8 دقیقه
ستاره‌شناسان تصویری چشمگیر و تازه از ابرِ گاز و غبارِ قرمزرنگی به شکل خفاش ثبت کرده‌اند — یک «پرورشگاه ستارهای» که در آن ستارگان جوان انرژی محیط اطراف خود را تأمین میکنند. این نما که از سایت پارانال سازمان فضایی اروپا (ESO) در شیلی به‌دست آمده، تارهای دراماتیک، تابش هیدروژن درخشان و جیب‌های پنهان تشکیل ستاره را نشان میدهد که با هم یک سیلوئت کیهانی عجیب ایجاد کرده‌اند. این تصویر با ترکیب دادههای نوری و فروسرخ، جزئیات ساختار سحابی و نقش بادها و تابش ستارهای در شکل‌گیری محیط اطراف را برجسته می‌سازد.
یک سیلوئت ترسناک در آسمان جنوبی
این مجموعه‌ی مه‌آلود که به‌طور غیررسمی «خفاش کیهانی» نام گرفته، تقریباً در فاصلهٔ ۱۰٬۰۰۰ سال نوری از زمین بین صورت‌های فلکی سیرکینوس (Circinus) و نورما (Norma) قرار دارد. در آسمان گستردگی آن معادل تقریبا چهار ماه کامل است — به‌قدری وسیع که برای ثبت شکل کلی آن نیاز به ابزارهایی با میدان دید وسیع بود. در تصاویر نوری ابر به رنگ قرمز عمیق دیده می‌شود، چون ستارگان جوان و پرانرژی اتم‌های هیدروژن در گاز اطراف را یونیزه میکنند؛ اتم‌های یونیزه‌شده هنگام بازترکیب نور قوی‌ای در طول موج Hα ساطع می‌نمایند که در ترکیبات رنگی به صورت قرمز مشخص است.
نوارهای تاریک و رشته‌مانند غبار از میان این درخشش می‌گذرند؛ این نوارها رشته‌هایی خنک‌تر و متراکم‌تر هستند که ذرات غبار نور ستارگان پس‌زمینه را بلوکه میکنند و احتمالاً محل‌های شکل‌گیری ستاره‌های جدیدی به‌شمار می‌آیند. به چشم انسان چینش کلی این ساختار به‌شکل شگفت‌آوری شبیه خفاشی در حال پرواز است — RCW 94 بال راست را تشکیل میدهد و RCW 95 بدن مرکزی را نشان میدهد — درحالی‌که بخش‌های دیگری از مجموعه هنوز نام فهرستی مشخصی ندارند. شناخت دقیق ساختارها و شناسایی منابع فروسرخ پنهان درون این ابر برای درک فرایندهای تشکیل ستاره و بازخورد ستارهای حیاتی است.
How the image was made: instruments and surveys
نما و ترکیب نهایی حاصل اتصال و تلفیق دادههای نوری و فروسرخ از پیمایش‌های مختلف است. تلسکوپ پیمایشی VLT (VST) در رصدخانهٔ پارانال سازمان فضایی اروپا از طریق پیمایش VPHAS+ دادههای نور مرئی با میدان دید وسیع را فراهم کرده است؛ این پیمایش Hα و فیلترهای دیگر را در امتداد صفحه و ناحیهٔ مرکزی کهکشان جنوبی نقشه‌برداری میکند. روی VST دوربین OmegaCAM نصب است، یک دوربین ۲۶۸ مگاپیکسلی که برای ساخت موزاییک‌های وسیع و با تفکیک‌پذیری بالا از آسمان بهینه شده است.
اطلاعات فروسرخ از تلسکوپ پیمایشی مرئی و فروسرخ برای اخترشناسی (VISTA) که بخشی از پیمایش VVV (VISTA Variables in the Vía Láctea) جمع‌آوری شده، بر روی دادههای نوری لایه‌گذاری شده است تا ساختارهای پنهان در درون چگال‌ترین ابرها نمایان شوند. طول موج‌های فروسرخ نسبت به نور مرئی بهتر از پسِ غبار نفوذ میکنند، بنابراین ستاره‌های جوان مدفون و بخش‌های گرم داخلی سحابی که در تصاویر نوری نامرئی‌اند، در فروسرخ آشکار می‌شوند. این ترکیب چندباندی برای تشخیص منابع نوظهور، نقشه‌برداری از جبهههای یونیزاسیون و تحلیل ساختار داخلی ابر بسیار سودمند است.
