همه چیز درباره رصدخانه ورا روبین؛ عظیم‌ترین دوربین دیجیتال جهان با ۳۲۰۰ مگاپیکسل

رصدخانه ورا روبین، که از شاهکارهای مهندسی و بهترین اختراعات سال 2025 لقب گرفته است، قصد دارد با دوربین 3200 مگاپیکسلی خود و طی یک برنامه‌ی 10 ساله، پرده از اسرار کیهان بگشاید و شناخت بشر را از منظومه شمسی ، کهکشان راه شیری ، ماده‌ی تاریک و سرعت انبساط کیهان افزایش دهد.

جدیدترین تلسکوپ نجومی، یک عکاس کیهانی است که هر شب بر فراز قله‌ی کوهی در شیلی، حدود 10 هزار عکس از آسمان می‌گیرد. با آینه‌های غول‌پیکر که نور ستارگان را در دوربین 3200 مگاپیکسلی متمرکز می‌کنند، انتظار می‌رود که رصدخانه‌ی ورا سی. روبین در دهه‌ی آینده میلیاردها جرم کیهانی را آشکار کند و بتواند برخی از اسرار کیهانی را حل کند.

تاریخچه‌ی ساخت رصدخانه ورا روبین
مشخصات تلسکوپ ورا روبین
مأموریت ورا روبین
     کاوش در کیهان تاریک
     جست‌وجو در حیاط خلوت کیهانی ما
     فهرست اجرام منظومه شمسی
ورا روبین؛ سرمایه‌گذاری بشر برای شناخت کیهان

در 23 ژوئن 2025 (2 تیر 1404)، «رصدخانه ورا سی. روبین» (Vera C. Rubin Observatory) نخستین تصاویر خود را به جامعه‌ی علمی و عموم مردم ارائه داد. این تصاویر چشم‌نواز فراتر از ارزش زیبایی‌شناختی، گامی بلند در نجوم محسوب می‌شدند و آغاز طرح 10 ساله‌ی «بررسی میراث فضا و زمان» (LSST) را نوید می‌دادند.

نخستین تصاویر ورا روبین Credit: Credit : NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory

تاریخچه‌ی ساخت رصدخانه ورا روبین

رصدخانه‌ی روبین نام خود را از ستاره‌شناس آمریکایی «ورا سی. روبین» گرفته است، که پژوهش‌های بنیادین را در اثبات وجود نوعی ماده‌ی عجیب و نامرئی در کیهان پیش برد؛ ماده‌ای که بعدها « ماده تاریک » نام گرفت. او و همکارانش در دهه‌ی 1960 میلادی، با مطالعه‌ی سرعت چرخش حدود 60 کهکشان دریافتند که سرعت چرخش لبه‌های آن‌ها، نمی‌تواند فقط بر اثر گرانش ماده‌ی مرئی درونشان باشد و باید ماده‌ای نامرئی مانند یک چسب گرانشی برای آن‌ها عمل کند.

ستاره‌شناس ورا روبین Credit: NOAO/AURA/NSF

برنامه‌ی ایجاد رصدخانه بکلینک چیست اوایل دهه‌ی 1990 به عنوان طرحی برای پیشبرد مرزهای نجوم آغاز شد و ابتدا «تلسکوپ ماده تاریک» نام داشت، اما در سال 2001 که به عنوان طرحی در گزارش «نجوم و اخترفیزیک در هزاره‌ی جدید» ارائه شد، نامش به «تلسکوپ پیمایش سینوپتیک با دیافراگم بزرگ» تغییر کرد. این نشان می‌داد که مأموریت آن، فراتر از بررسی ماده تاریک توسعه یافته است.

بین سال‌های 2001 تا 2010، از بنیاد ملی علوم (NSF)، وزارت انرژی آمریکا (DoE) و میلیاردرهای دنیای نرم‌افزار یعنی «چارلز سیمونی» (Charles Simonyi) و «بیل گیتس» (Bill Gates) کمک‌هایی به مبلغ 30 میلیون دلار دریافت کرد و سرانجام با تغییر نام به «تلسکوپ پیمایش سینوپتیک بزرگ» (Large Synoptic Survey Telescope) یا LSST، ساخت آن سال 2015 آغاز شد.

ابعاد انسان در برابر رصدخانه ورا روبین

در همان سال، آزمایشگاه شتاب‌دهنده‌ی ملی SLAC مونتاژ دوربین دیجیتال قدرتمند LSST را شروع کرد. سرانجام این دوربین در آوریل 2024 تکمیل و در مارس 2025 در رصدخانه نصب شد. آینه‌ها و پایه‌ی تلسکوپ از اوایل سال 2018 به محل ساخت رسیده بودند. در دسامبر 2019، تلسکوپ به نام ورا روبین نام‌گذاری شد تا ادای احترامی باشد به میراث این ستاره‌شناس پیشگام و حامی سرسخت زنان در علم، که در سال 2016 درگذشت. در حقیقت این نخستین مرکز بزرگ نجوم با بودجه‌ی عمومی در آمریکاست که به نام یک زن نام‌گذاری شده است.

