تلسکوپ فضایی جیمز وب به زودی می‌تواند اسرار قلب راه شیری را حل کند!!

اسرار چگونگی تکامل کهکشانها ممکن است در مرکز کهکشان راه شیری پنهان باشد.

این تصویر طول‌موج‌های نور مادون قرمز نامرئی و اشعه ایکس را نشان می‌دهد که به رنگ‌های نور مرئی تبدیل شده‌اند. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، SSC، CXC، STScI)

از زمانی که ستاره‌شناسان برای اولین بار به بازوهای مارپیچی درخشان کهکشان ما، کهکشان راه شیری نگاه کردند، آنها به این فکر کردند که چه فرآیندهایی ممکن است باعث تکامل این ساختارهای پرجرم و ستاره‌دار شوند. احتمالاً همین فرآیندها به همین دلیل است که ما شاهد چنین تنوع خیره کننده‌ای از محله‌های کهکشانی در جهان قابل مشاهده هستیم که شامل حدود 2 تریلیون کهکشان با اندازه‌ها، شکلها و ترکیبات منحصر به فرد است.

بنابراین، در تلاش برای افزایش درک خود از تکامل کهکشانی، بیش از 100 ستاره شناس از بیش از 80 مؤسسه در سراسر جهان خواستار تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای انجام یک بررسی چند دوره‌ای، منطقه بزرگ و چندطول موجی شده‌اند. داخلی‌ترین مناطق کهکشان راه شیری رمزگشایی دینامیک قلب راه شیری یا مرکز کهکشانی (GC)، باید آنچه را روشن کند که در بسیاری از کهکشانهای دیگر در جهان ما نیز اتفاق می‌افتد.

در حالی که مرکز کهکشانی راه شیری یکی از مناطق مورد مطالعه در آسمان شب است، تعدادی از اسرار نجومی آن همچنان بی‌پاسخ مانده است.

برای مثال، دانشمندان تعجب می‌کنند که سیاه‌چاله‌ی پرجرمی که در مرکز کهکشان ما، Sagittarius A*، قرار دارد، چه نقشی در تکامل آن بازی می‌کند؟ چرا شکل گیری ستاره کهکشان ما در ابرهای مولکولی سرد و تاریک منطقه کندتر از آنچه باید باشد است؟ خوشه‌های ستاره‌ای مرکزی کهکشان ما در وهله اول چگونه پدیدار می‌شوند؟

چرا JWST؟

آدام گینزبورگ، ستاره‌شناس دانشگاه فلوریدا که یکی از نویسندگان این مقاله است، به Space.com گفت: مرکز کهکشان ما به دو دلیل چالش‌برانگیز است.

به گفته گینزبورگ، مرکز کهکشانی پر از ستاره است. در واقع آنقدر متراکم است که تلسکوپهای کوچکتر برای تشخیص یک ستاره از ستاره دیگر تلاش می‌کنند. به علاوه، دید ما از مرکز کهکشانی از زمین توسط ابرهای بزرگ غبار سد شده است.

گینزبورگ توضیح داد: “JWST هر دوی این مشکلات را حل می‌کند، زیرا تلسکوپ بزرگی است، وضوح عالی دارد و می‌تواند ستاره‌ها را به خوبی از یکدیگر جدا کند و چون در مادون قرمز رصد می‌کند، می‌تواند از میان غبار ببیند. تلسکوپ می‌تواند هر دو را انجام دهد.”

دوربین مادون قرمز نزدیک JWST (NIRCam) و سیستم فیلترهای آن که به اخترشناسان اجازه می‌دهد طیف‌های نور مادون قرمز را به طول‌موج‌های ساطع شده از مواد خاص جدا کنند، رصدخانه را به‌طور منحصربه‌فردی قادر می‌سازد تا از میان این مناطق متراکم غبار نگاه کند. برای چشم غیرمسلح، این مناطق فقط مانند حفره‌های تاریک به نظر می‌رسند، زیرا ما فقط می‌توانیم طول‌موج‌های نور مرئی را ببینیم که توسط آن دیوار غبار دود شده است. با این حال، طول موج‌های فروسرخ می‌توانند از طرف دیگر عبور کنند و در نهایت به آشکارسازهای JWST برخورد کنند.

JWST همچنین قادر به رصد در طول‌موجهای بلندتر نور فروسرخ است که از آن برای مشاهده کهکشانها در کیهان اولیه استفاده می‌کند. نور این کهکشان‌ها به دلیل انبساط مداوم جهان، جایی کشیده شده است که امواج نور آنها به سمت انتهای قرمز طیف الکترومغناطیسی (جایی که طول‌موج‌های بلندتر طبقه‌بندی می‌شوند) در حال حرکت هستند، یا “انتقال به قرمز” شده است. این فرآیند به عنوان اثر داپلر نیز شناخته می‌شود. مادون قرمز نسبت به نور مرئی از نظر طول موج بلندتر و انرژی کمتری دارد که باعث می‌شود برای انسان نامرئی باشد.

