رادیوتلسکوپ غول‌پیکر FAST برای استفاده عمومی ستاره‌شناسان آماده می‌شود
بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ تک‌دیش جهان برای استفاده‌ی تمامی ستاره‌شناسان جهان آماده می‌شود. شروع فعالیت عمومی این تلسکوپ نوید‌دهنده‌ی شروع عصر جدیدی در جست‌وجو برای امواج گرانشی و بررسی امواج رادیویی گذرا و اسرارآمیزی است که با عنوان «انفجارهای رادیویی سریع» یا FRB (مخفف Fast Radio Bursts) شناخته می‌شوند.
رادیوتلسکوپ کروی با دیافراگم ۵۰۰ متری که در جنوب چین واقع شده و بیشتر با نام FAST شناخته می‌شود، اخیرا برخی آزمون‌های فنی و عملی را پشت سر گذاشته است. با توجه به این مسئله، احتمالا طی جلسه‌ی بررسی که ماه آینده برگزار خواهدشد، دولت چین دستور فعالیت کامل این تلسکوپ را صادر خواهدکرد. دی لی، دانشمند ارشد فعال در پروژه‌ی FAST در این رابطه می‌گوید:
به‌نظرم هیچ مانعی در ادامه‌ی این فرایند وجود ندارد. [به این دلیل] اکنون هم احساس شادی و هم احساس آرامش می‌کنم.
اجرای این پروژه‌ی پیچیده چالش‌هایی را هم به‌همراه داشته است. در ابتدای کار، فرایند جذب کارکنان برای استفاده از این تلسکوپ با مشکل روبه‌رو شده بود. یکی از دلائل عدم استقبال از فعالیت در مجموعه‌ی FAST، دورافتادگی محل بنای تلسکوپ بود. باوجود این چالش‌ها، دستاورد پروژه‌ی مذکور برای دنیای علم بسیار بزرگ است. در مقایسه با رادیوتلسکوپ آرسیبو در پورتوریکو، که عنوان دومین رادیو تلسکوپ جهان را یدک می‌کشد، مساحت دیش FAST تقریبا دوبرابر بیشتر است.
ابعاد بزرگ دیش به این معنی است که رادیوتلسکوپ جدید می‌تواند امواج رادیویی فوق‌العاده ضعیفی که از جای‌جای کیهان منتشر می‌شوند را رصد کند؛ برای مثال می‌توان به هسته‌های چرخان ستاره‌های مرده، یا همان تپ‌اخترها (Pulsar) و بررسی وجود هیدروژن در کهکشان‌های دوردست اشاره کرد. تلسکوپ جدید نقش خط مقدم در اخترشناسی رادیویی را هم بازی خواهد کرد و امکان شناسایی سیارات فراخورشیدی (Exoplanet) را فراهم می‌کند؛ سیاراتی که ممکن است میزبان حیات فرازمینی باشند.
تصویر هنری از یک سیاره فراخورشیدی
از زمان شروع آزمایش‌ها در سال ۲۰۱۶، تنها دانشمندان چینی می‌توانستند رهبری پروژه‌هایی را برعهده گیرند که از داده‌های اولیه‌ی جمع‌آوری‌شده توسط FAST بهره می‌برند. اما به‌گفته‌ی زیکیانگ شن، مدیر رصدخانه‌ی اخترشناسی شانگهای و معاون کمیته‌ی نظارتی تلسکوپ FAST در آکادمی علوم چین، حال محققان سراسر جهان امکان استفاده از این رادیوتلسکوپ را خواهند داشت.
مائورا مک‌لالین، اخترشناسی از دانشگاه ویرجینیای غربی است که درنظر دارد از FAST برای تحقیق پیرامون تپ‌اخترها استفاده کند. هدف اصلی وی، شکار تپ‌اخترهایی خارج از کهکشان راه‌شیری است؛ امواج ارسالی از این تپ‌اخترها بسیار ضعیف هستند و کشف آن‌ها با اغلب تلسکوپ‌های کنونی امکان‌پذیر نیست. وی در رابطه با شروع فعالیت عمومی FAST می‌گوید:
واقعا خوشحالم که می‌توانیم از این تلسکوپ استفاده کنیم.
گفتنی است که در دوره‌ی آزمایشی، تلسکوپ جدید چینی‌ها موفق شد بیش از ۱۰۰ تپ‌اختر را شکار کند.
چشم آسمان
رادیوتلسکوپ چینی‌ها، در دره‌ی داودونگ در استان گویژو واقع شده است و ساخت آن حدودا نیم‌دهه به‌طول انجامید. بودجه‌ی اختصاصی برای ساخت تلسکوپ هم حدودا ۱۷۱ میلیون دلار بود. این تلسکوپ که در میان چینی‌ها با نام «تیانیان»، به‌معنای «چشم آسمان» شناخته می‌شود، دارای یک دیش ۵۰۰ متری است که از ۴۴۰۰ پنل آلومینیومی تشکیل‌شده است. ۲۰۰۰ قرقره‌ی مکانیکی وظیفه‌ی تغییر جهت این پنل‌ها را برعهده دارند؛ تغییر جهت پنل‌ها به چشم آسمان اجازه می‌دهد تا در زمان‌های مختلف، روی بخش‌های مختلف آسمان تمرکز کند. به‌گفته‌ی آقای لی، هرچند ناحیه‌ی پوشش داده‌شده توسط FAST در مقایسه با برخی تلسکوپ‌های جدید محدودتر است و در مقایسه با تلسکوپ‌های آرایه‌ای با چندین دیش، وضوح پایین‌تری دارد؛ اما ابعاد آن موجب بالارفتن حساسیت تلسکوپ در دریافت امواج می‌شود.
