كالحساء في وعاء يغلي.. صورة مدهشة تكشف لأول مرة موقع مولد النجوم
ابتكر
باحثو جامعة ماريلاند بالتعاون مع وكالة ناسا أول صورة عالية الدقة لفقاعة
متوسعة من البلازما الساخنة والغازات المؤينة، حيث تولد النجوم.
ولم تُظهر الصور السابقة منخفضة الدقة الفقاعة بوضوح أو تكشف عن كيفية تمددها في الغاز المحيط.
المجلة الفيزيائية الفلكية
وفي دراسة، نشرت أمس بالمجلة الفيزيائية الفلكية، استخدم الباحثون البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء لتحليل واحدة من ألمع وأضخم مناطق تشكل النجوم في مجرة درب التبانة.
فقاعة واحدة
وأظهر تحليل الباحثين أن هناك فقاعة واحدة متوسعة من الغاز الدافئ تحيط بالتجمع النجمي "وسترلوند 2"، لينسف هذا الكشف الدراسات السابقة التي تشير إلى احتمالية وجود فقاعتان تحيط بـ"وسترلوند 2"، كما حدد الباحثون أيضًا مصدر الفقاعة والطاقة التي تحرك توسعها.
وقالت مايترايي تيواري، زميل ما بعد الدكتوراه في قسم علم الفلك بجامعة ميرلاند والمؤلفة الرئيسية للدراسة: "عندما تتشكل النجوم الضخمة، فإنها تنفجر مقذوفات أقوى بكثير من البروتونات والإلكترونات وذرات المعادن الثقيلة، مقارنة بشمسنا".
وتابعت: "تسمى هذه المقذوفات بالرياح النجمية، والرياح النجمية الشديدة قادرة على نفخ وتشكيل الفقاعات في الغيوم المحيطة بغاز كثيف بارد. لقد لاحظنا مثل هذه الفقاعة المتمركزة حول ألمع مجموعة من النجوم في هذه المنطقة من المجرة، وتمكنا من قياس نصف قطرها وكتلتها والسرعة التي يتمدد بها".
وتتكون أسطح هذه الفقاعات المتوسعة من غاز كثيف من الكربون المتأين، وتشكل نوعًا من الغلاف الخارجي حول الفقاعات.
ويعتقد أن النجوم الجديدة تتشكل داخل هذه الأصداف ولكن مثل الحساء في مرجل يغلي، تتداخل الفقاعات التي تحيط بهذه المجموعات النجمية وتتداخل مع سحب الغازات المحيطة، مما يجعل من الصعب تمييز أسطح الفقاعات الفردية.
وابتكرت تيواري وزملاؤها صورة أوضح للفقاعة المحيطة بـ"وسترلوند 2" عن طريق قياس الإشعاع المنبعث من العنقود عبر الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، من الأشعة السينية عالية الطاقة إلى موجات الراديو منخفضة الطاقة.
وأنتجت الدراسات السابقة، التي كانت فقط بيانات الطول الموجي الراديوي وما دون المليمتر، صورًا منخفضة الدقة ولم تُظهر الفقاعة. ومن بين أهم القياسات كان الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء البعيدة المنبعث من أيون معين من الكربون في الغلاف.
من جانبه، قال رمزي كريم، الباحث المشارك في الدراسة: "يمكننا استخدام التحليل الطيفي لمعرفة مدى سرعة تحرك هذا الكربون تجاهنا أو بعيدًا عنا".
وأضاف: "تستخدم هذه التقنية تأثير دوبلر، وهو نفس التأثير الذي يتسبب في تغيير بوق القطار أثناء مروره، وفي حالتنا يتغير اللون قليلًا اعتمادًا على سرعة أيونات الكربون".
نجوم جديدة
ومن خلال تحديد ما إذا كانت أيونات الكربون تتحرك باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها، ودمج تلك المعلومات مع القياسات من بقية الطيف الكهرومغناطيسي، تمكن الباحثون من إنشاء عرض ثلاثي الأبعاد لفقاعة الرياح النجمية المتوسعة المحيطة بـ"وسترلوند 2".
بالإضافة إلى العثور على فقاعة نجمية واحدة مدفوعة بالرياح حول "وسترلوند 2"، وجدوا أدلة على تشكل نجوم جديدة في منطقة صدفة هذه الفقاعة.
وبحسب الدراسة فإن مع توسع الفقاعة، انفتحت من جانب واحد، وأطلقت البلازما الساخنة وأبطأت تمدد القشرة منذ ما يقرب من مليون عام، ولكن بعد ذلك منذ حوالي 200000 أو 300000 عام، تطور نجم ساطع آخر في "وسترلوند 2"، وأعادت طاقته تنشيط توسع قشرة "وسترلوند 2".
