فيستا (مقراب)

مقراب فيستا (VISTA مقراب عاكس واسع المجال مزود بمرآة قطرها 4.1 متر، ويقع في مرصد بارانال في تشيلي . يُشغّله المرصد الأوروبي الجنوبي ، وبدأ عملياته العلمية في ديسمبر 2009. تم تصميم وتطوير فيستا من قبل اتحاد جامعات في المملكة المتحدة تحت اشراف جامعة كوين ماري في لندن ، وأصبح مساهمة عينية للمرصد الأوروبي الجنوبي كجزء من اتفاقية انضمام المملكة المتحدة، حيث تكفل مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا في المملكة المتحدة (STFC) بدفع رسوم الاشتراك. يعمل مقراب المسح الفلكي VISTA بأطوال موجية تحت الحمراء ، وهو أكبر مقراب في العالم مُخصّص لمسح السماء بأطوال موجية قريبة من الأشعة تحت الحمراء. يحتوي المقراب على جهاز واحد فقط: كاميرا VIRCAM، وهي كاميرا تسجيل الأشعة تحت الحمراء . تزن هذه الكاميرا 3 أطنان، وتحتوي على 16 كاشفًا خاصًا حساسًا للأشعة تحت الحمراء، بإجمالي 67 مليون بكسل. يجري تطوير جهاز من الجيل الثاني يسمى 4MOST، وهو مطياف متعدد العدسات ومرايا ، مزوّد بألياف ضوئية يحتوي على 2400 فرع . ومن المخطط أن تبدأ عمليات الرصد بهذا المقراب في عام 2025. يُمكّن الرصد بأطوال موجية أطول من تلك التي تراها العين البشرية تسمح لمقراب فيستا بدراسة الأجرام التي قد يكون من المستحيل تقريبًا رؤيتها بالضوء المرئي لأنها باردة، أو محجوبة بسحب الغبار أو لأن ضوءها قد تغير نحو أطوال موجية أكثر احمرارًا نظرا لتمدد الكون خلال رحلة الضوء الطويلة من الكون المبكر. المشروع يُجري مشروع VISTA مسوحاتٍ للسماء الجنوبية بأطوال موجية قريبة من الأشعة تحت الحمراء . ومن المتوقع أن تُسفر هذه المسوحات عن نتائج علمية مباشرة، وأن تُساعد في اختيار الأجرام السماوية لإجراء دراساتٍ لاحقة باستخدام مقراباتٍ أكبر. وهناك مشروعان مرتبطان: الأول هو مشروع كاميرا المجال الواسع (WFCAM) على متن مقراب الأشعة تحت الحمراء التابع للمملكة المتحدة في هاواي، والذي يُجري مسوحاتٍ بالأشعة تحت الحمراء للسماء الشمالية، والثاني هو مشروع مقراب المسح VLT في تشيلي، والذي يُجري مسوحاتٍ للسماء الجنوبية بالضوء المرئي. بدأ المشروع عام ١٩٩٩ من قبل اتحاد فيستا الذي يضم ١٨ جامعة في المملكة المتحدة ، وحصل على تمويل من صندوق البنية التحتية المشترك التابع لحكومة المملكة المتحدة، بالإضافة إلى تمويل إضافي من مجلس أبحاث فيزياء الجسيمات وعلم الفلك . تبلغ قيمة المشروع ٤٦ مليون يورو (٣٦ مليون جنيه إسترليني). بعد دراسة عدة مواقع في تشيلي ، اختار الاتحاد مرصد بارانال التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (ESO)، وهو قمة ثانوية يبلغ ارتفاعها 1500 متر ، وهي بالقرب من المقراب الكبير جدًا (VLT). اختار الاتحاد مركز تكنولوجيا علم الفلك البريطاني لتولي المسؤولية التقنية عن تصميم وبناء المقراب. وبعد ذلك بعامين ( أي في عام 2002 ) انضمت المملكة المتحدة إلى عضوية المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO)، وأصبح مشروع VISTA جزءًا ماديا من رسوم الانضمام. ثم أكمل الاتحاد بناء المقراب وتشغيله، وقام مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا - نيابةً عن المملكة المتحدة - بتسليم المقراب إلى المرصد الأوروبي الجنوبي، ليستفيد منه علماء الفلك في جميع الدول الأعضاء. مسوحات فيستا تشمل الأهداف العلمية لمسوح VISTA، التي بدأت في عام 2010 العديد من المسائل الأكثر إثارة في الفيزياء الفلكية اليوم ؛ بدءًا من دراسة طبيعة الطاقة المظلمة وغيرها ووصولاً إلى خطر الكويكبات التي تقترب من الأرض. تُجري