می‌خواهید از تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده کنید؟ ناسا اجازه می‌دهد نوبت بگیرید!

مؤسسه‌ی علمی تلسکوپ فضایی که زمان‌بندی استفاده از تلسکوپ‌های هابل و جیمز وب را بر عهده دارد، با رویکردی نسبتا تازه می‌کوشد بدون اولویت دادن به مرتبه‌ی علمی افراد، و تنها بر اساس اهمیت طرح پیشنهادی برای رصد، نوبت رصد را به پژوهشگران اختصاص دهد.

داغ‌ترین کالا در نجوم این روزها، زمان است. به‌ویژه برای استفاده از رصدخانه‌ی کاملا جدید و فوق‌العاده قدرتمند ناسا یعنی «تلسکوپ فضایی جیمز وب» (James Webb Space Telescope) که با نام JWST یا به اختصار وب هم شناخته می‌شود. این رصدخانه‌ی منحصربه‌فرد ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ (۴ دی ۱۴۰۰) به فضا پرتاب شد و قرار است تا تابستان رصدهای علمی خود را آغاز کند. ستاره‌شناسان مشتاقانه منتظر آن لحظه هستند و باور دارند که حساسیت این تلسکوپ و رصد فروسرخ به آن‌ها داده‌هایی می‌دهد که می‌تواند به کشف اسرار بی‌شماری از کیهان بینجامد.

طرحی گرافیکی از تلسکوپ جیمز وب هنگام رصد
Credit: Northrop Grumman

هر داده‌ای، از هر ابزاری، برای ستاره‌شناسان بسیار مهم است. برای نمونه «لاریسا مارکوارت» (Larissa Markwardt) دانشجوی دکترای نجوم دانشگاه میشیگان گفت: «به‌عنوان یک ستاره‌شناس رصدی، کاملا به زمانی که می‌توانم برای کار با تلسکوپ بگیرم وابسته‌ام. قطعا اگر هیچ داده‌ای دریافت نکنید، کار سخت می‌شود.»

مارکوارت در حقیقت یکی از ۱۱۷۳ پروپوزالی را که دانشمندان سراسر جهان در نوامبر ۲۰۲۰ (آبان ۱۳۹۹) برای استفاده از جیمز وب ارائه کردند، سرپرستی کرد. او گفت: «از برخی جهات به اندازه‌ی دیگر پروپوزال‌هایی که تاکنون داشته‌ام ارسالی استرس‌زا نبود چون حدس می‌زدم که نوبت به من نمی‌رسد و بنابراین برای فرستادن درخواست، ترس کمتری داشتم.»

او و همکارانش می‌خواهند از وب برای مطالعه‌ی سنگ‌هایی استفاده کنند که تقریبا در فاصله‌ای مشابه نپتون یک خوشه جلوتر از سیاره و دیگر در پشت آن دور خورشید می‌چرخند. دانشمندان این نوع سنگ‌ها را سیارک‌های تروجان می‌نامند و معتقدند که برخی از ابتدایی‌ترین مواد منظومه‌ی شمسی را دارند. در ماه اکتبر (مهر) گذشته، ناسا مأموریت «لوسی» (Luci) را که به بررسی سیارک‌های تروجان در مدار مشتری اختصاص داشت، پرتاب کرد. اما برای تروجان‌های نپتون، دانشمندان هنوز در حال مطالعه‌ی این سنگ‌ها از راه دور هستند.

پروپوزال مارکوارت یکی از ۲۶۶ پروژه‌ای بود که زمان گرانبهای کار با تلسکوپ را دریافت کردند. بدین ترتیب در طول نخستین سال فعالیت علمی، جیمز وب بیش از ۲۴ ساعت را صرف بررسی ۹ تروجان مختلف نپتون خواهد کرد.

این یک خبر آرامش‌بخش برای مارکوارت است. او گفت: «این اجرام معمولا بسیار کم‌نور هستند و بنابراین هیچ تلسکوپ زمینی وجود نداشت که بتواند این کار را انجام دهد. بنابراین واقعا باید از جیمز وب استفاده می‌کردیم و بدون آن، اصلا نمی‌توانستیم این پروژه را انجام دهیم.»

