9 دقیقه
تصاویر جدید فروسرخ گرفته‌شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب لایههای غبار و گاز اطراف NGC 6537، معروف به «سحابی عنکبوتی سرخ»، را کنار زده و هسته‌ای پرانرژی را آشکار کرده‌اند و ساختارهایی را نشان میدهند که به یک همراه پنهان اشاره دارند که شکل‌دادن به آخرین نفس‌های ستاره در حال مرگ را هدایت می‌کند.
دید فروسرخ هسته داغ و زبانه‌زننده را نمایان می‌سازد
NGC 6537 در فهرست‌ها بهعنوان یک «سحابی سیارهای» ثبت شده است؛ اصطلاحی تاریخی که از زمان تلسکوپهای اولیه به جا مانده و غلط‌انداز است زیرا این اجرام ربطی به سیاره‌ها ندارند. این سحابیها هنگامی شکل می‌گیرند که ستارگان شبیه به خورشید سوخت هسته‌ای خود را مصرف کرده، به غول‌های سرخ تبدیل میشوند و لایههای بیرونیشان را از دست میدهند. هستهٔ داغ و برهنهٔ ستاره پرتوی فرابنفش قوی ساطع می‌کند که گازهای خارج‌شده را یونیزه و پوستهٔ سحابی را برای بازهٔ زمانی نسبتاً کوتاهی به اندازهٔ چند ده‌هزار سال می‌درخشد؛ زمانی که در مقیاس‌های نجومی بسیار کوتاه محسوب میشود.
دوربین نزدیک فروسرخ جیمز وب (NIRCam) دید را از طولموجهای مرئی به فروسرخ منتقل می‌کند، جایی که غبار سرد و گاز گرم بسیار روشن ظاهر میشوند. در حالی که تلسکوپ هابل تنها یک ستارهٔ مرکزی کم‌نور و آبی را در آنجا مشاهده کرده بود، وب منبعی قرمز و پوشیده از غبار را ردیابی می‌کند — تصویری سازگار با یک دیسک فشرده از غبار داغ که به‌دورِ هستهٔ باقیماندهٔ ستاره می‌چرخد. این دیسک غباری در باندهای فروسرخ می‌درخشد در حالی که همچنان در نور مرئی برای تلسکوپهای نوری نامرئی باقی می‌ماند. تشخیص چنین دیسکی با NIRCam اهمیت بالایی برای مطالعه فرایندهای تشکیل و تکامل ساختارهای نزدیک به هسته دارد، زیرا حضور دیسک میتواند منجر به تمرکز جریانهای خروجی و شکل‌گیری جت‌ها شود — پدیده‌هایی که نقش مهمی در شکل‌گیری هندسهٔ سحابی ایفا میکنند.
آفرینندهٔ پنهان: سرنخهایی برای یک همراه دوتایی
شکل دراماتیک ساعتشنی یا دو قطبی سحابی — کمری تنگ که دو لوب وسیع را در دو طرف آن قرار داده است — یک سرنخ مرفولوژیک قوی است که نشان میدهد یک ستارهٔ دوم ممکن است حضور داشته باشد. همراه‌های دوتایی می‌توانند با اعمال گشتاور و هدایت جریان گاز خروجی، کمربندهای تنگ و لوب‌های متقارن را ایجاد کنند. نمونه‌های شناخته‌شده این فرایند را می‌توان در سحابی مشهور پروانه (Butterfly Nebula) دید، جایی که یک همراه و یک نوار غلیظ از غبار در کنار هم یک سیلوئت برجسته را شکل میدهند.
در مورد NGC 6537، تنها یک ستاره به‌طور مستقیم دیده میشود، اما هندسهٔ کلی و حضور جتهای سریع و متمرکز به‌شدت فرضیهٔ وجود یک همراه نزدیک به هسته را تقویت می‌کند. این جت‌ها که توسط تابش‌های ناشی از آهن یونیده ([Fe II]) ردیابی میشوند، در تصاویر وب رشته‌ای به‌شکل یک حرف «S» کشیده و بنفش‌رنگ را تشکیل میدهند و به لایههای بیرونی که قبلاً با سرعت کمتر از ستاره رها شده بودند برخورد میکنند — موج‌های ضربه‌ای و چین‌خوردگی‌هایی که اکنون در سراسر سحابی قابل رؤیت هستند. مشاهدهٔ خطوط انتشار [Fe II] در طولموجهای نزدیک فروسرخ (مانند خطوط قوی در حدود 1.257 و 1.644 میکرومتر) ابزار مهمی برای ردیابی جتهای کُند شده و مناطق شوک‌دار در اطراف هسته است و به تعیین سرعت‌ها و شرایط فیزیکی این جریان‌ها کمک می‌کند.