فيستا ستة مسوحات عامة واسعة النطاق: UltraVISTA، وVISTA Kilo-Degree Infrared Galaxy Survey (VIKING)، وVISTA Magellanic Survey (VMC)، و VISTA Variables in the Via Lactea (VVV) ، وVISTA Hemisphere Survey (VHS)، وVISTA Deep Extragalactic Observations Survey (VIDEO). ستستحوذ هذه المسوحات على معظم وقت الرصد خلال السنوات الخمس الأولى من تشغيل المقراب. تغطي هذه المسوحات مناطق مختلفة من السماء بأعماق متفاوتة للإجابة على عدد كبير من الأسئلة العلمية. يمكنكم الاطلاع على مزيد من المعلومات حول كل مسح من مسوحات VISTA على موقع ESO الإلكتروني الخاص بمسوحات VISTA، وعلى صفحة ESO الإلكترونية الخاصة بمشاريع المسوحات العامة . العلوم بواسطة فيستا نظرًا لأن مقراب فيستا مقراب ضخم ذو مجال رؤية واسع، فإنه قادر على رصد الأجرام الخافتة وتغطية مساحات شاسعة من السماء بسرعة. تلتقط كل صورة من صور فيستا جزءًا من السماء يغطي مساحة تعادل عشرة أضعاف مساحة القمر المكتمل، وسيكون قادرًا على رصد وتصنيف الأجرام في سماء نصف الكرة الجنوبي بحساسية تفوق بأربعين ضعفًا تلك التي حققتها المسوحات السابقة للسماء بالأشعة تحت الحمراء، مثل مسح السماء الكامل للأشعة تحت الحمراء بطول موجة 2 ميكرون الناجح للغاية. هذه القفزة النوعية في القدرة الرصدية - والتي تُضاهي قفزة من حساسية العين المجردة إلى أول مقراب لغاليليو - ستكشف عن أعداد هائلة من الأجرام غير المعروفة ، وستتيح إنشاء قوائم أكثر شمولًا للأجرام النادرة والغريبة في سماء نصف الكرة الجنوبي. ستدعم عمليات رصد VISTA الأبحاث في العديد من المجالات الفلكية. ففي مجرتنا، يُتوقع أن يكتشف فيستا العديد من النجوم القزمة البنية الجديدة، وأن يتمكن من اختبار النظريات المتعلقة بطبيعة المادة المظلمة. صُمم أحد مسوحات فيستا لاكتشاف ودراسة أعداد هائلة من النجوم المتغيرة في مجرتنا من خلال التقاط صور لنفس مناطق السماء في أوقات مختلفة. وباستخدام البيانات التي تحققها فيستا سيتمكن علماء الفلك من رسم خريطة توضح بنية مجرتنا بتفاصيل أدق من أي وقت مضى. كما سيدرس مسح آخر من مسوحات فيستا المجرات الصغيرة المجاورة لنا، وسحابتي ماجلان، والمناطق المحيطة بهما. وستُستخدم بيانات VISTA أيضًا لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لحوالي 5% من الكون المرئي بأكمله. وعلى نطاق أوسع، سيكون مقراب VISTA أداة فعالة لاكتشاف الكوازارات البعيدة ودراسة تطور المجرات وتجمعات المجرات. وسيساعد في استكشاف طبيعة الطاقة المظلمة من خلال اكتشاف تجمعات مجرية بعيدة جدًا. استُخدمت قياسات الأشعة تحت الحمراء من المسح الفلكي VVV لتعزيز سلم المسافات الكونية ، وذلك من خلال تعيين مسافات أكثر دقة إلى التجمعات النجمية والنجوم المتغيرة من نوع سيفيد . مجموعة مختارة من صور فيستا تُظهر الصورة الأولى المنشورة (يسارًا) سديم اللهب (NGC 2024)، وهو سحابة رائعة من الغاز والغبار تتشكل فيها النجوم، وتقع في كوكبة الجبار (الصياد) المعروفة وما يحيط بها . في نطاق الضوء المرئي، يختفي لبّ هذا الجسم خلف سحب كثيفة من الغبار، لكن صورة فيستا الملتقطة بأطوال موجية تحت الحمراء، تخترق هذا العتم وتكشف عن مجموعة النجوم الشابة الساخنة المختبئة في داخل السحب الغبارية السماوية. كما يلتقط مجال الرؤية الواسع لكاميرا فيستا وهج NGC 2023 وشكل الشبح لسديم رأس الحصان الشهير. تتضمن صور السدم المذهلة الأخرى لقطات من مرصد VISTA لسديم الجبار وسديم البحيرة . الصورة على اليمين هي صورة واسعة المجال لسديم الجبار (مسييه 42)، الذي يقع