طرحی گرافیکی از تلسکوپ فضایی جیمز وب در نقطه‌ی لاگرانژی ۲
Credit: NASA

پروژه‌ی تروجان‌های نپتون یکی از ۲۲ پژوهشی است که فرصت استفاده از جیمز وب را برای مطالعه‌ی اجرام منظومه‌ی شمسی به‌دست آورده‌اند. تقریبا اغلب پروژه‌ها توسط یک ستاره‌شناس خبره سرپرستی می‌شوند اما هنگام ارزیابی شمار انبوه پروپوزال‌ها برای استفاده از وب در نخستین سال فعالیت علمی، هیچ کس از اعضای هیأت انتخاب نمی‌دانست که چه کسی یک ستاره‌شناس شناخته شده و چه کسی مانند مارکوارت دانشجوی کارشناسی ارشد است. این موضوع به لطف سیستمی به نام «بررسی پروپوزال دوگانه‌ی ناشناس» (Dual-anonymous Proposal Review) یا «داپر» (DAPR) ممکن شده است که نام اعضای تیم را از دید کارشناسان انتخاب پنهان می‌کند و برعکس.

مارکوارت گفت: «فکر می‌کنم اگر DAPR نبود، اگر نگوییم غیرممکن، خیلی بعید بود که بتوانم برای رصد با جیمز وب وقت بگیرم. این چیزی است که همه می‌خواستند از آن استفاده کنند و من نمی‌توانم باور کنم که به یک دانشجوی تحصیلات تکمیلی مانند من وقت بدهند.»

• تلسکوپ جیمز وب فرصتی بی‌نظیر برای بررسی مهمانان میان‌ستاره‌ای فراهم می‌کند

برابری در گرفتن نوبت رصدی

زمان تلسکوپ به چند دسته تقسیم می‌شود؛ یک زمان به دانشمندانی می‌رسد که رصدخانه را ساخته‌اند، زمانی هم برای فرصت‌های لحظه آخری و هنگامی که چیزی هیجان‌انگیز در آسمان ظاهر شود اختصاص یافته است. اما بخش عمده‌ای از زمان که به ۶۰۰۰ ساعت در سال نخست می‌رسد، به برنامه‌ای اختصاص می‌یابد که «برنامه‌ی رصدگر عمومی» (General Observer Program) نامیده می‌شود که در آن دانشمندان از سراسر جهان برای استفاده از رصدخانه درخواست می‌دهند.

برای رصد در سال نخست فعالیت جیمز وب، دانشمندان حدود ۲۴ هزار و ۵۰۰ ساعت درخواست رصد داشتند، بنابراین انتخاب یک فرآیند کلیدی محسوب می‌شود. زمان رصدگر عمومی با یک فرآیند دقیق تقسیم می‌شود که در آن بیش از دوازده هیأت ناشناس از متخصصان، پیشنهادها را بررسی می‌کنند تا موضوع علمی را که باید در اولویت قرار بگیرد، تعیین کنند.

مؤسسه‌ی علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور، چندین دهه است که این فرآیند را برای «تلسکوپ فضایی هابل» (Hubble Space Telescope) مدیریت می‌کند و اکنون همین کار را برای وب انجام می‌دهد. «الساندرا آلویسی» (Alessandra Aloisi) رئیس دفتر مأموریت علمی این مؤسسه گفت: «ما با یک فرآیند بسیار ساده‌تر شروع کردیم و معیارهای تعریف‌شده‌ای نداشتیم، فقط به اعضای پنل می‌گفتیم اگر طرحی را جالب، هیجان‌انگیز و متحول‌کننده می‌دانید، به پیشنهاد از ۱ تا ۵ امتیاز بدهید.»

در دهه‌ی ۲۰۱۰ پرسشی مطرح شد که آیا STScI می‌داند چه تعداد از پروپوزال‌ها توسط اخترشناسان مرد و چه تعداد توسط اخترشناسان زن پیش می‌رود؟ اما مؤسسه اطلاعی نداشت زیر به گفته‌ی آلویسی و همکارانش جمع‌آوری داده‌های جمعیتی پروپوزال‌ها از نظر قانونی مجاز نیست. اما دفتر علوم، به این موضوع علاقه‌مند شد و «نیل رید» (Neill Reid) که اکنون دستیار مدیر علوم مؤسسه است، تصمیم گرفت به بررسی آن بپردازد. بدین ترتیب یک دهه پروپوزال‌های ارزشمند هابل را که نام پژوهشگر اصلی را در صفحه‌ی اول داشتند، تجزیه‌وتحلیل کرد.

