نگاه همزمان به اورانوس: همکاری هابل و افق‌های نو ناسا

مطالعه همزمان اورانوس توسط تلسکوپ فضایی هابل و فضاپیمای نیو هورایزنز

تلسکوپ فضایی هابل ناسا و فضاپیمای نیو هورایزنز به تازگی به طور همزمان به اورانوس نگاهی انداختند که این امر به دانشمندان این امکان را داد تا مقایسه‌ای مستقیم از این سیاره از دو دیدگاه کاملاً متفاوت انجام دهند. نتایج این مطالعه به برنامه‌ریزی‌های آینده برای بررسی سیارات مشابه در اطراف ستاره‌های دیگر کمک می‌کند.

ستاره‌شناسان از اورانوس به عنوان نماینده‌ای برای سیارات مشابه فراتر از منظومه شمسی ما، که به آن‌ها سیارات فراخورشیدی می‌گویند، استفاده کردند و تصاویر با وضوح بالا از هابل را با نمای دورتر نیو هورایزنز مقایسه کردند. این دیدگاه ترکیبی به دانشمندان کمک می‌کند تا بیشتر درباره آنچه که در هنگام تصویربرداری از سیارات در اطراف ستاره‌های دیگر با تلسکوپ‌های آینده انتظار می‌رود، بیاموزند.

سامنته هاسلر، نویسنده اصلی و همکار تیم علمی نیو هورایزنز از مؤسسه فناوری ماساچوست در کمبریج، گفت: “در حالی که انتظار داشتیم اورانوس در هر فیلتر مشاهدات به طور متفاوتی ظاهر شود، متوجه شدیم که اورانوس در داده‌های نیو هورایزنز از دیدگاه متفاوت، در واقع کم‌نورتر از پیش‌بینی‌ها بود.”

تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی یک تکنیک کلیدی برای یادگیری درباره قابلیت سکونت آن‌هاست و سرنخ‌های جدیدی درباره منشاء و شکل‌گیری منظومه شمسی خودمان ارائه می‌دهد. ستاره‌شناسان از هر دو روش تصویربرداری مستقیم و طیف‌سنجی برای جمع‌آوری نور از سیاره مورد مشاهده و مقایسه روشنایی آن در طول موج‌های مختلف استفاده می‌کنند. با این حال، تصویربرداری از سیارات فراخورشیدی فرآیندی به شدت دشوار است زیرا آن‌ها بسیار دور هستند و تصاویر آن‌ها تنها نقاط کوچکی به نظر می‌رسند و به همین دلیل جزئیات کمتری نسبت به نمای نزدیک از سیاراتی که به دور خورشید ما می‌چرخند، دارند.

علاوه بر این، محققان تنها می‌توانند سیارات فراخورشیدی را در “فازهای جزئی” به طور مستقیم تصویر‌برداری کنند، زمانی که تنها بخشی از سیاره توسط ستاره‌اش روشن می‌شود و از زمین قابل مشاهده است. اورانوس به عنوان یک هدف ایده‌آل برای آزمایش درک مشاهدات آینده از سیارات فراخورشیدی توسط تلسکوپ‌های دیگر به چند دلیل انتخاب شد. اولاً، بسیاری از سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده نیز غول‌های گازی مشابه هستند. همچنین، در زمان مشاهدات، نیو هورایزنز در سمت دور اورانوس، ۶.۵ میلیارد مایل دورتر بود که این امکان را فراهم کرد که هلال غروب آن مورد مطالعه قرار گیرد — چیزی که از زمین غیرممکن است.

در این فاصله، نمای نیو هورایزنز از سیاره تنها چند پیکسل در دوربین رنگی آن، به نام دوربین تصویربرداری چندطیفی قابل مشاهده، بود. از سوی دیگر، هابل با وضوح بالا و در مدار پایین زمین، ۱.۷ میلیارد مایل دورتر از اورانوس، قادر بود ویژگی‌های جوی مانند ابرها و طوفان‌ها را در سمت روز این دنیای گازی مشاهده کند. هاسلر افزود: “اورانوس در مشاهدات نیو هورایزنز تنها به عنوان یک نقطه کوچک به نظر می‌رسد، مشابه نقاطی که از سیارات فراخورشیدی به طور مستقیم از رصدخانه‌هایی مانند وب یا رصدخانه‌های زمینی دیده می‌شود.” هابل زمینه‌ای برای درک آنچه که جو در زمان مشاهده با نیو هورایزنز انجام می‌دهد، فراهم می‌کند.

سیارات غول گازی در منظومه شمسی ما جوهای دینامیک و متغیری دارند که پوشش ابری آن‌ها تغییر می‌کند. این وضعیت در میان سیارات فراخورشیدی چقدر رایج است؟ با دانستن جزئیات آنچه که ابرهای اورانوس از دیدگاه هابل به نظر می‌رسیدند، محققان قادر به تأیید آنچه که از داده‌های نیو هورایزنز تفسیر می‌شود، هستند.