این تصویر سحابی سیارهای دو قطبی NGC 6537 را نشان میدهد که با تلسکوپ فناوری نو (New Technology Telescope) در رصدخانهٔ لا سیلاِ سازمان اروپایی جنوب (ESO) ثبت شده است. (ESO)
پای‌های گسترده نقش‌آفرینی شده توسط هیدروژن مولکولی
شاید چشمگیرترین کشف، «پای‌های» وسیع سحابی باشد — لوب‌هایی به‌صورت حباب که هر یک حدود سه سال نوری امتداد دارند. میدان دید وسیع وب برای نخستین‌بار این ساختارهای کامل را ثبت کرده است، و این لوب‌ها توسط هیدروژن مولکولی (H2) نشان‌دار شده‌اند: جفت اتم‌های هیدروژن که به‌هم پیوند خورده و در فروسرخ می‌درخشند. در تصاویر مرکب، این ساختارها به رنگ آبی نمایش داده شده‌اند و این حباب‌های بسته به‌نظر می‌رسد که توسط جریان خروجی مستمر از ستاره در طول هزاران سال باد شده باشند. ردیابی خطوط هیدروژن مولکولی در فروسرخ نزدیک (از جمله خط معروف 1–0 S(1) در 2.12 میکرومتر) ابزار قدرتمندی برای نقشهبرداری گاز سرد و میکانیک پویای سحابی است.
ویژگی‌های هیدروژن مولکولی تاریخچه‌ای از از دستدادن جرم و تعامل‌ها را ثبت میکنند؛ جایی که پوسته‌های کند و چگالِ قدیمی با بادها و جتهای سریع‌تر و جوان‌تر برخورد کرده‌اند. نتیجه یک پوستهٔ پیچیده و چندلایه است که رفتارهای مراحل پایانی ستاره را محفوظ نگه می‌دارد. با آنالیز شدت خط‌ها و نسبت‌های طیفی می‌توان دما، چگالی و نرخ جریان ماده را برآورد کرد که برای ساخت مدل‌های عددی تحول ساختارهای دو قطبی و تفسیر تاریخچهٔ جرم‌ریزی ستاره ضروری است.
تصویر تلسکوپ فضایی هابل از سحابی پروانه در طولموجهای مرئی. نوار ضخیم غبار تاریک را در مرکز می‌توانید ببینید. (ESA/Webb, NASA & CSA, K. Noll, J. Kastner, M. Zamani/CC BY 4.0)
اهمیت این مشاهدات برای اخترفیزیک و تکامل ستارگان
مطالعهٔ اجرامی مانند NGC 6537 به اخترشناسان می‌آموزد چگونه باید فصل‌های پایانی زندگی ستارگان را خواند. تعامل بین دیسک‌ها، جت‌ها و تعاملات دوگانه شکل سحابی و شیوهٔ بازگرداندن عناصر سنگین به محیط میانستارهای (ISM) را تعیین می‌کند. حساسیت وب به غبار و مولکول‌ها تصویری فیزیکی کامل‌تر نسبت به تصاویر مرئی منفرد ارائه میدهد و امکان مدلسازی دقیق‌تری از ترکیب شیمیایی، درجات یونیزاسیون و توزیع دما در سطوح مختلف سحابی فراهم می‌آورد.
این مشاهدات بخشی از برنامه‌ای پژوهشی به سرپرستی J. Kastner است که بررسی می‌کند چگونه سحابی‌های سیارهای دو قطبی شکل نهایی خود را از طریق جریانهای جهت‌دار و فعالیت جت کسب میکنند. با ترکیب تصویربرداری فروسرخ با پیگیری‌های طیفی (اسپکتروسکوپی)، پژوهشگران قادر به اندازه‌گیری سرعت‌ها، ترکیب شیمیایی و دما خواهند بود — عناصر کلیدی برای مدلسازی مکانیک فرایند شکل‌گیری. چنین برنامه‌هایی معمولاً از داده‌های چندطیفی (از فروسرخ تا مرئی و حتی رادیویی) استفاده میکنند تا تصویر جامعی از ساختار سه‌بعدی و تاریخچهٔ دینامیکی سحابیها به‌دست آید.