اعداد کاملا یک جانبه بود. او دریافت که در هر سال، پیشنهادهایی که توسط یک پژوهشگر اصلی مرد سرپرستی می‌شدند، نسبت به آن‌هایی که دارای سرپرست پژوهشی زن بودند، شانس بیشتری برای دریافت نوبت رصدی داشتند. در چند سال میزان موفقیت زنان تقریبا با مردان برابر بود اما در نهایت تقریبا دو برابر بیشتر احتمال داشت که به زمان رصد با هابل دست یابند.

تلسکوپ فضایی هابل در مدار زمین
Credit: NASA

بدین ترتیب رید برای چند سال، داده‌های اضافی را تجزیه‌وتحلیل کرد تا ببیند که آیا عواملی مانند مرحله‌ی شغلی یا زیرشاخه‌ی علمی در این روند تفاوتی ایجاد می‌کند یا خیر. اما همچنان احتمال اختصاص یافتن زمان رصدی به پروپوزال‌های مردان بیشتر بود. رید گفت: «بسیاری از افراد این موضوع را پیش‌بینی می‌کردند. اما این موضوع در عین واضح بودن، شوکه کننده هم بود.»

مؤسسه تصمیم گرفت این روند را تغییر دهد. به‌طور کلی اخترشناسان ایده‌های بسیار زیادی برای استفاده از تلسکوپ فضایی هابل دارند که حتی فراتر از توانایی‌های فعلی آن است و STScI نسبت به مثلا ناسا، انعطاف‌پذیری بیشتری برای انجام آزمایش‌های متفاوت دارد. بنابراین STScI تصمیم گرفت که ببیند برای مثال با انتقال نام پژوهشگر اصلی از صفحه‌ی اول پروپوزال به صفحه‌ی دوم یا فهرست کردن همه‌ی اعضای تیم به ترتیب حروف الفبا، به جای برجسته کردن پژوهشگر اصلی، آیا می‌تواند نسبت‌ها را تغییر دهد؟ اما این رویکرد هم جواب نداد.

«لو استرولگر» (Lou Strolger) رییس کارگروهی که برای کاهش نابرابری جنسی در تخصیص زمان، تشکیل شده بود و اکنون معاون بخش ابزار در STScI است گفت: «این واقعا تغییر ذهنیت یا تغییر نگرش نسبت به پروپوزال‌ها نبود. افراد هنوز درباره‌ی پیشنهادها با نام پژوهشگر اصلی مثلا به‌عنوان پروپوزال جنیفر یا پروپوزال متیو صحبت می‌کردند. کاملا روشن بود که از نگاه آن‌ها پروپوزال و شخص پژوهشگر یک موضوع واحد هستند و این چیزی نبود که می‌خواستیم به آن برسیم.»

بنابراین رید از مراجع دیگری کمک گرفت. او گفت: «دانشمندان همیشه فکر می‌کنند که ما می‌توانیم کارها را به تنهایی انجام دهیم. اما ما به نقطه‌ای رسیدیم که گفتیم باید از افراد متخصص در این زمینه متخصص کمک بگیریم.»

رویکرد تازه

STScI برای مشاوره درباره‌ی فرآیند بازبینی، از دانشمندان علوم اجتماعی دعوت کرد و در نهایت تصمیم گرفت که یک جهش داشته باشد و به هیچ وجه اسامی پژوهشگران را در اختیار اعضای پنل انتخاب قرار ندهد. استرولگر گفت: «ما انتظار داشتیم که این تصمیم در ابتدا بحث‌برانگیز شود.»

همین‌طور هم بود. او افزود: «این تصمیم در بسیاری از موارد از مرزهای سنتی گذشت و بنابراین جامعه‌ی هدف به دو گروه تقسیم شد. بسیاری این کار را درست می‌دانستند و آن را یک اقدام عالی در جهت کاهش نابرابری عنوان می‌کردند. افراد دیگری هم بودند که می‌گفتند من هزینه کردم و در شغلم به اعتباری رسیده‌ام اما شما اساسا این قدرت را از من می‌گیرید.»

در عین حال برای نخستین بار در سال ۲۰۱۸ چرخه‌ی تازه‌ی بررسی پروپوزال هابل اجرایی شد. این مؤسسه برای کاهشی نگرانی‌های دانشمندان نوعی راه چاره در سیستم ایجاد کرد. رید گفت: «این نگرانی در جامعه‌ی علمی وجود داشت که اگر کسی پیشنهادی را ارائه دهد که اصلا واجد شرایط نیست، چه می‌شود؟»

بنابراین پس از رتبه‌بندی پیشنهادهای ناشناس، اعضای پنل می‌توانند دانشمندانی را که انتخاب کرده‌اند بررسی کنند و از واجد شرایط بودن آن‌ها مطمئن شوند. ما هرگز نگفتیم که نمی‌توانید به این افراد وقت بدهید، بنابراین فکر می‌کنم این رویکرد به جامعه‌ی علمی اطمینان می‌دهد و ناسا را مطمئن می‌کند که فرآیند انتخاب، افراد دیوانه را برای استفاده از تلسکوپ وارد فرآیند علمی نمی‌کند.»

