آیا می توانیم خورشید را به یک تلسکوپ غول پیکر تبدیل کنیم؟

ما تلسکوپ‌های فوق‌العاده قدرتمندی داریم که به ما مناظر فوق‌العاده‌ای از کیهان داده‌اند و به ما اجازه می‌دهند به روزهای اولیه کیهان نگاه کنیم. این رصدخانه‌ها، مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، شاهکارهای مهندسی شگفت‌انگیزی هستند که میلیاردها دلار و ده‌ها کار نیاز داشته‌اند.

اما اگر بتوانیم به تلسکوپ بهتری که در حال حاضر وجود دارد دسترسی داشته باشیم چه؟ این یک تلسکوپ معمولی نخواهد بود. حتی با لنز هم نمی آید. اما این تلسکوپ قدرتمندترین تلسکوپی است که تا به حال ساخته ایم.

این تلسکوپ از خود خورشید استفاده خواهد کرد.

برای ارائه دیدگاهی در مورد اینکه یک تلسکوپ مبتنی بر خورشید چقدر می تواند قدرتمند باشد، JWST را در نظر بگیرید. با آینه ای به قطر ۲۱.۳ فوت (۶.۵ متر)، JWST قادر به دستیابی به وضوح حدود یک دهم ثانیه قوسی است که حدود ۶۰۰ برابر بهتر از چشم انسان است. در آن وضوح، تلسکوپ می‌توانست جزئیات روی یک سکه را که در ۲۵ مایلی (۴۰ کیلومتری) دورتر از آن قرار گرفته بود، ببیند یا الگوی یک توپ فوتبال منظم را که در فاصله ۳۴۲ مایلی (۵۵۰ کیلومتری) قرار داشت، انتخاب کند.

مثال دیگر تلسکوپ افق رویداد است که در واقع شبکه ای از ابزارهای فردی است که در سراسر جهان پراکنده شده اند. این تلسکوپ با هماهنگی دقیق عناصر خود، تصاویر چشمگیری از دیسک های گازی که سیاهچاله های غول پیکر را احاطه کرده اند به ما ارائه کرده است. برای رسیدن به آن، وضوح چشمگیر ۲۰ میکرو آرک ثانیه را مدیریت کرد. در این وضوح، تلسکوپ می تواند یک پرتقال را که روی سطح ماه نشسته است، ببیند.

اما اگر بخواهیم حتی بزرگتر شویم چه؟ یک تلسکوپ بزرگتر به ظروف غول پیکر یا شبکه هایی از آنتن هایی نیاز دارد که در منظومه شمسی پرواز می کنند، که هر دو نیاز به جهش های عظیم در قابلیت های تکنولوژیکی ما دارند.

خوشبختانه، اتفاقاً یک تلسکوپ غول پیکر در حال حاضر موجود است که دقیقاً در مرکز منظومه شمسی قرار دارد: خورشید.

در حالی که خورشید ممکن است شبیه یک عدسی یا آینه سنتی نباشد، جرم زیادی دارد. و در نظریه نسبیت عام اینشتین، اجسام عظیم فضا-زمان را به دور خود خم می کنند. هر نوری که سطح خورشید را می‌چرخاند منحرف می‌شود و به جای اینکه در یک خط مستقیم ادامه یابد، همراه با تمام نورهای دیگری که همزمان خورشید را می‌چرخانند، به سمت یک نقطه کانونی می‌رود.

ستاره شناسان در حال حاضر از این اثر، به نام عدسی گرانشی، برای مطالعه دورترین کهکشان های جهان استفاده می کنند. هنگامی که نور آن کهکشان ها از نزدیک یک خوشه غول پیکر از کهکشان ها عبور می کند، جرم آن خوشه تصویر پس زمینه را تقویت و بزرگ می کند و به ما امکان می دهد خیلی دورتر از آنچه که معمولاً می توانستیم ببینیم.

‘عدسی گرانشی خورشیدی’ به وضوح تقریباً باورنکردنی بالایی منجر می شود. انگار یک آینه تلسکوپ به عرض کل خورشید داشتیم. ابزاری که در نقطه کانونی درست قرار گرفته باشد، می‌تواند تاب گرانشی گرانش خورشید را مهار کند تا به ما اجازه دهد جهان دور را با وضوح ۱۰^-۱۰ ثانیه قوسی رصد کنیم. این تلسکوپ تقریباً یک میلیون برابر قدرتمندتر از تلسکوپ افق رویداد است.

البته استفاده از عدسی گرانشی خورشیدی به عنوان یک تلسکوپ طبیعی با چالش هایی روبروست. نقطه کانونی تمام این خمش نور ۵۴۲ برابر بیشتر از فاصله بین زمین و خورشید است. این فاصله ۱۱ برابر فاصله تا پلوتون و سه برابر مسافتی است که دورترین فضاپیمای بشری، وویجر ۱، که در سال ۱۳۵۵ پرتاب شد، به دست آورد.

بنابراین نه تنها باید یک فضاپیما را دورتر از همیشه بفرستیم، بلکه باید سوخت کافی برای ماندن در آنجا و حرکت در اطراف داشته باشد. تصاویر ایجاد شده توسط عدسی گرانشی خورشیدی در ده‌ها کیلومتر فضا پخش می‌شوند، بنابراین فضاپیما باید کل میدان را اسکن کند تا یک تصویر موزاییکی کامل بسازد.

برنامه ها برای استفاده از لنزهای خورشیدی به دهه ۱۳۴۸ برمی گردد. اخیراً، اخترشناسان پیشنهاد کرده‌اند که ناوگانی از مکعب‌های کوچک و سبک وزن ایجاد کنند که بادبان‌های خورشیدی را برای شتاب بخشیدن به آنها تا ۵۴۲ واحد نجومی مستقر می‌کنند. هنگامی که به آنجا می‌رسند، مانورهای خود را کاهش داده و هماهنگ می‌کنند، تصویری می‌سازند و داده‌ها را برای پردازش به زمین می‌فرستند.

اگرچه ممکن است عجیب به نظر برسد، اما این مفهوم خیلی دور از واقعیت نیست. و با این نوع ابر تلسکوپ چه چیزی بدست می آوریم؟ برای مثال، اگر پروکسیما b، نزدیکترین سیاره فراخورشیدی شناخته شده را هدف قرار می داد، وضوح ۱ کیلومتری را ارائه می داد. با توجه به اینکه برنامه‌های جانشینان JWST امیدوارند به قابلیت‌های تصویربرداری از سیاره‌های فراخورشیدی دست یابند که کل سیاره در تعداد انگشت شماری پیکسل قرار دارد، لنز گرانشی خورشیدی این ایده‌ها را شرم‌آور می‌کند. این سیاره قادر است پرتره ای عالی از جزئیات سطح هر سیاره فراخورشیدی را در ۱۰۰ سال نوری ارائه دهد، چه رسد به سایر مشاهدات نجومی که می تواند به دست آورد.

اینکه بگوییم این بهتر از هر تلسکوپ شناخته شده ای است، دست کم گرفتن است. این بهتر از هر تلسکوپی است که بتوانیم در آینده ممکن برای چند صد سال آینده بسازیم. تلسکوپ از قبل وجود دارد – فقط باید دوربین را در موقعیت مناسب قرار دهیم.