افزون بر جنبه‌های ساختاری، این مطالعات به درک بازتوزیع عناصر سنگین (نظیر کربن، اکسیژن و نیتروژن) که توسط ستارگان شبیه خورشید به فضا بازگردانده میشوند، کمک میکنند. این عناصر سپس در نسل‌های بعدی ستارگان و سیارات وارد میشوند، بنابراین مطالعهٔ سحابی‌های سیارهای ارتباط مستقیمی با تاریخچهٔ شیمیایی کهکشان دارد. تلسکوپ جیمز وب با توانایی آشکارسازی خطوط مولکولی و ساختارهای غباری، نقش کلیدی در تعیین سهم سحابی‌های سیارهای در غنی‌سازی شیمیایی محیط میانستارهای ایفا می‌کند.
عکس جدید ماهِ تلسکوپ فضایی جیمز وب از NGC 6537 — سحابی عنکبوتی سرخ. با استفاده از دوربین نزدیک فروسرخ (NIRCam)، وب جزئیاتی را نشان داده است که قبلاً دیده نشده بودند و زمینه‌ای غنی از هزاران ستارهٔ پس‌زمینه را نمایان می‌سازد (NASA/ESA/CSA).
پیامدها برای آیندهٔ خورشید ما
اگرچه خورشید ما سحابی‌ای دقیقاً مشابه NGC 6537 تولید نخواهد کرد، مکانیزم‌های دخیل — مانند ریزش پوششِ هیدروژنی-هلیومی (envelope ejection)، تشکیل غبار و تأثیر شکل‌دهندهٔ همراه‌ها و جت‌ها — فرآیندهایی هستند که در نهایت شکلِ قابل رؤیت نهایی ستارهٔ ما را در میلیاردها سال آینده تعیین خواهند کرد. تصاویر وب پیش‌نمایشی روشن‌تر از این نتایج دوردست فراهم میکنند و پنجره‌ای تیزتر به فیزیک ستارگان در حال مرگ عرضه می‌نمایند. مطالعهٔ سحابی‌هایی همچون NGC 6537 به ما امکان میدهد سناریوهای متفاوتِ پایانِ عمرِ ستارگان خورشیدسان را مقایسه و ارزیابی کنیم: چه زمانی دیسک غباری شکل می‌گیرد، چگونه جت‌ها متولد میشوند، و چه نقشی یک همراه دوتایی در شکل‌گیری هندسهٔ نهایی ایفا می‌کند.
در سطح عملی‌تر، تحلیل طیفی و مدلسازی هیدرودینامیکی مبتنی بر مشاهدات وب می‌توانند مقادیر نرخ‌های از دستدادن جرم، انرژی جنبشی و توزیع زاویه‌ای سرعت را تخمین بزنند؛ پارامترهایی که برای فهم مسیر تحول یک ستارهٔ میان‌جرمی (intermediate-mass star) از غول سرخ تا کوتولهٔ سفید ضروری‌اند. این نتایج همچنین به تفسیر داده‌های آینده از تلسکوپهای زمینیِ بزرگ و دیگر مأموریت‌های فضایی کمک خواهند کرد و شبکه‌ای از شواهد را برای درک بهتر چرخهٔ ماده در کهکشان ما فراهم می‌آورند.
کلمات کلیدی مرتبط با این مقاله شامل «تلسکوپ جیمز وب»، «سحابی عنکبوتی سرخ»، «NGC 6537»، «دوربین NIRCam»، «هیدروژن مولکولی»، «جتهای ستارهای»، «سحابی سیارهای» و «تعامل دوگانه» هستند و در سراسر متن به‌صورت طبیعی و برای بهبود جستجوپذیری و سازگاری با معیارهای بهینه‌سازی موتورهای جستجو (SEO) گنجانده شده‌اند.
منبع: sciencealert
نظرات
تریپمایند
قلمبه سلمبه شده گاهی، اما خب تصاویر وب واقعن چیزای تازه داره؛ پای لوب‌ها جذاب تر از انتظار بود
آستروست
تو پروژه‌ی دانشگاهی هم دیدم H2 چه‌قدر میتونه لوب‌ها رو نشون بده. این عکس‌ها یادآور کار ماست، الهام‌بخش
توربوراید
واقعاً تنها یک ستاره دیده شده؟ این تصاویر میتونن خطا داشته باشن یا پردازش، کسی کیفیت داده‌ها رو بررسی کرده؟
کوینپیل
منطقیشه، دیسک کمک میکنه جت‌ها متمرکز بشن اما هنوز باید طیفی ببینیم، فقط تصویر کافی نیست
اتمویو
وای، این عکس‌های وب انگار در خلوتم رو می‌شکنن... دیسک غباری، جتهای S شکل، یعنی همراه هست؟ واقعا عجیب
ارسال نظر