این تصویر از پیمایش آسمان دیجیتالی (Digitized Sky Survey — DSS) ناحیهٔ آسمانی پیرامون سحابی‌های RCW 94 و RCW 95 را نشان میدهد که در مرکز تصویر قرار گرفته‌اند. این سحابی‌ها بخشی از یک مجموعهٔ بزرگ‌تر از ابرها هستند که شبیه خفاش عمل میکنند؛ RCW 94 بال راست را تشکیل میدهد و RCW 95 بخش مرکزی یا «بدن» را نشان میدهد. اعتبار تصویر: ESO/Digitized Sky Survey 2. ترکیب تصاویر DSS با دادههای VST و VISTA به پژوهشگران امکان میدهد هم نمای کلی و هم ساختارهای ریز را بررسی کنند.
Why astronomers care: star formation and feedback
ناحیه‌هایی مانند مجموعهٔ RCW 94/95 آزمایشگاه‌های طبیعی برای فهم چگونگی تأثیر ستارگان پرجرم بر محیط پیرامون‌شان هستند. ستارگان جوان و داغ تابش فرابنفش شدید و بادهای ستارهای قوی تولید میکنند که گاز اطراف را یونیزه کرده و به آن فشار وارد می‌آورند؛ این فرایند به‌عنوان «بازخورد ستارهای» شناخته می‌شود. بازخورد می‌تواند با فشرده‌سازی گاز مجاور، تشکیل ستارهٔ جدید را تحریک کند یا با پراکندگی ابر، آن را متوقف نماید؛ بنابراین تأثیر نهایی به شرایط محلی و مقیاس زمانی بستگی دارد.
مشاهده در باندهای نوری و فروسرخ به اخترشناسان امکان میدهد جبهههای یونیزاسیون را نقشه‌برداری کنند، پروتوسارهای تازه‌متولد را شناسایی نمایند و سن‌ها و جرم‌های جمعیت‌های ستارهای را برآورد کنند. تحلیل مشخصه‌های طیفی Hα، خطوط جذب و نشر فروسرخ، و اندازه‌گیری عرض خط‌ها و جابه‌جایی داپلری، به تعیین خواص گاز (از جمله دما، چگالی و سرعت‌ها) و ترکیب شیمیایی کمک میکند. به‌عبارت دیگر، مطالعهٔ چنین مجموعه‌هایی به ما می‌گوید چگونه ستارگان پرجرم ضمن شکل دادن محیط پیرامونی، مسیر تکامل خود و اثراتشان بر کهکشان را رقم می‌زنند.
از آنجا که دادههای پیمایش‌های VPHAS+ و VVV عمومی هستند، پژوهشگران در سراسر جهان میتوانند به این مجموعه داده‌ها دسترسی یابند و به جستجوی اجرام ستارهای جوان، جت‌ها، یا خوشه‌های فشردهٔ مدفون در ابر بپردازند. ترکیب پوشش پهنهٔ وسیع و حساسیت بالا به‌ویژه برای یافتن مراحل نادر در فرایند تشکیل ستارگان پرجرم باارزش است، چون این مراحل اغلب کوتاه‌مدت و محلی‌اند.
این نقشه موقعیت سحابی‌های RCW 94 و RCW 95 را بین صورت‌های فلکی سیرکینوس و نورما نشان میدهد. این نقشه بیشتر ستارگان قابل رؤیت به چشم غیرمسلح در شرایط مناسب را نمایش میدهد. موقعیت سحابی‌ها با یک دایرهٔ قرمز مشخص شده است. اعتبار: ESO، اتحادیهٔ بین‌المللی نجوم (IAU) و مجلهٔ Sky & Telescope. چنین نمودارهایی برای قراردادن منابع در چارچوب ساختار کهکشان و تعیین فاصلهٔ فضایی آنها نسبت به دیگر ویژگی‌های گالیگالکتی مفیدند.
