تشاندرا: 25 عامًا من الاكتشافات الفلكية المذهلة

مقدمة حول تلسكوب شاندرا للأشعة السينية

بقايا مستعر أعظم متوهج، وسديم على شكل مخلب قطة، و"أعمدة الخلق" الأيقونية ليست سوى عدد قليل من الأجرام السماوية التي تتألق في 25 صورة لم يسبق لها مثيل التقطها مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا بمناسبة الذكرى السنوية الخامسة والعشرين للتلسكوب.

أُطلق تلسكوب شاندرا، الذي سُمي على اسم عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي الهندي الراحل سوبراهمانيان شاندراسيخار، إلى الفضاء على متن مكوك الفضاء كولومبيا في 23 يوليو 1999. وقام الطاقم، بما في ذلك قائدة المكوك STS-93 إيلين كولينز، بنشر التلسكوب في مداره البيضاوي الشكل، والذي يأخذ شاندرا في مسار حول الأرض يبلغ ثلث المسافة إلى القمر تقريباً.

"قال كولينز في بيان نُشر يوم الاثنين في بيان صادر عن ناسا: "نيابة عن طاقم STS-93، نحن فخورون للغاية بمرصد تشاندرا للأشعة السينية وفريقه الرائع الذي بنى وأطلق هذا الكنز الفلكي. "لقد أذهلتنا اكتشافات تشاندرا باستمرار على مدى السنوات الخمس والعشرين الماضية."

حتى الآن، التقطت تشاندرا ما يقرب من 25,000 عملية رصد للكون.

يرصد التلسكوب الكون من خلال ضوء الأشعة السينية، وهو ضوء غير مرئي للعين البشرية. وتنطلق الأشعة السينية من بعض الأحداث الأكثر نشاطاً والأجسام الأكثر سخونة في الكون، بما في ذلك النجوم المنفجرة، والمواد التي تدور حول الثقوب السوداء، والتصادمات المجرية وحتى الكواكب الخارجية.

"وقال بات سلين، مدير مركز تشاندرا للأشعة السينية في مركز الفيزياء الفلكية في هارفارد وسميثسونيان في كامبريدج بولاية ماساتشوستس، في بيان: "على مدى ربع قرن، حققت تشاندرا اكتشافاً تلو الآخر. "لقد استخدم علماء الفلك تلسكوب تشاندرا لاستكشاف أسرار لم نكن نعرفها حتى عندما كنا نبني التلسكوب - بما في ذلك الكواكب الخارجية والطاقة المظلمة."

الكشف عن الكون الخفي بواسطة تلسكوب شاندرا

لكن مستقبل التلسكوب قد يكون في خطر بسبب التخفيضات في ميزانية ناسا، والتي تهدد بإنهاء المهمة قبل الأوان بحلول نهاية هذا العقد. وبدون وجود مرصد أشعة سينية رئيسي آخر ليحل محله على الفور، قد تعاني أبحاث علم الفلك.

اقترحت فكرة مهمة تشاندرا لأول مرة في عام 1976 من قبل عالما الفيزياء الفلكية ريكاردو جياكوني وهارفي تانانباوم، اللذان رأيا أهمية وجود تلسكوب كبير للأشعة السينية وبادرا بتصميمه. إلى جانب تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سبيتزر الفضائي المتقاعد حالياً ومرصد كومبتون لأشعة غاما، فإن تشاندرا هو أحد "المراصد الكبرى" التابعة لناسا التي تم إطلاقها قرب نهاية القرن العشرين والتي صُممت لدراسة الكون عبر أطوال موجة مختلفة من الضوء.

وقال سلين إن التلسكوب يحتوي على مرايا الأشعة السينية الأعلى جودة على الإطلاق، والتي لا ينتج عنها صور رائعة فحسب، بل القدرة على تحديد البنى التفصيلية التي تُظهر الفيزياء الكامنة وراء الأجسام الكونية النشطة.

خلال مهمتها، درست تشاندرا بقايا النجوم المنفجرة لمعرفة كيف تتصرف المادة والطاقة في الفضاء في ظل أكثر الظروف قسوة.

وبعد فترة وجيزة من الإطلاق، ركز المرصد على ما أصبح هدفاً سماوياً مميزاً: بقايا المستعر الأعظم كاسيوبيا أ. وقد عادت تشاندرا إلى هذه الميزة مراراً وتكراراً، وكشفت عن رؤى جديدة في كل مرة.

البقايا هي عبارة عن سحابة متوسعة من المادة والطاقة التي انطلقت عندما انفجر نجم. وبمرور الوقت، سمحت بيانات شاندرا الخاصة بالأشعة السينية لعلماء الفلك بتحديد نجم نيوتروني كثيف خلّفه الانفجار في مركز البقايا، بالإضافة إلى "سائل فائق" موجود داخل النجم النيوتروني. ويشير هذا السائل إلى أن النجم الضخم الأصلي ربما يكون قد انقلب رأساً على عقب أثناء انفجاره، وهو ما يساعد علماء الفلك على فهم التطور العنيف للنجوم بشكل أفضل.

كما لمح المرصد أيضًا ولادة النجوم في سديم مخلب القط و"أعمدة الخلق" الشهيرة، وألقى نظرة على قلب مجرتنا درب التبانة لمساعدة علماء الفلك على دراسة الثقب الأسود الهائل في مركزها. ورصدت تشاندرا عناقيد مجرات ضخمة تضم مئات الآلاف من المجرات المتلألئة، بالإضافة إلى حساء الغاز فائق السخونة حول المجرات التي لا يمكن رؤيتها إلا في ضوء الأشعة السينية.