على بعد حوالي 1350 سنة ضوئية من الأرض، التُقطت الصور بواسطة مقراب VISTA للمسح بالأشعة تحت الحمراء في مرصد بارانال التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي. يسمح مجال الرؤية الواسع للمقراب بتصوير السديم بأكمله ومحيطه في صورة واحدة، كما أن رؤيته للأشعة تحت الحمراء تمكنه من اختراق المناطق الغبارية المخفية عادةً وكشف حركات النجوم الشابة النشطة المختبئة فيها. تظهر صورة "البحيرة الزرقاء" على اليسار (أسفل صورة سديم اللهب) - وهي صورة للأشعة تحت الحمراء التُقطت كجزء من مسح VVV. تُظهر الصورة حاضنة النجوم المسماة سديم البحيرة (المعروف أيضًا باسم مسييه 8)، والتي تقع على بعد حوالي 4000-5000 سنة ضوئية في كوكبة القوس. يستطيع مقراب فيستا أيضًا أن ينظر إلى ما هو أبعد من مجرتنا. في المثال الموجود على اليسار (أسفل صورة سديم الجبار)، التقط المقراب صورة جماعية لمجموعة من المجرات في كوكبة الكور (فورناكس). يسمح مجال الرؤية الواسع بالتقاط العديد من المجرات في صورة واحدة، بما في ذلك المجرة الحلزونية القضيبية الرائعة NGC 1365 والمجرة الإهليلجية الكبيرة NGC 1399. تم تجميع الصورة من صور التُقطت عبر مرشحات Z و J و Ks في الجزء القريب من الأشعة تحت الحمراء من الطيف، وقد التقطت العديد من أعضاء المجموعة في صورة واحدة. في أسفل اليمين تظهر المجرة الحلزونية القضيبية الأنيقة NGC 1365، وإلى اليسار المجرة الإهليلجية الكبيرة NGC 1399 محاطة بمجموعة من العناقيد الكروية الخافتة. يبلغ اتساع الصورة حوالي درجة واحدة في 1.5 درجة، وكان إجمالي وقت التعريض 25 دقيقة. التفاصيل التقنية تصميم المقراب أدى الهدف المتمثل في تصوير مساحات واسعة من السماء بشكل متكرر بدقة محدودة بالرؤية إلى تصميم بصري فريد. المرآة الرئيسية عبارة عن سطح قطع زائد مقعر بقطر 4.1 متر ونسبة بؤرية تبلغ حوالي f/1. المرآة على شكل هلال بقطر 17 مترًا. بسماكة سم مع مركز 1.2 فتحة صغيرة لاستيعاب الكاميرا عند بؤرة كاسغرين . صُنعت من مادة زيرودور بواسطة شركة شوت في ألمانيا ، ثم صُقلت ونُقشت بواسطة شركة LZOS في موسكو . وهي أكبر مرآة بهذا الشكل وبهذا الصغر في نسبة البؤرة؛ استغرق صقلها 2 سنوات، وهذا الزمن كان أطول من المتوقع. يتم دعم المرآة بواسطة عدد من المحركات (81 في الخلف و24 حول الحافة)، مما يسمح بالتحكم في شكلها بواسطة أجهزة الكمبيوتر. المرآة الثانوية عبارة عن سطح قطع زائد محدب قطرها 1.24 متر. يُضفي الجمع بين المرآتين القطعيتين على هذا التصميم طابعًا شبه ريتشي-كريتيان . تبلغ نسبة البؤرة المُجمّعة حوالي f/3، لكن جودة الصورة الناتجة من المرآتين منفردتين ستكون رديئة. تُثبّت المرآة الثانوية على حامل سداسي الأرجل بحيث يُمكن التحكم في موضعها وميلها وانحرافها بواسطة الحاسوب. صُممت كاميرا الأشعة تحت الحمراء بواسطة اتحاد يضم مختبر رذرفورد أبليتون ، ومركز تكنولوجيا علم الفلك في المملكة المتحدة ، وجامعة دورهام ، وهي الأكبر في العالم ، إذ يبلغ وزنها حوالي ثلاثة أطنان. يشكل المقراب والكاميرا تصميمًا بصريًا واحدًا، حيث تُعد عدسات تصحيح المجالات الثلاث في الكاميرا أساسية لعرض صورة واضحة للسماء على أجهزة الكشف. بالنسبة لكاميرا الأشعة تحت الحمراء، من الضروري أيضًا منع الإشعاع الحراري من المقراب والقبة. ويتحقق ذلك من خلال سلسلة من الحواجز المبردة أمام عدسات تصحيح المجال. كما أن المرآة الثانوية أصغر من الحجم المطلوب لتجنب رصد كاشفات الحواف للبنية الدافئة خارج حافة المرآة الرئيسية؛ وهذا يعني أن الفتحة المرئية من أي نقطة في مستوى