Future prospects and related technology
رصدهای پیگیری با تفکیک‌پذیری فضایی بالاتر یا در طول موج‌های متفاوت می‌تواند جزئیات ریزتری را فاش کند: تداخلسنجی رادیویی می‌تواند گاز مولکولی سرد و جریانهای خروجی (outflows) از پروتوسارها را دنبال کند؛ تصویربرداری میانی-فروسرخ (mid-infrared) گرد و غبار گرم و اجرام مدفون را شناسایی می‌نماید؛ و طیفنگاری سرعت‌ها و ترکیب شیمیایی گاز را اندازه می‌گیرد. ابزارهایی مانند ALMA (مصفوفهٔ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما)، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ‌های کلاس ELT (تلسکوپ‌های بسیار بزرگ آینده) برای بررسی دقیق‌ترین و پوشیده‌ترین نواحی این مجموعه بسیار مناسبند.
با ترکیب دادههای چندباندی و مدل‌سازی عددی، پژوهشگران میتوانند سنجش دقیقی از نرخ تشکیل ستاره، IMF (تابع جرم اولیه)، و تأثیر بازخورد بر دینامیک داخلی خوشه‌های ستارهای به‌دست آورند. علاوه بر این، تحلیل‌های رصدی-نظری میتوانند به تعیین اینکه کدام مکانیزم‌ها (مانند فشار تابشی، فشار حرارتی، یا بادهای ستارهای) در شکل‌دهی به ساختارهای رشته‌ای و حفره‌ها نقش اصلی را دارند، کمک کند. دادههای آینده همچنین امکان پیگیری تغییرات زمانی در سیستم را فراهم می‌سازند که برای شناسایی رویدادهای گذرا یا رشد سریع پروتوسارها اهمیت دارد.
Expert Insight
«پیمایش‌های میدان‌گستری مانند VPHAS+ و VVV برای یافتن و قرار دادن نواحی جالب تشکیل ستاره در زمینهٔ پهنهٔ کهکشان ضروری‌اند،» می‌گوید دکتر النا مارتینز، اخترفیزیکی که روی تشکیل ستاره‌های پرجرم مطالعه میکند. «پس از شناسایی یک هدف برجسته، پیگیری با ابزارهای با تفکیک‌پذیری بالا به ما اجازه میدهد مدل‌های بازخورد و تشکیل خوشه را آزمون کنیم. این ساختار خفاشی نه‌فقط از نظر بصری جذاب است، بلکه از نظر علمی نیز بسیار غنی است.»
این تصویر هولناک یادآور این نکته است که الگوهای چشمگیر کیهانی غالباً از فرایندهای فیزیکی معمولی برمی‌خیزند: گرانش، تابش، غبار و گاز در طول میلیون‌ها سال دست‌به‌دست هم می‌دهند. برای عموم مردم، این سحابی یک منظرهٔ فصلی دلپذیر است؛ برای اخترشناسان، یک قطعهٔ دیگر در پازل چگونگی شکل‌دهی ستارگان — از جمله ستارگان پرجرم و کوتاه‌عمر — به کهکشان است.
در چشم‌انداز پژوهشی، RCW 94/95 می‌تواند منبعی برای مطالعات آماری دربارهٔ توزیع ستارگان جوان، بررسی ارتباط بین ساختارهای رشته‌ای و تشکیل ستاره، و شناسایی مکانیزم‌های فشرده‌سازی گاز باشد. همچنین، با استفاده از دادههای عمومی می‌توان پروژه‌های شهروندی-علمی راه‌اندازی کرد تا داوطلبان با شناسایی الگوها و اجرام گذرا به مطالعات حرفه‌ای کمک کنند؛ این نوع مشارکت می‌تواند کشفیات جدید و تکمیل فهرست منابع فروسرخ را تسریع نماید.
منبع: scitechdaily
نظرات
نوا_ایکس
خیلی خوبه که داده‌ها عمومی‌اند، ولی مقاله کمی پر از جملات تکراریه، میشد فشرده‌تر باشه. تصویر اما عالیه.
پمپزون
وقتی رو پروژه‌های تصویربرداری کار می‌کردم، همیشه فروسرخ نجات‌بخش بود. این عکس واقعا حس نوستالژیک داد، خفن!
ماریوس
آیا فاصله ۱۰٬۰۰۰ سال نوری قطعی‌ست؟ یا تخمینیه؟ بعضی وقتا نقشه‌ها می‌تونن گمراه کننده باشن...
اتمویو
وبااااو! تصاویرش مثل یه تابلو ترسناک ولی زیباست، فکر نمیکردم هیدروژن اینقدر قرمز باشه...
ارسال نظر