8 دقیقه
قبلاً کهکشان مارپیچی NGC 4535 در تلسکوپهای کوچک خانگی تقریباً ناپیدا بود، اما اکنون در تصویر جدید تلسکوپ فضایی هابل بهوضوح پدیدار میشود؛ بازوهای مارپیچی آن با ستارگان جوان و داغ و سحابیهای درخشان آراسته شدهاند. این تصویر یک لحظهنگاره زنده از فرایند تشکیل ستاره را در کهکشانی نشان میدهد که در حدود 50 میلیون سال نوری در صورت فلکی سنبله (Virgo) قرار دارد.
.avif)
NGC 4535 که پیشتر از زمین تقریباً مخفی به نظر میرسید، در نمای هابل جان میگیرد؛ بازوهای پیچان آن پر از ستارگان آبیِ جوان و سحابیهای صورتیِ درخشان است که نشاندهنده نواحی فعال تشکیل ستاره است.
چرا این کهکشان «گمشده» نام گرفت — و هابل چه چیزهایی را نشان میدهد
NGC 4535 به «کهکشان گمشده» معروف شد زیرا در تلسکوپهای کوچک ضعیف دیده میشود و نور پخششدهاش بهراحتی در برابر پسزمینه آسمان گم میشود. اما از فضا، تلسکوپ فضایی هابل با آینه 2.4 متری خود میتواند نور بیشتری جمعآوری کند و ساختارهایی را تفکیک کند که ابزارهای زمینیِ آماتوری معمولاً قادر به دیدنشان نیستند. تصویر تازه، بازوهای مارپیچی گسترده، یک میله مرکزی متراکم از ستارگان و شبکهای از نواحی تشکیل ستاره را با رنگهای مشخص آشکار میسازد.
خوشههای ستارهای آبی، پویشهای اخیر تشکیل ستاره را ردیابی میکنند: رنگ آبی نشاندهنده ستارگان پرجرم و داغی است که با شدت میسوزند و عمر کوتاهی دارند. پیرامون بسیاری از این خوشهها سحابیهای صورتیرنگی دیده میشود که به عنوان نواحی H II شناخته میشوند — ابرهای گازی هیدروژن که توسط تابش فرابنفش ستارگان نوزاد یونیده شدهاند. آن تابشهای سرخ-صورتی مکانهایی را نشان میدهد که هنوز فرایند تشکیل ستاره در آنها ادامه دارد.
همچنین در تصویر هابل سطوح مختلفی از چگالی ستارهای، توزیع غبار و نواحی تابش وجود دارد که به اخترشناسان کمک میکند تا سن تخمینی خوشهها، نرخهای تشکیل ستاره و توزیع جرم ستارهای را بررسی کنند. تحلیل طیفی و فتویمتری با طولموجهای مختلف اطلاعات بیشتری از ترکیب شیمیایی و نرخ تولد ستارهها فراهم میآورد.
این تصویر چه چیزهایی درباره تشکیل ستاره به ما میگوید
نمای هابل از NGC 4535 بیش از یک تصویر زیباست؛ این تصویر بخشی از تلاش گستردهتری برای نقشهبرداری نواحی تشکیل ستاره در کهکشانهای نزدیک است. اخترشناسان شرکتکننده در برنامه PHANGS-HST در حال کاتالوگسازی دهها هزار ناحیه H II — تقریباً 50,000 ناحیه در مجموعهای از کهکشانها — هستند تا بفهمند چگونه محیط، چگالی گاز و ساختار کهکشانی بر چگونگی تشکیل ستاره تأثیر میگذارند.
ستارگان پرجرم محیط پیرامون خود را بهطرزی چشمگیر شکل میدهند. تابش قوی آنها ابرهای هیدروژنی را میتاباند، بادهای ستارهای گاز را پراکنده یا فشرده میکنند و انفجارهای ابرنواختری عناصر سنگین را به محیط میانستارهای بازمیگردانند. هر یک از این فرآیندهای بازخورد بر زمانبندی و مکان نسل بعدی ستارگان تأثیر میگذارند. در NGC 4535، تعامل بین بازوهای مارپیچی، میله مرکزی و فورانهای محلی تولد ستاره در موزاییک با رزولوشن بالای هابل قابل مشاهده است.
