מבט טוב יותר על היקום: מצפה הכוכבים הגבוה בעולם נפתח

פתיחת מצפה הכוכבים של אוניברסיטת טוקיו אטקמה

ב-30 באפריל 2024, מצפה הכוכבים של אוניברסיטת טוקיו אטקמה (TAO) סימן אבן דרך משמעותית עם פתיחתו הרשמית. החוקרים מקווים שזה יפרום כמה מהתעלומות הגדולות ביותר, כולל איך נוצרים כוכבי לכת, איך מתפתחות גלקסיות, ובסופו של דבר, איך התחיל היקום עצמו.

בגובה יוצא דופן של 5,640 מטר, TAO הוא כעת מצפה הכוכבים האסטרונומי הגבוה בעולם. גובה יוצא דופן זה צפוי לספק יכולות תצפית חסרות תקדים, אם כי הוא גם מציב אתגרים ייחודיים.

אסטרונומים יתאמצו יותר ויותר כדי לקבל מבט טוב יותר על היקום. אם נחזור מאות שנים אחורה, כמה מהעדשות הראשונות נוצרו עבור טלסקופים כדי לקרב את השמים לכדור הארץ. מאז, היו טלסקופים אופטיים עם מראות גדולות כמו בניינים, רדיו טלסקופים עם אנטנות שנמתחו בין פסגות הרים, ויש אפילו טלסקופ חלל, טלסקופ החלל ג'יימס ווב, רחוק יותר מהירח. ועכשיו, אוניברסיטת טוקיו פתחה עוד טלסקופ פורץ דרך, במימון חלקי על ידי ממשלת יפן.

המשמעות של הגובה של TAO

לאחר 26 שנים של תכנון ובנייה, TAO סוף סוף פועל. זהו רשמית מצפה הכוכבים הגבוה בעולם וזכה בשיא גינס. ממוקם במדבר אטקמה של צ'ילה, זה לא רחוק ממצפה כוכבים בולט נוסף המשמש לעתים קרובות על ידי אסטרונומים ממוסדות יפניים, מערך Atacama Large Millimeter/submillimeter (אלמא) רדיו טלסקופ. אבל למה TAO צריך להיות כל כך גבוה ואילו יתרונות, וחסרונות, מספק גורם זה?

"אני מבקש להבהיר את המסתורין של היקום, כמו אנרגיה אפלה וכוכבים ראשונים ראשוניים. בשביל זה, אתה צריך לראות את השמים בצורה שרק TAO מאפשר", אמר פרופסור אמריטוס יוזורו יושי, שמוביל את פרויקט TAO במשך 26 שנים כחוקר הראשי מאז 1998. "כמובן, הוא מכיל מדינה- אופטיקה, חיישנים, אלקטרוניקה ומנגנונים חדישים, אבל הגובה הייחודי הגבוה של 5,640 מטר הוא מה שנותן ל-TAO בהירות ראייה כזו. בגובה הזה, יש מעט לחות באטמוספירה שמשפיעה על מראה האינפרא אדום שלה.

"הבנייה על פסגת סרו צ'ייננטור הייתה אתגר מדהים, לא רק מבחינה טכנית, אלא גם מבחינה פוליטית. יצרתי קשר עם עמים ילידים כדי להבטיח שזכויותיהם והשקפותיהם ייחשבו, ממשלת צ'ילה כדי להבטיח אישור, אוניברסיטאות מקומיות לשיתוף פעולה טכני, ואפילו משרד הבריאות הצ'יליאני כדי לוודא שאנשים יכולים לעבוד בגובה הזה בצורה בטוחה. הודות לכל המעורבים, מחקר שרק חלמתי עליו יכול להפוך בקרוב למציאות, ולא יכולתי להיות מאושר יותר".

הגובה המדהים של TAO מקשה ומסוכן עבור בני אדם לעבוד שם. הסיכון למחלת גבהים גבוה, לא רק עבור עבודות בנייה, אלא אפילו עבור אסטרונומים העובדים שם, במיוחד בלילה כאשר כמה תסמינים יכולים להיות גרועים יותר. אז השאלה היא האם כל המאמץ וההוצאה האלה יהיו שווים את זה? אילו סוגי מחקר היא תציע לקהילה האסטרונומית, ובהמשך גם ידע אנושי?

"הודות לגובה ולסביבה הצחיחה, TAO יהיה הטלסקופ הקרקעי היחיד בעולם המסוגל לראות בבירור אורכי גל אינפרא אדום בינוני. אזור זה של הספקטרום טוב במיוחד לחקר הסביבה סביב כוכבים, כולל אזורים היוצרים כוכבי לכת", אמר פרופסור טקאשי מיאטה, מנהל מצפה הכוכבים אטקמה של המכון לאסטרונומיה ומנהל בניית המצפה.

