، داده‌های ذخیره‌شده از دوربین HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) روی مدارگرد شناسایی مریخ (MRO) که در ارتفاع بالاتری قرار دارد، برای تحلیل آماده شدند. HiRISE یکی از قدرتمندترین دوربین‌های فضایی موجود است که قادر به ثبت جزئیاتی در مقیاس چند ده سانتی‌متر از فاصله‌های میلیون‌ها کیلومتری است. این دوربین به طور خاص برای نقشه‌برداری با وضوح بالا از سطح مریخ طراحی شده، اما توانایی آن در ردیابی و تصویربرداری از دنباله‌دار اطلس در نزدیکی مریخ، شاهکار مهندسی محسوب می‌شود.

مجموعه‌ی جدید تصاویر HiRISE نه تنها کما را با دقت بی‌سابقه‌ای نشان می‌دهند، بلکه ساختار سطحی و بازتاب‌های غیرمنتظره‌ای را نیز آشکار کرده‌اند که می‌توانند به شناسایی ترکیبات آلی کمک کنند. تصاویری که قرار است منتشر شوند، بر اساس الگوریتم‌های پردازش تصویر پیشرفته‌ای هستند که نویز ناشی از حرکت سریع دنباله‌دار را حذف کرده‌اند.

گفته می‌شود در تصاویر تازه، خطوط متمایزی ناشی از تصعید یخ‌های متانی ((\text{CH}_4)) و آمونیاکی ((\text{NH}_3)) دیده می‌شوند. این خطوط که شبیه به رگه‌هایی روی سطح هستند، نشان‌دهنده تخلیه‌ی گاز از طریق دریچه‌هایی هستند که به دلیل تفاوت در حرارت و تراکم مواد زیر سطحی ایجاد شده‌اند. بررسی این داده‌ها ممکن است سرنخ‌هایی از منشأ مولکول‌های پایه‌ی حیات در فضا ارائه دهد. ناسا اعلام کرده است که در نشست خبری ۱۹ نوامبر، نمونه‌هایی از تحلیل طیفی نیز منتشر خواهد شد که ترکیب دقیق این گازها را تأیید می‌کنند.

فناوری تصویربرداری و چالش‌های آن

رصد اجرامی که با سرعت‌های مداری بالا (گاهی بیش از ۵۰ کیلومتر بر ثانیه) در حال حرکت هستند، کار آسانی نیست. برای تصویربرداری دقیق، دوربین‌ها باید هم‌زمان با حرکت دنباله‌دار تنظیم شوند تا از محوشدگی (Blurring) ناشی از حرکت در طول زمان نوردهی جلوگیری گردد.

ناسا از الگوریتم ردیابی پیش‌گویانه‌ی جدیدی بهره گرفته است که مسیر نسبی دنباله‌دار را در زمان واقعی با مدل‌سازی دینامیکی تصحیح می‌کند. این سیستم، داده‌های ردیابی اولیه را دریافت کرده و با استفاده از فرمول‌های مکانیک مداری و محاسبه‌ی نیروی گرانش خورشید و سیارات، موقعیت دقیق جرم را در هر میلی‌ثانیه تخمین می‌زند. این تصحیح حرکت در لحظه، امکان گرفتن تصاویری با نوردهی چند ثانیه‌ای را فراهم می‌کند که در غیر این صورت غیرممکن بود. این فناوری در مأموریت‌های آینده مانند رصد دنباله‌دارهای منطقه‌ی بیرونی (مانند کمربند کویپر) و حتی سیارک‌های تهدیدکننده زمین نیز کاربرد خواهد داشت.

منشأ احتمالی و ترکیبات شیمیایی

تحلیل‌های اولیه نشان می‌دهد 3I/ATLAS از ناحیه‌ای میان ستاره‌ای در بازوی پریسیوس (Perseus Arm) کهکشان راه شیری آمده است؛ جایی که تخمین زده می‌شود حدود ۷ پارسک (حدود ۲۳ سال نوری) از مرکز منظومه خورشید فاصله داشته است، هرچند این فاصله مربوط به زمان خروج آن از منطقه زادگاهش است.

ترکیب آن حاوی نسبت‌های غیرمعمولی از آمونیاک ((\text{NH}_3))، متان ((\text{CH}_4))، یخ‌های کربن‌دی‌اکسید ((\text{CO}_2)) و ذرات سیلیکاتی است. این نسبت‌ها با آنچه در دنباله‌دارهای ابر اورت یا کمربند کویپر یافت شده متفاوت است و همین تفاوت می‌تواند سرنخی از تفاوت محیط‌های تولد ستارگان در بخش‌های مختلف کهکشان باشد. دانشمندان معتقدند این تفاوت ناشی از میزان نور فرابنفش (UV) و چگالی غبار در ابر مولکولی اولیه است که اطلس در آن متولد شده است.