یکپارچه‌سازی آینه‌های جیمز وب در هنگام ساخت
Credit: NASA/Chris Gunn

این شرایط جدید فقط برای دانشمندانی که می‌خواستند از هابل استفاده کنند، نامتعارف نبود و دانشمندانی که پیشنهادها را ارزیابی می‌کردند هم، چنین بودند. به گفته‌ی آلویسی بسیاری از آن‌ها نسبت به ورود به اولین بحث‌های بررسی دوگانه‌ی ناشناس تردید داشتند اما در نهایت به روند جدید خو گرفتند. او افزود: «آن‌ها احساس آرامش می‌کنند زیرا فقط درباره‌ی علم صحبت می‌کنند، نه درباره‌ی تیم‌ها. بدین ترتیب می‌توانند بر برترین پژوهش علمی تمرکز کنند.»

این رویکرد اکنون نرخ پذیرش را میان پروپوزال‌هایی که توسط مردان سرپرستی می‌شوند و پروپوزال‌هایی که توسط زنان سرپرستی می‌شوند، یکسان کرده است. در یک سال، زنان بیش از همتایان مرد خود برنده‌ی زمان رصدی بودند.

اکنون دوگانه‌ی ناشناس، پیش‌فرض فرآیند انتخاب مؤسسه است که در نرم‌افزار سیستم بررسی پروپوزال‌ها هم تعبیه شده است و برای جیمز وب از همان رویکرد استفاده می‌شود.

دریافت نوبت رصدی جیمز وب

بدین ترتیب برای مردم عادی امکان استفاده‌ی مستقیم از امکانات تلسکوپ و حتی داده‌های خام آن وجود ندارد؛ بنابراین آنچه برای آن‌ها اعلام می‌شود، نتایج تحلیل داده‌هاست که گاهی مانند ثبت یک عکس اولیه می‌تواند زمان کوتاهی نیاز داشته باشد اما گاهی مانند نتایج کشف و شبیه‌سازی‌های آن‌ها بسیار زمان‌بر خواهد بود و نیاز به فعالیت پژوهشگران و افراد دانشگاهی روی داده‌ها دارد.

دریافت نوبت رصدی نیاز به مقدمات زیادی دارد که تنها از عهده‌ی یک فرد متخصص برمی‌آید و یک پژوهشگر باید دانش بسیاری در زمینه‌ی نجوم و اخترفیزیک داشته باشد. بدین ترتیب می‌تواند زمان کافی بگذارد و یک طرح پیشنهادی خوب با توجیهات و توضیحات کافی بنویسد تا بتواند کارشناسان را برای انتخاب طرح خود متقاعد کند.

در صفحه‌ی فراخوان پروپوزال‌های رصدی جیمز وب که از سوی STScI به این موضوع اختصاص داده شده است، توضیحات کافی برای پژوهشگران فراهم شده تا در چرخه‌های خاصی که توسط مؤسسه اعلام می‌شود، با استفاده از ابزارهای فراهم شده، طرح‌های پژوهشی خود را ارسال کنند. در صورت انتخاب توسط کارشناسان مؤسسه‌ی علمی تلسکوپ فضایی، تا زمان استفاده از جیمز وب نیاز به فعالیت دیگری نیست.

گفتنی است برای چرخه‌ی نخست (Cycle 1) فعالیت علمی جیمز وب، از ایران هم دکتر «عاطفه جوادی» از پژوهشگاه دانش‌های بنیادی با یکی از طرح‌های پذیرفته شده در زمینه‌ی تحول ستارگان همکاری دارد و موفق به دریافت نوبت رصدی شده است.

لحظه‌ی جدایش تلسکوپ جیمز وب از پرتابگر
Credit: Arianespace/ESA/NASA

به سوی آینده

اگرچه بررسی پیشنهاد دوگانه‌ی ناشناس، هنوز برای جامعه‌ی نجومی جدید است اما این مفهوم، کاملا جالب توجه قرار گرفته است زیرا دانشمندان از همه‌ی رشته‌ها با واقعیت سوگیری ضمنی در انتخاب‌ها روبه‌رو می‌شوند. از زمانی که روند انتخاب زمان رصدی هابل به حالت دوگانه‌ی ناشناس تغییر کاربری داد، بخش اخترفیزیک ناسا هم تصمیم گرفت این سیستم را بپذیرد و STScI درباره‌ی چگونگی انطباق این رویکرد با دیگر زمینه‌ها تحقیقاتی را انجام داده است.