"כמו כן, מכיוון ש-TAO מופעל על ידי אוניברסיטת טוקיו, לאסטרונומים שלנו תהיה גישה בלתי מוגבלת אליו לאורך תקופות זמן ממושכות, דבר חיוני לסוגים חדשים רבים של מחקרים אסטרונומיים שחוקרים תופעות דינמיות שאי אפשר לצפות בהן בתצפיות נדירות מטלסקופים משותפים . אני מעורב ב-TAO למעלה מ-20 שנה; כאסטרונום, אני מאוד נרגש והעבודה האמיתית, של ביצוע תצפיות, עומדת להתחיל".

חידושים טכנולוגיים ומחקריים ב-TAO

יש מגוון רחב של עניינים אסטרונומיים ש-TAO יכול לתרום להם, כך שלחוקרים יהיו שימושים שונים במכשירים המועדפים הייחודיים שלו. חלק מהחוקרים אפילו תורמים ל-TAO על ידי פיתוח מכשירים ספציפיים לצרכיהם.

"הצוות שלנו פיתח את ספקטרוגרף אינפרא אדום רב שדה אינפרא אדום (SWIMS) בו-זמני, מכשיר שיכול לצפות בשטח גדול של השמים ובו זמנית לצפות בשני אורכי גל של אור. זה יאפשר לנו לאסוף מידע ביעילות על מגוון רחב של גלקסיות, מבנים בסיסיים המרכיבים את היקום. ניתוח נתוני התצפית של SWIMS יספקו תובנה לגבי היווצרותם של אלה, כולל האבולוציה של החורים השחורים הסופר-מאסיביים במרכזם", אמר עוזר פרופסור Masahiro Konishi. "טלסקופים ומכשירים חדשים עוזרים באופן טבעי לקדם את האסטרונומיה. אני מקווה שהדור הבא של אסטרונומים ישתמש ב-TAO ובטלסקופים אחרים מבוססי-קרקע וחלל, כדי לגלות תגליות בלתי צפויות המאתגרות את ההבנה הנוכחית שלנו ומסבירות את הבלתי מוסבר".

סיכויים עתידיים ותרומות של TAO

בשל הזמינות היחסית של TAO, יותר אסטרונומים צעירים אמורים להיות מסוגלים לעשות בו שימוש מאשר בדורות קודמים של טלסקופים. ובהיותו טלסקופ של הדור הבא, TAO יכול להציע לכישרונות מחקר מתפתחים הזדמנות להביע את רעיונותיהם בדרכים שלא היו אפשריות קודם לכן.

"אני משתמש בניסויי מעבדה שונים כדי להבין טוב יותר את הטבע הכימי של אבק אורגני ביקום, מה שיכול לעזור לנו ללמוד יותר על התפתחות החומרים, כולל אלה שהובילו ליצירת חיים. ככל שהתצפיות האסטרונומיות של הדבר האמיתי יכולות להיות טובות יותר, כך נוכל לשחזר את מה שאנו רואים בצורה מדויקת יותר בניסויים שלנו על כדור הארץ. TAO יכול לעזור מאוד כאשר אנו רואים אבק אורגני בטווח האינפרא אדום הבינוני", אמר הסטודנט לתואר שני Riko Senoo.

"למרות שבעתיד אוכל להשתמש ב-TAO מרחוק, אהיה במקום כדי לסייע בבניית הכלי המיוחד שלנו, ה-Mid-Infrared Multi-field Imager לצפייה ביקום הלא ידוע (MIMIZUKU). TAO ממוקם באזור מרוחק שלעולם לא יכולתי לבקר בו בחיי היומיום, אז אני מצפה מאוד לבלות בו".

ככל שיעבור הזמן, אין ספק שאסטרונומים בהווה ובעתיד כאחד ימצאו עוד ועוד דרכים לבצע תצפיות פורצות דרך עם TAO. הצוות מקווה שהתכונות שהופכות אותו לחדש כל כך – ההפעלה מרחוק, המכשירים הרגישים ביותר, וכמובן, העובדה שטלסקופ בעל דיוק גבוה פותח בהצלחה לעבודה בסביבה של לחץ נמוך – יודיעו ויעוררו מעצבים, מהנדסים, וחוקרים שתורמים למתקני תצפית אסטרונומית בכל מקום.