"قبل تشاندرا، كان من المعروف أنه كان هناك نوع من الضباب المنتشر لانبعاث الأشعة السينية القادم من جميع الاتجاهات في السماء. مع تشاندرا، نحن نعلم الآن أن هذا ليس ضباباً على الإطلاق، بل هو مجموعة كبيرة من الثقوب السوداء البعيدة التي تندمج انبعاثاتها معاً في تلسكوبات ضبابية."

وأضاف: "هناك المئات من الأمثلة المماثلة، حيث جلبت حساسية تشاندرا اكتشافات جديدة أو قدمت تأكيدًا للنظريات الموجودة". "إن الإرث ليس اكتشافًا واحدًا بعينه، بل هو الإسهامات الفريدة في دراسات لأشياء قريبة من الكواكب في نظامنا الشمسي إلى الثقوب السوداء فائقة الكتلة القريبة من حافة الزمن."

دراسة ولادة النجوم والمجرات

مع كتابة أكثر من 10,000 ورقة علمية استناداً إلى بيانات تشاندرا، يعد التلسكوب أحد أكثر بعثات ناسا في مجال الفيزياء الفلكية إنتاجية.

قال سلين إن ميزانية ناسا لا يمكنها دعم جميع برامجها الحالية مع البدء في مشاريع جديدة مخطط لها في المستقبل، لذا فإن بعض البعثات القديمة مثل تشاندرا ستشهد تخفيضات.

وقال: "بالحديث عن تشاندرا، فإن التخفيضات ستقع في مكان ما بين تخفيض الإنتاجية العلمية للمرصد والدعم المقدم لمجتمع مستخدميه بشكل كبير، أو إغلاق المرصد". "لا ترغب ناسا بصدق في القيام بالأمر الأخير، وقد كان المجتمع - والكونغرس - صاخبًا بشأن عدم تخفيض التمويل لمرصد ناسا العظيم الذي لا يزال بصحة جيدة وينتج علومًا مذهلة، ولا يوجد بديل في الأفق. تعمل ناسا الآن على النظر في وضع الميزانية العامة وتقديم التوجيهات النهائية لمرصد تشاندرا."

وقد أنشأ أعضاء مجتمع علم الفلك حملة شعبية تسمى "أنقذوا تشاندرا" لزيادة الوعي وحشد الدعم لمستقبل التلسكوب.

ستتضاءل مخصصات ميزانية ناسا المخصصة لتلسكوب تشاندرا تدريجياً في السنوات القادمة، بناءً على طلب ميزانية الوكالة الذي صدر في مارس. فبينما تلقى التلسكوب 68.3 مليون دولار في عام 2023، لن يتلقى تشاندرا سوى 41.1 مليون دولار للعمليات ابتداءً من السنة المالية 2025. وبعد ذلك ستنخفض مخصصات الميزانية المخصصة لتشاندرا إلى 26.6 مليون دولار سنوياً بدءاً من السنة المالية 2026 وحتى السنة المالية 2028، ثم تنخفض إلى 5.2 مليون دولار فقط في السنة المالية 2029، وهو ما سيؤدي فعلياً إلى إنهاء المهمة.

وقال سلين إنه على الرغم من مرور 25 عاماً في الفضاء، لا تزال تشاندرا في حالة صحية جيدة وجميع أنظمة المركبة الفضائية تقريباً في حالة جيدة. وقال إنه إذا ظهرت أي مشاكل، مثل محاولة إبقاء التلسكوب في درجة حرارة التشغيل المثلى والباردة، فقد وجد فريق تشاندرا حلولاً مبتكرة لم تقلل من كفاءة التلسكوب. ولا توجد مخاوف بشأن نفاد وقود التلسكوب.

وفي حين أن هناك مفاهيم تلسكوب خليفة في الاعتبار لتلسكوب شاندرا ليحل محله، مثل مرصد لينكس للأشعة السينية، مع قدرات تصوير أفضل، إلا أن تطوير هذه الأدوات لم يتم اختيارها كأولوية قصوى، لذلك لا يوجد مرصد فوري للأشعة السينية ليحل محلها في حال انتهاء مهمة شاندرا في نهاية العقد.

وتلعب تشاندرا دوراً رئيسياً ليس فقط كتلسكوب للأشعة السينية، ولكن في توفير البيانات التي تقترن مع عمليات الرصد من التلسكوبات الأخرى. وتوفر كل هذه الأطوال الموجة الضوئية مجتمعةً صورة أكثر اكتمالاً تمكّن علماء الفلك من حل ألغاز الكون العالقة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن فقدان التلسكوب سيؤثر على الجيل القادم من علماء الفلك بالأشعة السينية الذين تدعم أبحاثهم شاندرا.

وقال سلين: "إن فقدان تشاندرا، في الوقت الحاضر، سيكون مدمراً ليس فقط لعلم الفلك بالأشعة السينية، بل لمعظم علم الفلك". "سيوفر التشغيل في العقد القادم - بالإضافة إلى الاستمرار في إنتاج علوم من الدرجة الأولى - إطارًا يمكن لناسا من خلاله التخطيط للاستمرار والنمو الطبيعي لبرنامج علم الفلك بالأشعة السينية الأمريكي."