دعا علماء الفلك الأمريكيون يوم الخميس الأمة إلى الاستثمار في جيل جديد من التلسكوبات “الضخمة للغاية” التي تبلغ تكلفتها مليارات الدولارات والتي ستكون أكبر من أي تلسكوبات موجودة الآن على الأرض أو تدور في الفضاء.
وسيستلزم الاستثمار إنقاذ وتوحيد جهود مشروعين متنافسين ، وهما تلسكوب ماجلان العملاق وتلسكوب الثلاثين مترًا. بمجرد اكتمالها ، ستكون هذه التلسكوبات ، المزودة بمرايا تجميع أولية بقطر 25 و 30 مترًا ، أكثر حساسية بحوالي 100 مرة من أي تلسكوب قيد التشغيل حاليًا.
سيسمحون لعلماء الفلك بالتحديق في أعماق نوى المجرات البعيدة ، حيث تتجول الثقوب السوداء الهائلة وتتبدد الطاقة ؛ التحقيق في الألغاز مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة ؛ ودراسة الكواكب حول النجوم غير الشمس. ربما الأهم من ذلك أنهم قد يثيرون أسئلة جديدة حول طبيعة الكون.
لكن علماء الفلك كافحوا لسنوات لجمع أموال كافية لتحقيق أحلامهم. في الاقتراح الجديد ، ستوفر مؤسسة العلوم الوطنية 1.6 مليار دولار لإنهاء كلا المشروعين ثم المساعدة في تشغيلهما كجزء من برنامج جديد يسمى تلسكوب الولايات المتحدة الكبير للغاية.
يوم الخميس ، حث علماء الفلك أيضًا ناسا على الشروع في مهمة جديدة للمراصد الكبرى وبرنامج نضج التكنولوجيا الذي سيطور سلسلة من المركبات الفضائية للفيزياء الفلكية على مدار العشرين إلى الثلاثين عامًا القادمة. الأول سيكون تلسكوبًا بصريًا أكبر من تلسكوب هابل الفضائي وقادرًا على اكتشاف ودراسة الكواكب الشبيهة بالأرض – التي يُحتمل أن تكون صالحة للسكنى – في الكون القريب. قال علماء الفلك إن وكالة ناسا هي الوحيدة التي يمكنها تحقيق ذلك ، مشيرين إلى أنه قد يكون جاهزًا في عام 2040 وسيتكلف 11 مليار دولار.
كانت هاتان التوصيتان الأكبر في تقرير طال انتظاره ، مؤلف من 614 صفحة ، بعنوان Pathways to Discovery في علم الفلك والفيزياء الفلكية لعقد 2020 ، أصدرته الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب يوم الخميس.
كل 10 سنوات على مدار السبعين عامًا الماضية ، رعت الأكاديمية مسحًا للمجتمع الفلكي من أجل تحديد الأولويات للعناصر باهظة الثمن على مدار العقد المقبل. يحظى المسح العشري ، كما هو معروف ، باهتمام الكونجرس ووكالة ناسا والمؤسسة الوطنية للعلوم ووزارة الطاقة.
استغرقت جهود هذا العام – برئاسة فيونا إيه هاريسون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وروبرت سي كينيكوت الابن من جامعة أريزونا وجامعة تكساس إيه آند إم – ثلاث سنوات واستلزم ذلك عشرات الاجتماعات والمناقشات بين 13 مجموعة فرعية تغطي كل واحدة. فرع علم الفلك. في المجمل ، تم تقديم 860 ورقة بيضاء للمسح ، تصف التلسكوبات التي يمكن بناؤها ، والبعثات الفضائية التي ينبغي إطلاقها ، والتجارب أو الملاحظات التي ينبغي القيام بها ، وقضايا مثل التنوع التي يجب على المجتمع الفلكي معالجتها.
في مقابلة ، قال الدكتور هاريسون إن لجنتهم حاولت الموازنة بين الطموح ومقدار الوقت والمال الذي ستستغرقه هذه المشاريع. على سبيل المثال ، تم طرح العديد من الأفكار للمركبات الفضائية للتنقيب عن الكواكب. كان بعضها كبيرًا جدًا ، وبعضها كان صغيرًا جدًا ؛ البعض قد يستغرق قرنًا لتنفيذه. بدلاً من اختيار واحد من هؤلاء ، طلبت المجموعة من المجتمع ووكالة ناسا العودة بأفكار لتلسكوب فضائي يبلغ قطره ستة أمتار. (يبلغ قطر مرآة هابل الرئيسية 2.4 متر).
قال الدكتور هاريسون: “يبدو أن التلسكوب الذي يبلغ طوله ستة أمتار هو طموح قابل للتحقيق”.
وأضافت: “هذا مسعى طموح بطبيعته”. ناسا فقط ، الولايات المتحدة فقط هي القادرة على فعل ذلك. نعتقد أنه يمكننا القيام بذلك “.
وصف مات ماونتن ، رئيس اتحاد الجامعات للبحث في علم الفلك ، أو AURA ، التي تدير مراصد لمؤسسة العلوم الوطنية ، التقرير العقدي بأنه “جريء جدًا” في رسالة بريد إلكتروني. “ولم يبتعدوا عن صياغة رؤية على مدى عدة عقود ، وهو في الواقع ما يتطلبه الأمر ويحتاج إلى اتخاذه.”