تاکنون امواج رادیویی منعکس‌شده از اطلس توسط تلسکوپ آلما (ALMA) در شیلی بررسی شده و داده‌ها نشان داده‌اند که سطح آن دارای مناطقی با بازتاب کم (Low Albedo) است که احتمال وجود غبار تیره (Rich in Carbonaceous Dust) را افزایش می‌دهد. این غبار می‌تواند عامل جذب بیشتر انرژی تابشی خورشید و در نتیجه افزایش حرارت سطحی موضعی و تصعید سریع‌تر یخ‌ها باشد.

همکاری جهانی در ردیابی اطلس

پروژه‌ی مشترک «AtlasNet» که میان ناسا، ESA، و رصدخانه‌های ژاپن (مانند سوبارو) و کانادا راه‌اندازی شده، از شبکه‌ای از بیش از صد تلسکوپ زمینی برای پیگیری مسیر دقیق دنباله‌دار استفاده می‌کند. این شبکه‌سازی امکان جمع‌آوری داده‌های پیوسته را فراهم کرد تا سکوت موقت ناسا تأثیر کمتری بر ردیابی بگذارد.

طبق محاسبات این شبکه، اطلس در ۱۹ دسامبر به نزدیک‌ترین فاصله‌اش از زمین، حدود ۲۷۰ میلیون کیلومتر خواهد رسید و سپس مسیر خروج از منظومه شمسی را آغاز می‌کند. پس از آن به اعماق فضا خواهد رفت و هرگز بازنخواهد گشت. این آخرین فرصت برای مشاهده‌ی آن در نزدیک‌ترین فاصله‌ی مداری باقی‌مانده است.

این پروژه داده‌هایی را برای الگوریتم‌های جدید مدل‌سازی میان‌ستاره‌ای فراهم می‌کند که در مطالعات آینده درباره‌ی مهاجرت اجرام آسمانی و شکل‌گیری مواد اولیه حیات نقش حیاتی خواهند داشت. این مدل‌ها تلاش می‌کنند تا با استفاده از پتانسیل گرانشی چندجسمی، مسیرهای فرار اجرام از سایر ستارگان را شبیه‌سازی کنند.

پیامدهای علمی و فلسفی

مشاهده‌ی اجرامی چون اطلس تنها ثبت یک پدیده فضایی نیست؛ بلکه نگاه تازه‌ای به سرچشمه‌ی ماست. ترکیبات شیمیایی این دنباله‌دار حاوی مولکول‌هایی است که احتمال دارد در تشکیل نخستین آمینواسیدها و ژن‌های اولیه‌ی حیات نقش داشته باشند. اگر این فرضیه تأیید شود، ممکن است بخشی از مواد سازنده‌ی زمین (به ویژه آب و ترکیبات آلی ساده) از طریق دنباله‌دارهای میان‌ستاره‌ای وارد سامانه خورشیدی شده باشند، پدیده‌ای که به فرضیه پان‌اسپرمیا (Panspermia) اعتبار بیشتری می‌بخشد.

از منظر فلسفی، دنباله‌دارهای میان‌ستاره‌ای نماد «مسافر از فراتر» هستند؛ حامل پیام آشوب و نظم کیهانی. در اندیشه‌ی باستان و اسطوره‌شناسی بین‌النهرین، اجرامی درخشان که ناگهانی در آسمان ظاهر می‌شدند، پیک‌هایی از جهان‌های ناشناخته تلقی می‌شدند. دنباله‌دار اطلس نیز به نوعی تکرار همان الگوست: ظهور ناگهانی از بیرون، افشای رازهای کیهان و ناپدید شدن برای همیشه.

در چارچوب نظریه‌ی «Order from Chaos»، مشاهده‌ی منظم این جرم می‌تواند نمادی از توان بشر در یافتن الگو در دل بی‌نظمی باشد. ما با ابزارهایی چون HiRISE و تلسکوپ‌های زمینی، نظمی از دل آشوب حرکات میان‌ستاره‌ای استخراج می‌کنیم؛ نظمی که معنا و خاستگاه کیهان را به چالش می‌کشد.

آینده رصدهای میان‌ستاره‌ای

پس از مأموریت اطلس، ناسا قصد دارد پروژه‌ی جدیدی تحت عنوان Interstellar Comet Observer (ICO) را راه‌اندازی کند که شامل فضاپیمایی خودکار با قابلیت شتاب‌گیری بسیار بالا برای تعقیب اجرام میان‌ستاره‌ای خواهد بود. این مأموریت، که هدف آن دستیابی به سرعت‌های فراتر از پروب‌های فعلی است، می‌تواند تا سال ۲۰۳۰ نخستین نمونه‌برداری مستقیم (In-situ Sampling) از ماده‌ی میان‌ستاره‌ای را انجام دهد.