الصورة هي 3.7 متر. يتطلب هذا التصميم أن يكون حجم المبرد الفراغي للكاميرا - الذي يبرد أجهزة الكشف بالإضافة إلى الحواجز - يكون طولها أكثر من 2 متر، مع نافذة أمامية قطرها 95 سنتيمتر. تسمح عجلة الترشيح الموجودة أمام الكواشف مباشرةً باختيار نطاق معين من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء. على مساحة تعادل قطر 1.65 درجة في السماء، تحتوي لوحة الصورة على 16 مصفوفة من كاشفات الأشعة تحت الحمراء، كل مصفوفة تحتوي على 2048 × 2048 بكسل من 20 حجمها ميكرومتر، ما يعادل في المتوسط 0.34 ثانية قوسية في السماء. البعد البؤري 12.1 يتحد m مع الفتحة المحجوبة التي تبلغ 3.7 بنسبة بؤرية تبلغ 3.26، تفصل بين المصفوفات 90% من عرضها في اتجاه، وأقل بقليل من 50% من عرضها في الاتجاه الآخر. لذا، فإن التعريض الواحد يُنتج صورةً متقطعةً تُشبه "بصمة مخلب" على السماء. لملء الفراغات والحصول على صورةٍ واضحة، يجب دمج ست بصمات مخالب على الأقل في "بلاطة"، والتي تكون أبعادها 1.5° × 1.0°. يحتوي مستوى صورة الكاميرا أيضًا على كاشفات جبهة الموجة المستخدمة للتحكم في شكل المرآة الرئيسية وموضع المرآة الثانوية وميلها ( بصريات نشطة ). يُعوض هذا عن الانحناء ويضمن صورةً واضحةً على جميع الارتفاعات . تم تسوية قمة التل التي يقع عليها مرصد فيستا لإقامة المبنى الكبير محتوي المقراب ومبنى ملحق. يضم المبنى الملحق مرافق لتنظيف المرآة الرئيسية وإزالة الطلاء عنها وطلائها. يمكن أن يكون الطلاء من الألومنيوم، أو عادةً من الفضة المحمية لتحسين استقبال الأشعة تحت الحمراء. تدعم القاعدة الثابتة لغلاف القبة الفولاذية الدوارة. يشكل بابان منزلقان فتحة القبة. يمكن فتح ألواح إضافية في القبة لزيادة التهوية، ويمكن نشر حاجز للرياح لإغلاق أجزاء من الفتحة. خلال النهار، تُحفظ القبة عند درجة حرارة الليل. تدفق العمليات والبيانات بعد اكتمال المشروع، سُلِّم المقراب إلى المرصد الأوروبي الجنوبي ESO الذي اختار ستة مسوحات عامة لمشروع VISTA، تشغل 75% من وقت الرصد المتاح. وقُدِّمت إلى المرصد الأوروبي الجنوبي مقترحات لمسوحات خاصة لشغل الوقت المتبقي، والذي سيُجدول المقترحات المعتمدة للرصد. وتــٌجرى عمليات الرصد في مرصد بارانال عن بُعد من مبنى التحكم الخاص بالمقراب الكبير جدًا (VLT) . يؤدي الجمع بين مصفوفة الكاشف الكبيرة والتعريضات القصيرة والمتكررة اللازمة لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء إلى معدل بيانات عالٍ يتراوح بين 200 و300 جيجابايت في الليلة الواحدة. سيتم استخدام معالجة سريعة في مرصد بارانال لمراقبة الجودة اليومية، ولكن مسار البيانات الرئيسي هو نقل البيانات الخام إلى مقر المرصد الأوروبي الجنوبي في غارشينغ بالقرب من ميونيخ ، ألمانيا ، لإدخالها في أرشيف البيانات. يمكن للمستخدمين استخراج آثار الأقدام (انظر أعلاه) وتمريرها عبر مسار معايرة لإزالة التشوهات الناتجة عن الأجهزة ومعايرة القياسات الفلكية والضوئية. سيتم أيضًا نسخ بيانات الأرشيف إلى نظام تدفق بيانات VISTA في المملكة المتحدة، حيث سيتم دمج آثار الأقدام في مربعات (انظر أعلاه) وسيتم إعداد فهارس المصادر منها. انظر أيضاً قائمة بأكبر المقرابات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء مقراب المسح VLT مقراب كبير جداً المرصد الأوروبي الجنوبي مقراب نيكولاس مايال المقراب الأنجلو-أسترالي ملاحظات ومراجع روابط خارجية موقع VISTA الإلكتروني صفحات VISTA في مركز تكنولوجيا علم الفلك في المملكة المتحدة صفحة ESO VISTA قالب:Astronomical Surveys