تحلیل آماری خوشههای ستارهای و نواحی H II در مقیاسهای زیر کیلوارسی (sub-kiloparsec) به تعریف نقش محرکهای محیطی کمک میکند: آیا تراکم گاز محلی، امواج چگالش در بازوها، یا اثرات میله مرکزی عامل اصلی فشردهسازی گاز و شکلگیری خوشهها است؟ دادههای هابل همراه با دادههای ALMA از گاز مولکولی سرد میتواند روابط زمانی بین فروپاشی ابرهای گازی و ظهور خوشههای ستارهای را نشان دهد.
به عنوان مثال، رنگ و روشنایی خوشهها میتواند سن تقریبی آنها را تعین کند و تابش Hα یا خطوط نشری دیگر میزان یونیزاسیون و توان ستارگان جوان را نشان دهد. بررسی همزمان مولکولهایی مانند CO با ALMA نیز چگونگی اتصال مناطق مولکولی سرد به مناطق فعال تشکیل ستاره را روشن میسازد.
PHANGS-HST و پژوهش پشت تصویر
این تصویر از مشاهداتی متعلق به برنامه PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS) استفاده میکند که ترکیبی از دادههای ALMA، هابل و دیگر ابزارها را برای پیوند دادن گاز مولکولی سرد — ماده خام ستارگان — با خوشههای ستارهای تازه تشکیلشده ارائه میدهد. هدف PHANGS ایجاد اطلس چندطولموجی است که نشان میدهد کجا گاز فرو میریزد، خوشههای ستارهای چگونه پدید میآیند، و ستارگان جوان چگونه سپس ابرهای مادریشان را تغییر میدهند.
در عمل، PHANGS از ترکیب تصاویر در طولموجهای رادیویی، فروسرخ، مرئی و فرابنفش استفاده میکند تا هم تراکم گاز مولکولی و هم ویژگیهای فوتومتری خوشهها و نواحی H II را همزمان بررسی کند. چنین تلفیقی امکان مدلسازی مصرف گاز، نرخ تبدیل گاز به ستاره و زمانبندی بازخوردهای ستارهای را فراهم میآورد.
NGC 4535 برای نخستین بار در انتشار هابل سال 2021 برجسته شد؛ این نسخهٔ بهروز شده حساسیت بیشتری نسبت به تابش سرخِ مشخص هیدروژن یونیده (Hα) افزود که نواحی جوانتر و پرانرژیتر تشکیل ستاره را با وضوح بهتر نشان میدهد. جزئیات افزودهشده به پژوهشگران کمک میکند تا مدلهای مصرف گاز، بازخورد و چرخه عمر نواحی تشکیل ستاره در کهکشانهای مارپیچی را بهتر بسنجند و پارامترهای مهم فیزیکی را محدود کنند.
همکاریها و تبادل داده میان تیمهای PHANGS-HST و ALMA موجب شده تا نقشههای همزمانی (co-spatial maps) بین گاز سرد و ستارگان جوان تولید شود. این نقشهها به تعیین اینکه چه بخشی از ابر مولکولی به سرعت به ستاره تبدیل میشود و چه بخشی بهواسطه بازخورد از بین میرود یا پراکنده میگردد، کمک میکند.
پیامدها برای تکامل کهکشان
مطالعه سیستمهایی مانند NGC 4535 به اخترشناسان امکان میدهد فیزیکی را که نرخهای تشکیل ستاره در سراسر کهکشانها، تکامل ساختاری و غنیسازی شیمیایی را کنترل میکند، بررسی کنند. با مقایسه کاتالوگهای نواحی H II در انواع کهکشانها — میلهدار در برابر بدون میله، خوشههای چگال در برابر مارپیچهای منزوی — دانشمندان میتوانند بررسی کنند آیا قوانین فیزیکی یکسانی در همه جا برقرار است یا شرایط محلی نتایج متفاوتی تولید میکند.
برای نمونه، میلهها میتوانند گاز را به سمت مرکز کهکشان هدایت کنند و احتمالاً تشکیل ستارهٔ هستهای را افزایش داده یا به تغذیه سیاهچالههای مرکزی کمک کنند. بازوهای مارپیچی میتوانند گاز را در نقاط مشخص فشرده کنند تا خوشههایی پدید آورند، در حالی که بازخورد از ستارگان پرجرم میتواند هم موجب تحریک تشکیل ستاره در نواحی همسایه شود و هم آن را سرکوب کند. تجزیه و تحلیل تصاویر هابل در مقیاسهای کوچک برای بازگشایی این اثرات متقابل بسیار اهمیت دارد.