در سطح زمینی، تلسکوپ‌های بزرگ نسل آینده مانند Vera Rubin Observatory در شیلی، با میدان دید بسیار وسیع خود آماده‌اند تا با رصد شبانه، به کشف دنباله‌دارهای مشابه بپردازند. ترکیب داده‌های اپتیکی، فروسرخ و رادیویی از این منابع، امکان ساخت نقشه‌های سه‌بعدی دقیق از مسیر اجرام درون و بیرون منظومه شمسی را خواهد داد.

جمع‌بندی

رویداد چهارشنبه نه فقط یک نشست خبری ساده، بلکه فصل تازه‌ای در تاریخ اخترشناسی است. ناسا با افشای واضح‌ترین تصاویر از دنباله‌دار اطلس، مرزهای دانش بشر درباره‌ی اجرام میان‌ستاره‌ای را جابه‌جا می‌کند. این تصاویر آخرین فرصت بشر برای مشاهده‌ی این مسافر کیهانی است؛ جرمی که پس از ترک منظومه، دیگر بازنخواهد گشت.

در دنیایی که مرزهای علم و اسطوره بار دیگر به هم نزدیک می‌شوند، اطلس یادآور این واقعیت است که ما هنوز تنها تماشاگران اسراری عظیم در آسمانیم؛ اسراری که هر بار در قالب نوری کوتاه و گذرا بر ما آشکار می‌شوند و سپس در سکوت بی‌کران فضا محو می‌گردند.

پرسش‌های متداول (FAQ)

۱. دنباله‌دار میان‌ستاره‌ای چیست و چه تفاوتی با دنباله‌دارهای معمولی دارد؟
اجرامی هستند که از بیرون منظومه شمسی می‌آیند. تفاوت اصلی آن‌ها در مدارشان است: مدار دنباله‌دارهای معمولی بیضوی (بسته) است، در حالی که مدار اجرامی مانند اطلس هایپربولیک (باز) بوده و فقط یک‌بار عبور می‌کنند.

۲. چرا دنباله‌دار 3I/ATLAS اهمیت علمی دارد؟
چون سومین جرم میان‌ستاره‌ای مشاهده‌شده است و تحلیل‌های اولیه نشان داده‌اند که ترکیب شیمیایی آن (به ویژه نسبت غبار به یخ) با دنباله‌دارهای منظومه شمسی بسیار متفاوت است.

۳. ناسا چرا در هفته‌های گذشته سکوت کرده بود؟
تعطیلی موقت دولت آمریکا (Government Shutdown) موجب توقف موقت عملیات علمی و جمع‌آوری داده‌ها در بسیاری از بخش‌های ناسا شد و انتشار داده‌ها به تأخیر افتاد.

۴. چرا تصاویر ESA وضوح پایینی داشت؟
مدارگردهای مریخی اروپا (مانند Mars Express) عمدتاً برای تصویربرداری با وضوح متوسط از سطح مریخ طراحی شده‌اند و ابزارهای آن‌ها برای رصد دقیق اجرام بسیار دور و کوچک، فاقد قدرت تفکیک لازم بودند.

۵. دوربین HiRISE چه ویژگی خاصی دارد؟
دوربین HiRISE روی MRO نصب است و دارای وضوح فضایی فوق‌العاده بالایی است؛ به گونه‌ای که قادر است جزئیاتی در مقیاس چند ده سانتی‌متر را از فاصله‌های میلیون‌ها کیلومتری آشکار سازد و برای این رصد از یک الگوریتم پیشرفته ردیابی استفاده کرد.

۶. آیا اطلس می‌تواند به زمین نزدیک شود؟
خیر. اطلس یک جرم خروجی است و مسیر آن به گونه‌ای است که کمترین فاصله‌ی آن از زمین در حدود ۲۷۰ میلیون کیلومتر باقی خواهد ماند که از نظر نجومی فاصله زیادی است.

۷. منشأ احتمالی دنباله‌دار کجاست؟
احتمالاً از ناحیه‌ای میان ستاره‌ای در بازوی پریسیوس کهکشان راه شیری (حدود ۷ پارسک فاصله) آمده است.

۸. آیا ترکیبات اطلس با مواد سازنده‌ی زمین ارتباط دارند؟
بله، وجود مقادیر زیاد متان و آمونیاک در این دنباله‌دار، فرضیه ورود ترکیبات آلی اولیه‌ی حیات به سامانه شمسی از طریق برخورد دنباله‌دارها را تقویت می‌کند.

۹. نشست ناسا چگونه برگزار می‌شود و مخاطبان چگونه می‌توانند سؤال بپرسند؟
رویداد به‌صورت زنده در وب‌سایت رسمی ناسا و کانال‌های یوتیوب برگزار می‌شود و برای تعامل، کاربران می‌توانند با استفاده از هشتگ #AskNASA در شبکه‌های اجتماعی پرسش‌های خود را مطرح کنند.

۱۰. پیام فلسفی این رویداد چیست؟
این رصد بر تعامل بین نظم مشاهده شده توسط علم و آشوب عظیم کیهانی تأکید دارد و یادآور این است که مواد سازنده‌ی ما در سراسر کهکشان پراکنده هستند.