المسوحات العقدية لها سجل حافل بالنجاح. استفاد تلسكوب هابل الفضائي ، الذي تم إطلاقه في عام 1990 وما زال يعمل ، وتلسكوب جيمس ويب الفضائي – المصمم ليرى بداية الوقت والمقرر إطلاقه الشهر المقبل – من احتلال مرتبة عالية في الاستطلاعات العقدية السابقة.
وبالتالي فإن نتائج كل مسح جديد ينتظرها بفارغ الصبر مجتمع علم الفلك والفيزياء الفلكية. قالت ناتالي باتالها ، الأستاذة في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، التي لعبت دورًا رائدًا في مهمة كبلر لاكتشاف الكوكب التابعة لناسا ، في رسالة بالبريد الإلكتروني عشية إصدار التقرير: “كانت اللجنة شديدة السرية”. “بصراحة لم أسمع أي شيء. أنا في انتظار دبابيس وإبر “.
في تقريرها يوم الخميس ، حددت الأكاديمية ثلاثة أهداف علمية شاملة للعقد المقبل: البحث عن الكواكب الصالحة للسكن والحياة. دراسة الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية المسؤولة عن أعنف الأحداث في الطبيعة ؛ ونمو وتطور المجرات.
وقال التقرير: “العقود القادمة ستضع البشرية على طريق تحديد ما إذا كنا وحدنا”. “قد تكون الحياة على الأرض نتيجة لعملية مشتركة ، أو قد تتطلب مجموعة غير عادية من الظروف التي تجعلنا الكائنات الحية الوحيدة داخل الجزء الخاص بنا من المجرة ، أو حتى في الكون. كلا الجوابين عميق “.
إن فكرة برنامج تلسكوب كبير للغاية هي فكرة طموحة ، لأنها تتضمن مزج مشروعين متنافسين للتلسكوب ، تلسكوب ثلاثين مترا ، مخطط له إما أعلى Mauna Kea في هاواي أو جزر الكناري في إسبانيا ، و تلسكوب ماجلان العملاق قيد التنفيذ في تشيلي.
كلا التلسكوبين هما نتاج أحلام التعاون الدولي المترامي الأطراف وعقدين من جمع الأموال وتجنيد الشركاء. سيكون أي من التلسكوبين أكبر بثلاث مرات من أي شيء موجود الآن على الأرض وسيكون قادرًا على تمييز النجوم البعيدة الباهتة في الكون بمئة مرة ؛ من خلال العمل الجماعي ، يمكنهم معالجة أسئلة عميقة حول الكون. لكن لم يجمع أي من المشروعين أموالاً كافية – أكثر من ملياري دولار ضرورية – لتحقيق أهدافه.
سيؤدي الفشل في بناء هذه التلسكوبات إلى التنازل عن القيادة في علم الفلك الأرضي لأوروبا ، التي تبني تلسكوبًا بطول 39 مترًا – التلسكوب الأوروبي الكبير للغاية ، في صحراء أتاكاما في تشيلي – والذي من المتوقع أن يبدأ العمل في عام 2027. قارن بعض علماء الفلك بين حالة إلغاء المشروع الأمريكي فائق التوصيل Super Collider في عام 1993 ، والذي سلم مستقبل فيزياء الجسيمات إلى CERN ومصادم الهادرونات الكبير في جنيف.
إذا كانت مؤسسة العلوم الوطنية للاستثمار في استكمال التلسكوبين، سيكسب وقتًا كبيرًا للرصد عليها ، والذي سيتم توزيعه على علماء الفلك الأمريكيين.
قال الدكتور هاريسون: “إن التلسكوبين ، كونهما في نصفي الكرة الأرضية المتقابلان وبتصاميم مختلفة جذريًا ، سيكونان مناسبين تمامًا للاستجوابات التكميلية للكون”. “تخيل أن الولايات المتحدة لن تتمكن من الوصول إلى ذلك أمر غير وارد.”
تحديات كبيرة تنتظر. لقد بدأ فريق Giant Magellan بالفعل في تشيلي ، لكن التقدم في تلسكوب Thirty Meter قد أعاقه الاحتجاجات والحصار من قبل سكان هاواي الأصليين ومجموعات أخرى. تم تحديد موقع بديل في لا بالما بجزر الكناري.
يأمل علماء الفلك أن تتماشى النجوم مع رؤيتهم الجريئة ، بالنظر إلى التركيز الحالي على البنية التحتية وميزانيات العلوم المتزايدة. لكنهم يطاردهم تاريخ من تجاوزات التكلفة ، وعلى الأخص مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي سيطلق أخيرًا في ديسمبر بعد سنوات من التأخير وبسعر نهائي قدره 10 مليارات دولار.
قال مايكل تورنر ، عالم الكونيات الآن في مؤسسة Kavli Foundation في لوس أنجلوس وخبير في المسوحات العقدية: “يلوح في الأفق كل هذا JWST – البرنامج بأكمله سيعتمد على نجاحه”. “تشابك الاصابع.”
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”