مشخصات تلسکوپ ورا روبین

رصدخانه‌ی نیم میلیارد دلاری روبین با داشتن «تلسکوپ بررسی سیمونیی» (Simonyi Survey Telescope) و بزرگ‌ترین دوربین دیجیتال جهان، «دوربین بررسی میراث فضا و زمان» (LSSTCam) کل آسمان مرئی نیم‌کره‌ی جنوبی را در طول موج‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی، از فروسرخ گرفته تا طول موج‌های نور مرئی که چشمان ما برای دیدن آن‌ها تکامل یافته است، اسکن خواهد کرد.

موقعیت این تلسکوپ در شیلی و بر فراز قله‌ی «ال پنیون» (El Peñón) از کوه‌های «سرو پاچون» (Cerro Pachón) در ارتفاع 2647 متری سطح دریا انتخاب شده است تا با استفاده از شرایط خشک و آسمان صاف شمال شیلی، هر شب بیش از 800 تصویر پانوراما بگیرد و بدین ترتیب هر سه تا چهار شب، یک بار کل آسمان را پوشش دهد.

رصدخانه ورا روبین بر فراز قله کوه

تلسکوپ رصدخانه از یک سامانه‌ی اپتیکی منحصربه‌فرد با سه آینه بهره می‌برد که برای دستیابی به میدان دید بسیار گسترده و اعوجاج کمینه طراحی شده است. آینه‌ی اصلی با قطر حدود 8.4 متر (قطر مؤثر حدود 6.5 متر) یکی از بزرگ‌ترین آینه‌های تلسکوپی جهان به‌شمار می‌رود و آینه‌های دوم و سوم به ترتیب وظیفه‌ی اصلاح مسیر نور و بهبود کیفیت تصویر را بر عهده دارند. آینه‌ی سوم به‌صورت یکپارچه با آینه‌ی اصلی ریخته‌گری شده است که پایداری اپتیکی و دقت هم‌خطی را افزایش می‌دهد.

ثبت تصاویر مشاهده شده توسط این رصدخانه، به کمک دوربینی قدرتمند انجام می‌شود. این دوربین 3200 مگاپیکسلی ، به اندازه‌ی یک خودروی کوچک است و 3 تن وزن دارد که آن را به بزرگ‌ترین دوربین دیجیتال جهان تبدیل می‌کند. مهم‌ترین مشخصات این رصدخانه در جدول زیر دیده می‌شود.

تصویربرداری تکراری از آسمان هم به کمک سریع‌ترین پایه‌ی تلسکوپی امکان‌پذیر شده که تا کنون برای تلسکوپی با این ابعاد و میدان دید گسترده طراحی شده است. این پایه هر 5 ثانیه می‌چرخد تا با حداقل لرزش، به جای دیگری نگاه کند. بدین ترتیب روبین می‌تواند شیوه‌ی تغییر اجرام آسمانی کم‌نور را در طول زمان مشاهده کند و یک فیلم 10 ساله‌ی دقیق از کیهان بسازد.

شیوه‌ی روبش آسمان توسط تلسکوپ ورا روبین Credit: NOIRLab

مأموریت ورا روبین

مأموریت اصلی رصدخانه ورا روبین پاسخ به بنیادین‌ترین پرسش‌های کیهان‌شناسی است؛ به ویژه رصدهای روبین در نهایت می‌تواند اسرار انرژی تاریک، نیروی مرموزی که باعث شتاب گرفتن انبساط جهان می‌شود و ماده‌ی تاریک، که در مجموع به عنوان «جهان تاریک» (Dark Universe) شناخته می‌شوند، را آشکار کند.

داخل رصدخانه ورا روبین با پایه‌های قدرتمند تلسکوپ Credit: H. Stockebrand/RubinObs/NSF​/AURA

این رصدخانه با بررسی ساختار بزرگ‌مقیاس کیهان و تحول آن در طول زمان، داده‌هایی فراهم می‌کند که به دانشمندان امکان می‌دهد توزیع جرم در کیهان را با دقتی بی‌سابقه مطالعه کنند و مدل‌های فعلی درباره‌ی انبساط جهان و گرانش را به‌طور جدی محک بزنند. بدین ترتیب چارچوبی رصدی برای آزمون نظریه‌های بنیادین فیزیک و کیهان‌شناسی شکل خواهد داد.