استرولگر گفت: «من تا حدی انتظار داشتم که رصدخانه‌های دیگر از ما درباره‌ی رویکرد جدید بپرسند و دقیقا همین اتفاق افتاد. اما انتظار نداشتم که از مراکز شتاب‌دهنده‌ی ذرات با من تماس بگیرند و درباره‌ی چگونگی متقاعد کردن جامعه‌ی هدف برای این موضوع بپرسند.»

چیزهای زیادی وجود دارد که STScI می‌تواند درباره‌ی اثربخشی سیاست انتخاب بدون اجازه‌ی جمع‌آوری داده‌های جمعیت‌شناختی پروپوزال‌ها، نتیجه‌گیری کند. حتی می‌توان گفت که تحلیل‌های جنسیتی هم ناقص هستند، زیرا بر اساس جنسیت ظاهری و نه هویت اعلام شده توسط خود فرد انجام شده‌اند.

این مؤسسه در نظر دارد برای آینده سیستمی را توسعه دهد که یک شخص ثالث مستقل داده‌های جمعیت‌شناختی را جمع‌آوری و تجزیه‌وتحلیل کند و تنها آمار کلی را با دفتر علوم به‌ اشتراک بگذارد. این آمارها به مؤسسه امکان می‌دهد تا نابرابری در سایر ویژگی‌ها را بررسی کند زیرا به گفته‌ی آلویسی «جنسیت فقط نوک کوه یخ است.»

طرحی گرافیکی از جیمز وب
Credit: NASA/UKRI‏

یکی از ویژگی‌هایی که افراد بیرونی می‌توانند به‌آسانی تعیین کنند، مرحله‌ی شغلی دانشمندان و سال دریافت مدرک دکترای آن‌هاست یا حتی بررسی اینکه آیا برای نخستین بار رصدگر SRScI بوده‌اند؟ بنابراین اگرچه در ابتدا داده‌های جنسیتی انگیزه‌ی تغییر به رویکرد دوگانه‌ی ناشناس بود، اما اثرگذاری بیشتر آن بر پژوهشگران بنیادین جدید و دانشمندان تازه‌کار مانند مارکوارات بوده است، که نسبت به سیستم قدیمی با شتاب بسیار بالاتری پروپوزال ارائه می‌کنند.»

استرولگر گفت: «ما دیدگاه کسانی را که علاقه‌مند به ارائه‌ی پروپوزال برای دریافت زمان رصدی بودند، تغییر دادیم به‌طوری که دیگر احساس نمی‌کردند برای واجد شرایط بودن، حتما نیاز به معروف بودن دارند. حالا معیار واقعی موفقیت، ابتکار و نوآوری است.»

ستاره‌شناسان اما هنوز در حال آموختن اعتماد به این فرآیند تازه هستند، حتی زمانی که پیشنهادهای آن‌ها رد می‌شود. مارکوارت گفت در حالی که هیچ کس مستقیما با او روبه‌رو نشده است، او می‌داند که برخی از همکارانش ممکن است بی‌سروصدا در توانایی او برای استفاده‌ی مناسب از جیمز وب شک کنند.

او افزود: «این احساس وجود دارد که شما فقط به این دلیل زمان رصدی دارید که آن‌ها سعی می‌کنند افراد به حاشیه رانده شده‌ی بیشتری را راه بدهند. اما من یک پروپوزال واقعا خوب نوشتم و به همین دلیل وقت گرفتم. اتفاقا نام من روی پروپوزال نبود تا نتوانند درباره‌ی کار من، بر اساس شخصیتم پیش‌فرض یا قضاوت داشته باشند.»

این همان فرصتی است که او می‌خواهد برای هر کسی فراهم باشد و گفت: «اگر می‌توانید در علم رؤیاپردازی کنید، پس فکر می‌کنم باید این شانس را داشته باشید که بتوانید آن را انجام دهید.»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از زمینه‌های علمی که تلسکوپ جیمز وب به آن‌ها خواهد پرداخت.
Credit: NASA, ESA, Ann Feild (STScI)

منابع: Space, ISNA