اما با این حال، یک تلسکوپ نمی‌تواند کل تصویر را ثبت کند – به همین دلیل است که پیشنهاد تیم پیشنهاد می‌کند از تعدادی تلسکوپ دیگر (قدیمی و جدید) برای پشتیبانی از یافته‌های JWST استفاده شود.

طبق این مقاله، این بررسی شامل آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) و تلسکوپ فضایی هابل است که هر دو در حال حاضر در خدمت هستند و همچنین تلسکوپ‌های آینده مانند تلسکوپ فضایی رومی، تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه فضایی اروپا. و ماهواره اخترسنجی JASMINE ژاپن. بررسی چند دوره‌ای پیشنهادی داده‌های مرکز کهکشانی را در فواصل زمانی یک، پنج و 10 ساله جمع‌آوری می‌کند.

این تصویر طول‌موج‌های نور مادون قرمز نامرئی و اشعه ایکس را نشان می‌دهد که به رنگ‌های نور مرئی تبدیل شده اند. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، SSC، CXC، STScI)

چه چیزی می‌توانستیم یاد بگیریم؟

یکی از بزرگترین سوالات حل نشده در مورد کهکشان راه شیری این است که چگونه سیاهچاله آن، Sgr. A*، بر تکامل کهکشان خانگی ما تأثیر گذاشت.

اخترشناسان از قبل می‌دانند که سیاه‌چاله‌های پرجرم کهکشانی مانند این، بیشتر با تغذیه از گازی رشد می‌کنند که خود حفره‌ها را به شکل صفحه‌ای به نام دیسک‌های برافزایشی احاطه کرده است. بنابراین، از آنجایی که وجود چنین گازی نیز یک عنصر ضروری برای تشکیل ستاره است، منطقی است که رابطه‌ای بین تاریخچه رشد Sgr A* و سرعت تشکیل ستاره در مرکز کهکشانی استنتاج شود. مشاهدات چند دوره‌ای پیشنهادی از مرکز کهکشانی باید به اخترشناسان ایده محکمی از تعداد ستاره در حال شکل‌گیری و بنابراین سرعت رشد Sgr بدهد.

سیاهچاله‌های فعال مقادیر زیادی تابش الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند، اما Sgr A* در این جبهه نسبتاً ساکت است که نشان می‌دهد حجم زیادی از مواد مصرف نمی‌کند. ستاره‌شناسان از Sgr A* به عنوان یک سیاهچاله “ساکن” یاد می‌کنند، به این معنی که اساساً خاموش است.

راینر شودل، اخترشناس مؤسسه Astrofisica de Andalucia در اسپانیا و اولین نویسنده مقاله، به Space.com گفت: “Sgr.A* یک سیاهچاله ساکن است و به نظر می‌رسد که بیشتر جرم آن را در گذشته به دست آورده است.”

گینزبورگ توضیح می‌دهد که این بررسی می‌تواند به اخترشناسان کمک کند تا تخمین‌های بهتری از چیزی به نام تابع جرم اولیه (IMF) نیز بدست آورند که تعداد نسبی ستارگان بزرگ و کوچکی است که تشکیل می‌شوند. این تابع به اخترشناسان می‌گوید که جمعیت ستارگان چقدر نور تولید می‌کنند. این در مطالعات کهکشان‌های بسیار دور برای ستاره‌شناسان برای دیدن ستاره‌های منفرد مهم است.

درخشان‌ترین ستارگان در مدت زمان بسیار کوتاهی به ابرنواختر تبدیل می‌شوند، بنابراین ستارگان با همه جرم‌ها برای اندازه‌گیری به اندازه کافی در این اطراف نیستند. همچنین محیط به اندازه کافی متفاوت از همسایگی خورشیدی است که ما چیز جدیدی در مورد نحوه اعمال قوانین تشکیل ستاره در دیگر کهکشان‌ها یاد می‌گیریم.”

گینزبورگ گفت: «جیمزوب، یک تلسکوپ بسیار رقابتی است که ممکن است بالاترین نرخ اشتراک بیش از حد در میان تلسکوپ‌های ساخته شده را داشته باشد – اخترشناسان زمان بسیار بیشتری از زمان موجود می‌خواهند».

مرکز کهکشانی کهکشان راه شیری تنها هسته کهکشانی است که ما می‌‌توانیم آنجا را مشاهده کنیم که هر ستاره را می‌توان به صورت جداگانه بررسی کرد و هر چه بیشتر در مورد کهکشان خود بیاموزیم، بیشتر در مورد چگونگی تکامل کهکشانهای دیگر در سراسر کیهان خواهیم آموخت.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope could soon solve mysteries of the Milky Way’s heart

By Conor Feehly

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-milky-way-heart-mystery