ورا روبین همچنین به بررسی ساختار، تاریخچه و تغییرات راه شیری و کهکشان‌های اطراف آن می‌پردازد. با گردآوری داده‌های گسترده از ستارگان و کهکشان‌ها، پژوهشگران می‌توانند فرآیند شکل‌گیری کهکشان‌ها، ادغام‌های کهکشانی و نقش ماده‌ی تاریک را در این رویدادها بازسازی کنند. این مأموریت به درک بهتر تکامل کهکشان‌ها در طول میلیاردها سال و شناخت جایگاه راه شیری در شبکه‌ی کیهانی کمک می‌کند.

برخی از 10 میلیون کهکشان تصویربرداری شده در نخستین عکس ورا روبین Credit: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA

اما نمی‌توان با چنین دید گسترده‌ای از تماشای خانه گذشت. ورا روبین بررسی جزئیات منظومه شمسی را هم بر عهده دارد و به شناسایی و ردیابی اجرام کوچک منظومه شمسی، از جمله سیارک‌ها و دنباله‌دارهای بالقوه خطرناک می‌پردازد تا تصویری جامع از جمعیت این اجرام و مسیرهای حرکت آن‌ها ارائه دهد. داده‌های این کاوش همچنین تاریخ شکل‌گیری منظومه‌ی شمسی و تعامل آن با محیط کهکشانی را بهتر آشکار می‌کنند.

چهار حوزه‌ی علمی اصلی که در مأموریت رصدخانه در نظر گرفته شده، عبارتند از:

درک ماهیت ماده تاریک و انرژی تاریک

ایجاد فهرستی از منظومه شمسی

نقشه‌برداری از کهکشان راه شیری

کاوش اجرامی که موقعیت یا روشنایی آن‌ها در طول زمان تغییر می‌کند.

کاوش در کیهان تاریک

یکی از مهم‌ترین پدیده‌هایی که روبین بررسی خواهد کرد، انفجارهای کیهانی به نام «ابرنواختر» (Supernova) است. پیش‌بینی می‌شود که این رصدخانه بتواند در طول بررسی 10 ساله، بین 3 تا 4 میلیون ابرنواختر دیگر را در فاصله‌های متنوعی کشف کند که گام مهمی در درک ما از فیزیک این انفجارهای کیهانی خواهد بود.

هنگام مرگ ستارگان عظیم، عناصر آن‌ها طی ابرنواخترهایی با فروپاشی هسته‌ای قدرتمند، به بیرون پرتاب می‌شوند و به تشکیل بلوک‌های سازنده‌ی نسل بعدی ستارگان ادامه می‌دهند. فهرست گسترده‌ای از این رویدادها می‌تواند تصویری بسیار دقیق‌تر از زندگی، مرگ و تولد دوباره‌ی ستارگان ترسیم کند.

از جمله رصد ابرنواخترهای نوع Ia و تعیین میزان سرخ‌گرایی طیف آن‌ها، راه مناسبی برای اندازه‌گیری فواصل کیهانی است که به نوبه‌ی خود می‌تواند برای اندازه‌گیری «ثابت هابل» یا سرعت انبساط جهان، استفاده شود و این، کلید درک تأثیر انرژی تاریک در تاریخ کیهانی است.

رصدخانه ورا روبین Credit: Rubin Observatory/NSF/AURA/A. Pizarro D

برای رسیدن به ریشه‌ی ماده تاریک که حدود 85 درصد از کل محتوای ماده‌ی جهان را تشکیل می‌دهد، روبین کهکشان‌های مختلف را بررسی می‌کند. انتظار می‌رود که این رصدخانه بیش از 10 میلیارد کهکشان را در آسمان نیم‌کره‌ی جنوبی فهرست‌بندی کند.

بدین ترتیب ساختار بزرگ‌مقیاس جهان آشکارتر می‌شود و ستاره‌شناسان می‌توانند کهکشان‌هایی را که در امتداد رشته‌های ماده‌ی تاریک جریان دارند، ردیابی کنند. تصور می‌شود که این رشته‌ها، نوعی داربست کیهانی هستند که کهکشان‌ها در امتداد آن جمع شده و رشد کرده‌اند. اندازه و فضاهای خالی میان آن‌ها می‌تواند به آشکار شدن ماهیت ماده تاریک کمک کند.

جست‌وجو در حیاط خلوت کیهانی ما

روبین و پروژه‌ی LSST قرار است سهم مهمی در درک ما از همسایگی کیهانی ما داشته باشند که شامل نقشه‌برداری از کهکشان راه شیری با جزئیات بی‌سابقه خواهد بود. بدین ترتیب 10 میلیارد ستاره فهرست‌بندی می‌شوند که به لطف دید فروسرخ روبین، ستاره‌های کم‌نوری که در تلاش‌های قبلی پنهان مانده‌اند را هم شامل می‌شود.