نتایج جدید از سیاره اورانوس توسط نیو هورایزنز

در مورد سیاره اورانوس، هم تلسکوپ هابل و هم نیو هورایزنز مشاهده کردند که روشنی این سیاره در حین چرخش آن تغییر نمی‌کند. این نشان می‌دهد که ویژگی‌های ابرها با چرخش سیاره تغییر نمی‌کنند. با این حال، اهمیت کشف نیو هورایزنز به این موضوع مربوط می‌شود که این سیاره در فازهای مختلف نوری به‌گونه‌ای متفاوت از آنچه هابل یا دیگر رصدخانه‌های زمینی می‌توانند ببینند، نور را منعکس می‌کند. نیو هورایزنز نشان داد که سیارات فراخورشیدی ممکن است در زوایای فاز جزئی و بالا، کم‌نورتر از پیش‌بینی‌ها باشند و جو این سیارات در فاز جزئی نور را به‌طور متفاوتی منعکس می‌کند.

ناسا دو رصدخانه بزرگ در حال توسعه دارد تا مطالعات جو سیارات فراخورشیدی و قابلیت سکونت آن‌ها را پیش ببرد. آلن استرن، محقق اصلی نیو هورایزنز از مؤسسه تحقیقات جنوب غربی، افزود: “این مطالعات تاریخی نیو هورایزنز از اورانوس از نقطه‌نظری که به هیچ‌وجه قابل مشاهده نیست، به گنجینه دانش علمی جدید این مأموریت افزوده و مانند بسیاری از داده‌های دیگر به‌دست‌آمده در این مأموریت، بینش‌های جدید و شگفت‌انگیزی درباره جهان‌های منظومه شمسی ما ارائه کرده است.”

تلسکوپ فضایی نانسی گِرَیس رومن ناسا، که قرار است تا سال ۲۰۲۷ پرتاب شود، از یک کُروناگراف برای مسدود کردن نور یک ستاره استفاده می‌کند تا به‌طور مستقیم سیارات گازی غول‌پیکر فراخورشیدی را مشاهده کند. رصدخانه سیارات قابل سکونت ناسا، که در مرحله برنامه‌ریزی اولیه است، اولین تلسکوپی خواهد بود که به‌طور خاص برای جستجوی نشانه‌های زیستی جوی در سیارات سنگی به اندازه زمین که به دور ستاره‌های دیگر می‌چرخند، طراحی شده است. هاسلر در پایان گفت: “مطالعه اینکه چگونه نقاط مرجع شناخته‌شده مانند اورانوس در تصاویر دوردست ظاهر می‌شوند، می‌تواند به ما کمک کند تا انتظارات قوی‌تری برای آماده‌سازی این مأموریت‌های آینده داشته باشیم و این برای موفقیت ما حیاتی خواهد بود.”

نیو هورایزنز در ژانویه ۲۰۰۶ پرتاب شد و در جولای ۲۰۱۵ پرواز تاریخی خود را بر فراز پلوتو و قمرهای آن انجام داد و در ژانویه ۲۰۱۹ به بشریت اولین نگاه نزدیک به یکی از این بلوک‌های سازنده سیارات و اشیاء کمربند کایپر، یعنی آرروکوت را ارائه داد. نیو هورایزنز اکنون در دومین مأموریت طولانی‌مدت خود است و به مطالعه اشیاء دوردست کمربند کایپر، شناسایی هلیوسفر بیرونی خورشید و انجام مشاهدات مهم نجومی از نقطه‌نظر بی‌نظیر خود در مناطق دوردست منظومه شمسی می‌پردازد.

نتایج مربوط به اورانوس این هفته در پنجاه و ششمین نشست سالانه انجمن نجوم آمریکا در بخش علوم سیارات در بویز، آیداهو ارائه می‌شود. تلسکوپ فضایی هابل برای بیش از سه دهه در حال فعالیت است و همچنان کشفیات groundbreaking انجام می‌دهد که درک بنیادی ما از جهان را شکل می‌دهد. هابل یک پروژه همکاری بین‌المللی بین ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) است. مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند، مدیریت تلسکوپ و عملیات مأموریت را بر عهده دارد. لاکهید مارتین اسپیس، مستقر در دنور، کلرادو، همچنین از عملیات مأموریت در گودارد پشتیبانی می‌کند. موسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور، مریلند، که توسط انجمن دانشگاه‌ها برای تحقیقات در نجوم اداره می‌شود، عملیات علمی هابل را برای ناسا انجام می‌دهد. آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز (APL) در لورل، مریلند، فضاپیمای نیو هورایزنز را ساخته و مدیریت می‌کند و مأموریت را برای مدیریت مأموریت علمی ناسا هدایت می‌کند. موسسه تحقیقات جنوب غربی، مستقر در سن آنتونیو و بولدر، کلرادو، مأموریت را تحت هدایت محقق اصلی آلن استرن و تیم علمی، عملیات بار و برنامه‌ریزی علمی انجام می‌دهد. نیو هورایزنز بخشی از برنامه مرزهای جدید ناسا است که توسط مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتسویل، آلاباما مدیریت می‌شود.