گوش همیشه شنوای زمین

تبيان/ براي بهبود درک بشر از جهان پيچيده و بيکران پيرامون، دانشمندان آزمايش‌هاي فوق‌العاده بلندپروازانه‌اي طراحي کرده‌اند. پروژ‌هايي که اجراي آنها به هيچ عنوان آسان نيست، چرا که علوم برجسته و بزرگ نيازمند دهه‌ها تعهد پرهزينه از جانب ملل مختلف است. ابزارهايي که براي اين آزمايشات مورد نياز است، تقريبا به همان پيچيدگي و الهام‌بخشي دنياهايي جديدي هستند که قرار است دانشمندان به کمک اين ابزارها آنها را کشف کنند. براي رتبه‌بندي بزرگ‌ترين اين آزمايش‌ها، 4 ضريب عملي در نظر گرفته شده است: هزينه‌هاي ساخت، بودجه عملياتي، تعداد اعضاي پروژه و ابعاد فيزيکي خود پروژه. با اين وجود، به دليل ماهيت متفاوت اين پروژه‌ها مقايسه آنها کار دشواري است و به همين دليل، سه ضريب کاربردي نيز براي رتبه‌بندي آنها در نظر گرفته شده است. به منظور انعکاس اهميت نسبي، وزن بيشتري به اين ضرايب اختصاص داده شده است. ضرايب کاربردي عبارتند از: سودمندي علمي پروژه، سودمندي آن براي افراد عادي (به چه درد من مي‌خورد) و البته ضريب حياتي هيجان‌انگيز بودن پروژه. يکي از اين پروژه هاي عظيم، آرايه خيلي بزرگ (VLA) است که در ادامه به معرفي آن مي پردازيم. استفاده از تلسکوپ هاي راديويي در دهه هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. مزيت عمده استفاده از امواج راديويي براي مشاهده آسمان، اين است که حتي در نور روز و هواي ابري نيز مي‌توان رصد را ادامه داد. در طول روز پخش نور خورشيد توسط مولکولهاي گازي جوّ زمين باعث مي‌شود که لايه‌اي روشن و آبي اطراف ما را احاطه کند. شدت روشنايي جوّ زمين در روز به حدي است که از ميان آن قادر به ديدن ستاره‌هاي کم فروغ بالاي سرمان نمي‌شويم. همچنين نور مرئي قادر به گذر از لايه‌هاي ضخيم و متراکم بخار آب نمي‌باشد. اين موضوع به طول موج کوچک نور وابسته است. هيچکدام از مواردي که ياد شد براي امواج راديويي با طول موجهاي بزرگي که دارند مانع و يا مزاحم شناخته نمي‌شوند و عمليات رصد راديويي پيوسته ادامه دارد. در مورد تلسکوپهاي راديويي بسيار عظيم يک مشکل اساسي وجود دارد و آن، اين است که حرکت دادن چنين مجموعه عظيمي براي تنظيم روي سوژه مورد نظر، غير ممکن است. از اين رو دانشمندان براي رصد يک جرم سماوي خاص، بايد آنقدر صبر کنند تا در اثر چرخش زمين به دور خودش و يا خورشيد، هدف در راستاي ديد اين بشقاب بزرگ قرار گيرد. براي رفع اين مشکل و همچنين به دليل نياز به دستيابي به قدرت تفکيک بيشتر، روش ديگري در ساخت و استفاده از راديو تلسکوپها به وجود آمده است که مبتني بر تداخل‌سنجي راديويي است. از آنجايي‌که امواج راديويي مي‌توانند از غبارهاي کيهاني که باعث محو شدن بسياري از اجرام مي‌شوند عبور کنند، VLA و VLBA مي‌توانند چيزهايي را ببينند که تلسکوپ‌هاي نوري قادر به مشاهده آنها نيستند در اين روش مجموعه‌اي از چند راديو تلسکوپ به نسبت