ایجاد فهرستی از ستاره‌های فراتر از هاله‌ی کهکشان راه شیری و اندازه‌گیری ترکیب شیمیایی آن‌ها می‌تواند به تعیین چگونگی تکامل کهکشان ما و محتوای ستاره‌ای آن در طول میلیاردها سال کمک کند.

روبین همچنین با بررسی چندباره‌ی آسمان، می‌تواند حرکت اجرام کم‌نور و پرسرعت را شناسایی کند. اجرامی که بسیاری از آن‌ها می‌توانند سیارات سرگردان شناور آزاد باشند که در اثر برهم‌کنش گرانشی از منظومه‌های ستاره‌ای خود به بیرون رانده شده‌اند.

کهکشان راه شیری در کنار رصدخانه ورا روبین Credit: RubinObs/NOIRLab/SLAC/DOE/NSF/AURA/B. Quint

همچنین پیش‌بینی می‌شود که این رصدخانه بتواند هزاران کوتوله‌ی قهوه‌ای یا به اصطلاح «ستاره‌ی شکست‌خورده» را در کهکشان راه شیری تشخیص دهد. تصور می‌شود این اجرام با جرم‌هایی بین 13 تا 80 برابر مشتری (0.013 تا 0.08 برابر جرم خورشید) به همان روش ستاره‌ها تشکیل می‌شوند، اما نمی‌توانند مواد کافی را برای رسیدن به جرم مورد نیاز جمع‌آوری کنند تا در هسته‌هایشان هم‌جوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم صورت بگیرد. این امر آن‌ها را بسیار کم‌نور و گریزان می‌کند. در حالی که برای درک چگونگی شکل‌گیری و تکامل اجرام ستاره‌ای بسیار مهم هستند.

فهرست اجرام منظومه شمسی

روبین قرار است سهم بسزایی در فهرست‌بندی سیارک‌ها و دیگر اجرام کوچک نزدیک به خورشید هم داشته باشد. نخستین مجموعه رصدهای منظومه شمسی که توسط روبین منتشر شد، شامل تعداد حیرت‌آور 2014 سیارک ناشناخته بود. این سیارک‌ها شامل 7 جرم نزدیک به زمین، 11 تروجان مشتری و 9 جرم فرانپتونی بودند. این مجموعه بخشی از حدود 4000 رصد سیارک و دنباله‌دار انجام شده توسط روبین بود.

رصدخانه ورا روبین و ماه Credit: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/H. Stockebrand

هم‌اکنون بشر با تمام تلسکوپ‌ها و رصدخانه‌های خود، هر ساله حدود 20 هزار سیارک کشف می‌کند و این یعنی روبین تنها در چند شب، به کشف بیش از 10 درصد از این تعداد دست یافته است.

همچنان کشف‌های آن می‌توانند غیرمنتظره باشد. چنان که یکی از اعضای تیم علمی این رصدخانه می‌گوید، این یک ماشین اکتشاف است و یکی از هیجان‌انگیزترین جنبه‌ها، اکتشافات غیرمنتظره‌ای است که پیش رو داریم!

ورا روبین؛ سرمایه‌گذاری بشر برای شناخت کیهان

رصدخانه ورا روبین یکی از بزرگ‌ترین پروژه‌های نجومی قرن بیست‌ویکم است که هدف آن گسترش بی‌سابقه‌ی درک بشر از کیهان تعریف شده است: از آشکارسازی ماهیت ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک گرفته تا بررسی ساختار بزرگ‌مقیاس جهان، تکامل کهکشان‌ها و اندازه‌گیری دقیق‌تر سرعت انبساط کیهان.

ورا روبین به همراه M41 در طول مشاهدات نگاه اول Credit: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/P. Horálek

پس از دهه‌ها برنامه‌ریزی، سرمایه‌گذاری و توسعه‌ی فناورانه، اکنون این رصدخانه‌ی بی‌مانند راه‌اندازی شده و قرار است فهرستی از میلیاردها کهکشان و ستاره را شکل دهد، میلیون‌ها رویداد کیهانی مانند ابرنواخترها را ثبت کند، نقشه‌ای دقیق از راه شیری و تاریخ شکل‌گیری آن ارائه دهد و سیارک‌ها و اجرام منظومه‌ی شمسی را دوباره فهرست‌بندی کند. ابزاری کلیدی که مرزهای دانش کیهانی را پیش خواهد برد و همسایگی فضایی ما را بهتر آشکار خواهد کرد.

Photo Credit: NSF-DOE Rubin Observatory

منابع: Space , National Geographic