همچنین بررسی توزیع عناصر سنگین (فلزها) که از انفجارهای ابرنواختری برگشتهاند به ما نشان میدهد چگونه چرخه تولد و مرگ ستارگان به غنیسازی شیمیایی دیسک کهکشان کمک میکند. این اطلاعات برای مدلهای تکامل شیمیایی کهکشان و برای فهم تاریخچه تشکیل ستاره در کهکشانهای محلی و دوردست حیاتی است.
روشهای آماری و شبیهسازیهای هیدرودینامیکی اکنون از دادههای مشاهدهای هابل و ALMA بهره میجویند تا رابطه علت و معلولی میان ساختار کهکشان (مانند میله، بازو، و حلقهها) و نرخهای تشکیل ستاره را بررسی کنند. این روندها به تعریف مقیاسهای زمانی و مکانی تبدیل گاز به ستاره کمک میکند و میتواند نشان دهد کدام فرآیندها در کهکشانهای مختلف غالب هستند.
دیدگاه کارشناسان
دکتر النا مارکز، پژوهشگر ارشد تیم PHANGS-HST، اظهار میدارد: «تصاویر مانند این یک طلای علمی هستند. آنها به ما امکان میدهند چرخهٔ زندگی ابرهای تشکیل ستاره را از گاز سرد تا خوشههای نوزاد ردیابی کنیم و سپس ببینیم آن خوشهها چگونه محیط اطرافشان را تغییر میدهند. NGC 4535 یک آزمایشگاه عالی است زیرا ساختار آن و نواحی فعال H II آن بهراحتی با نقشههای گاز مولکولی از ALMA قابل مقایسهاند.»
پیشروی پژوهش، بررسیهای چندطولموجی مداوم و پیگیریهای هدفمند تصویر روشنی از چگونگی تبدیل گاز به ستاره در مقیاسهای کیهانی فراهم خواهد کرد. آرشیو تصاویر هابل همراه با رصدخانههای نسل بعدی مانند جیمز وب (JWST)، رصدخانههای زمینی غولپیکر (ELT, TMT) و توسعههای بیشتر در ALMA، وعدهٔ بینش عمیقتری درباره فرایندهای روشنگرِ جهان را میدهد.
بهعلاوه، همگرایی مشاهدات طیفهای متعدد با شبیهسازیهای پیشرفته به دانشمندان این امکان را میدهد که چگونگی تأثیر بازخوردهای ستارهای بر ساختارهای میانستارهای، توزیع گاز و نرخهای تشکیل ستاره را نه تنها بهصورت توصیفی بلکه بهصورت کمی مدلسازی کنند. چنین دستاوردهایی به بهبود پیشبینیهای نظری درباره تکامل کهکشانها در زمان کیهانی کمک میکند.
در کنار جنبههای فیزیکی، تصاویر جذاب هابل نقش مهمی در آموزش عمومی و ارتباط علم با جامعه نیز دارند؛ نمایش روشن و رنگارنگ نواحی تشکیل ستاره میتواند مخاطبان گستردهتری را به مطالعه اخترفیزیک و فرآیندهای کیهانی جذب کند و اهمیت پروژههایی مانند PHANGS-HST را برای فهم ریشههای ستارگان مشابه خورشید ما برجسته سازد.
منبع: scitechdaily
نظرات
آرمین
خلاصه: هابل روشن کرد، PHANGS دادهها رو مرتب میکنه، منتظر JWST و ELT باشیم تا داستان کاملتر بشه...
سیتیلاین
تصویر جذابه ولی یه کم زود قضاوت نشه؛ تا تحلیلهای دقیق نیان، اینکه دقیقاً چی باعث تشکیل خوشهها شده روشن نمیشه
اخترفن
تو پروژه دانشجویی دیدم حساسیت بیشتر چطور جزئیات رو آشکار میکنه، ترکیب ALMA و هابل واقعا میتونه معماها رو باز کنه
توربومک
واقعاً «گمشده» بودنش فقط مربوط به تلسکوپای کوچک بود؟ یعنی احتمالا چیزای دیگهای هم پنهانه یا فقط حساسیت پایینه ؟
کوینکاو
قشنگه و منطقیه که هابل چیزایی نشون میده که زمین نمیتونه، اما خب سوال اینه: آیا همهچیزِ تشکیل ستاره رو میشه از تصویر فهمید؟
دادهنبض
وااای چه تصویر خفنی! NGC 4535 انگار تازه بیدار شده، رنگها و خوشهها جذابن... هابل همیشه سورپرایز میکنه
ارسال نظر