در ماه‌های اوت و سپتامبر، چشم آسمان موفق شده بود تا صدها انفجار رادیویی سریع و تکرارشونده را از نقطه‌ای که با رمز ۱۲۱۱۰۲ شناخته می‌شود دریافت کند. به‌ادعای لی، برخی از این انفجارها به‌قدری ضعیف هستند که توسط دیگر تلسکوپ‌ها قابل تشخیص نیستند. یونفان جری ژنگ، از دانشگاه برکلی کالیفرنیا، که به مطالعه‌ی انفجارهای رادیویی سریع می‌پردازد، در این رابطه می‌گوید:
این خبری هیجان‌انگیز است. ما از عامل [شکل‌گیری] این انفجارها اطلاعی نداریم؛ اما هرچقدر انفجارهای بیشتری را رصد کنیم، می‌توانیم اطلاعات بیشتری راجع به آن‌ها جمع‌آوری کنیم.
بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ جهان در هر لحظه تنها بخش کوچکی از آسمان را پوشش می‌دهد؛ اما از سوی دیگر، انفجارهای سریع رادیویی، گذرا هستند و در مکان‌هایی ظاهرا تصادفی شکل می‌گیرند. به‌گفته‌ی لاورا اسپیتلر، ستاره‌شناسی از مؤسسه‌ی رادیواخترشناسی مکس پلنک در شهر بون در آلمان، حساسیت بالای FAST امکان مطالعه‌ی منبع این انفجارها با جزئیات بالا را فراهم می‌کند. البته تکرار مشاهدات هم به دانشمندان اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی را در رابطه با محیط مشاهده‌ی این انفجارها کسب کنند. تعیین تفاوت در سطح انرژی انفجارها و الگوهای تکرار آن‌ها نیز از مزایای تکرار در مشاهده‌ی تپ‌اخترها است.
به‌گفته‌ی مک‌لالین، FAST در زمینه‌ی همکاری بین‌المللی برای کشف امواج گرانشی نیز به‌کار گرفته خواهد شد. آرایه‌ی بین‌المللی زمان‌سنجی تپ‌اخترها از رادیوتلسکوپ‌های سراسر جهان استفاده می‌کند تا تابش‌های منظم از تپ‌اخترها را مشاهده کنند و به‌هم‌ریختگی‌های موجود در این امواج گرانشی گذرا با فرکانس پایین را کشف کنند. احتمالا در دهه‌ی چهارم قرن حاضر، چشم آسمان موفق خواهد شد تا داده‌های کافی را برای اندازه‌گیری‌های دقیق و مطالعه‌ی منبع این امواج جمع‌آوری کند. از جمله منابع امواج گرانشی، می‌توان به سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ اشاره کرد.
از سوی دیگر، لی نیز علاقه‌مند است تا از FAST برای مطالعه‌ی سیارات موجود در ورای منظومه‌ی شمسی استفاده کند. تاکنون هیچ سیاره‌ی فراخورشیدی به‌طور قطعی توسط تابش‌های رادیویی‌شان شناسایی نشده‌اند؛ اما توانایی FAST در شناسایی امواج ضعیف قطبی، ممکن است به شناسایی اولین نمونه‌ها منجر شود. امواج رادیویی قطبی ممکن است از سیاره‌هایی منتشر شده باشند که دارای میدان مغناطیسی هستند. اگر چنین سیاره‌هایی به زمین شبیه باشند، ممکن است با متصل نگه‌داشتن جو خود، حیات احتمالی را از تابش‌های خطرناک حفظ کنند.
ضعیف بودن سیگنال‌های ساطع‌شده از سیارات فراخورشیدی، موجب می‌شود تا شناسایی آن‌ها به کمک FAST کار چالش‌برانگیزی باشد؛ اما تیم آقای لی می‌خواهد با اضافه کردن ۳۶ دیش ۵ متری به تلسکوپ اصلی، عملکرد آن را بهبود بخشد. هرچند این دیش‌های ۵ متری نسبتا ارزان خواهند بود؛ ولی در مجموع می‌توانند وضوح فضایی FAST را صدبرابر افزایش دهند.
همچنین، آقای لی امیدوار است تا مرکز عملیاتی FAST هرچه زودتر به مکانی دورتر از تلسکوپ در شهر گویانگ منتقل شود. مرکز عملیاتی جدید با هزینه‌ی ۲۳ میلیون دلار در دست احداث است و انتظار می‌رود با تکمیل آن، افراد بیشتری برای کار در این مجموعه جذب شوند.
در حال حاضر، بزرگ‌ترین چالش پیش‌روی این رادیوتلسکوپ، ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده‌ها است که جمع‌آوری می‌شوند. تیم اداره‌کننده‌ی چشم آسمان در حال مذاکره با دولت چین هستند تا بودجه‌ی بیشتری برای فضای ذخیره‌سازی داده‌ها دریافت کنند.