کوچکتر، با کمک هدايت کننده‌هاي کامپيوتري در جهت خاصي تنظيم شده و سيگنالهاي دريافتي از آنها آناليز مي‌شود تا تصوير واحد و واضحي به دست آيد. در اين روش آنتن‌ها را روي خطي که خط مبنا ناميده مي‌شود، به دنبال هم نصب مي‌کنند. معمولا نصب آنتن‌ها روي ريلي عمود بر خط مبنا صورت مي‌گيرد. با استفاده از الگوريتمهاي رياضي و توجه به فواصل زماني دريافت سيگنالها، مي‌توان موقعيت منبع راديويي را با دقت بسيار خوبي تخمين زد. هر چه فاصله تلسکوپها از يکديگر بيشتر باشد، اختلاف زماني و در نتيجه دقت اندازه‌گيري افزايش خواهد يافت. در اين روش، فاصله اولين تا آخرين تلسکوپ، معادل قطر بشقاب تلسکوپ واحد در نظر گرفته مي‌شود. نمونه‌اي از اين گونه تلسکوپها، مجموعه‌اي با نام "آرايه خيلي بزرگ" (VLA) است. در صدها کيلومتر مربع از بيابان‌هاي ماگدالنا واقع در نيومکزيکو آمريکا، آرايه خيلي بزرگ يا به اختصار VLA قرار گرفته است که يکي از بزرگ‌ترين تلسکوپ‌هاي دنيا به شمار مي‌رود. 27 آنتن مجزاي راديويي آن که هر کدام 27 متر قطر دارند، يک ساختار Y شکل را با بازوهايي به طول 21 کيلومتر تشکيل مي‌دهند و به جمع‌آوري سيگنال‌هاي رسيده از برخي از روشن‌ترين اجرام کيهان مي‌پردازند. خواهر خوانده اين پروژه يعني آرايه خيلي بزرگ بيس‌لاين (VLBA)، نواري از 10 آنتن راديويي است که در مسافتي به طول 8900 کيلومتر، از هاوايي تا جزاير ويرجين گسترده شده‌اند. VLA و VLBA تصاويري با جزئيات فراوان از اجرام سماوي، از اجسام نزديک مانند ماه گرفته تا دورترين اجرام آسماني مانند لبه جهان قابل مشاهده را قابل مشاهده مي سازد. از آنجايي‌که امواج راديويي مي‌توانند از غبارهاي کيهاني که باعث محو شدن بسياري از اجرام مي‌شوند عبور کنند، VLA و VLBA مي‌توانند چيزهايي را ببينند که تلسکوپ‌هاي نوري قادر به مشاهده آنها نيستند. با استفاده از VLA، دانشمندان سياه‌چاله مرکز کهکشان راه شيري را مورد مطالعه قرار داده‌اند، به جستجوي منشاء فوران‌هاي پرتوهاي گاما در سحابي‌هاي دوردست پرداخته‌اند، و پيام‌هايي راديويي ويجر 2 را در سال 1989 / 1368 و هنگام عبور آن از کنار نپتون دريافت کردند که نخستين تصاوير نماي نزديک از اين غول گازي و قمرهاي آن را در اختيار اخترشناسان قرار داد. VLBA تغييرات محور زمين را در فضا اندازه‌گيري مي‌کند. با تمرکز بر اجسام دوردست و نسبتا ثابت مانند کوازارها، دانشمندان مي‌توانند هر تغيير ظاهري را در محور زمين در فضا رديابي کنند زمين‌لرزه‌هاي عظيم مانند زلزله اخير ژاپن باعث مي‌شوند که محور زمين اندکي از جاي خود منحرف شود. داده‌هاي جمع‌آوري شده توسط VLA و VLBA منجر به کشف تئوري‌ها و اجرام جديد، و گشوده شدن فصل نويني در اخترشناسي شده است. VLBA همچنين داده‌هايي را در خصوص مسير سيارک‌هاي نزديک زمين جمع‌آوري مي‌کند که به دانشمندان کمک مي‌کند برخورد احتمالي يکي از اين اجرام را با زمين پيش‌بيني کنند.