وتقول تيواري بشيء من التوضيح: "لقد رأينا أن تمدد الفقاعة المحيطة بـ"وسترلوند 2" قد تسارعت من جديد بفعل الرياح القادمة من نجم آخر هائل جدًا، وبدأت عملية التوسع وتشكل النجوم من جديد".
وأضافت: "يشير هذا إلى أن النجوم ستستمر في الولادة في هذه القشرة لفترة طويلة، ولكن مع استمرار هذه العملية، ستصبح النجوم الجديدة أقل كتلة وأقل كثافة."
ويعتزم الباحثون تطبيق آلية العمل هذه على مجموعات النجوم اللامعة الأخرى وفقاعات الغازات الدافئة من أجل فهم أفضل لمناطق تشكل النجوم في المجرة.
ولم تُظهر الصور السابقة منخفضة الدقة الفقاعة بوضوح أو تكشف عن كيفية تمددها في الغاز المحيط.
المجلة الفيزيائية الفلكية
وفي دراسة، نشرت أمس بالمجلة الفيزيائية الفلكية، استخدم الباحثون البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء لتحليل واحدة من ألمع وأضخم مناطق تشكل النجوم في مجرة درب التبانة.
فقاعة واحدة
وأظهر تحليل الباحثين أن هناك فقاعة واحدة متوسعة من الغاز الدافئ تحيط بالتجمع النجمي "وسترلوند 2"، لينسف هذا الكشف الدراسات السابقة التي تشير إلى احتمالية وجود فقاعتان تحيط بـ"وسترلوند 2"، كما حدد الباحثون أيضًا مصدر الفقاعة والطاقة التي تحرك توسعها.
وقالت مايترايي تيواري، زميل ما بعد الدكتوراه في قسم علم الفلك بجامعة ميرلاند والمؤلفة الرئيسية للدراسة: "عندما تتشكل النجوم الضخمة، فإنها تنفجر مقذوفات أقوى بكثير من البروتونات والإلكترونات وذرات المعادن الثقيلة، مقارنة بشمسنا".
وتابعت: "تسمى هذه المقذوفات بالرياح النجمية، والرياح النجمية الشديدة قادرة على نفخ وتشكيل الفقاعات في الغيوم المحيطة بغاز كثيف بارد. لقد لاحظنا مثل هذه الفقاعة المتمركزة حول ألمع مجموعة من النجوم في هذه المنطقة من المجرة، وتمكنا من قياس نصف قطرها وكتلتها والسرعة التي يتمدد بها".
وتتكون أسطح هذه الفقاعات المتوسعة من غاز كثيف من الكربون المتأين، وتشكل نوعًا من الغلاف الخارجي حول الفقاعات.
ويعتقد أن النجوم الجديدة تتشكل داخل هذه الأصداف ولكن مثل الحساء في مرجل يغلي، تتداخل الفقاعات التي تحيط بهذه المجموعات النجمية وتتداخل مع سحب الغازات المحيطة، مما يجعل من الصعب تمييز أسطح الفقاعات الفردية.
وابتكرت تيواري وزملاؤها صورة أوضح للفقاعة المحيطة بـ"وسترلوند 2" عن طريق قياس الإشعاع المنبعث من العنقود عبر الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله، من الأشعة السينية عالية الطاقة إلى موجات الراديو منخفضة الطاقة.
وأنتجت الدراسات السابقة، التي كانت فقط بيانات الطول الموجي الراديوي وما دون المليمتر، صورًا منخفضة الدقة ولم تُظهر الفقاعة. ومن بين أهم القياسات كان الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء البعيدة المنبعث من أيون معين من الكربون في الغلاف.
من جانبه، قال رمزي كريم، الباحث المشارك في الدراسة: "يمكننا استخدام التحليل الطيفي لمعرفة مدى سرعة تحرك هذا الكربون تجاهنا أو بعيدًا عنا".
وأضاف: "تستخدم هذه التقنية تأثير دوبلر، وهو نفس التأثير الذي يتسبب في تغيير بوق القطار أثناء مروره، وفي حالتنا يتغير اللون قليلًا اعتمادًا على سرعة أيونات الكربون".
نجوم جديدة
ومن خلال تحديد ما إذا كانت أيونات الكربون تتحرك باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها، ودمج تلك المعلومات مع القياسات من بقية الطيف الكهرومغناطيسي، تمكن الباحثون من إنشاء عرض ثلاثي الأبعاد لفقاعة الرياح النجمية المتوسعة المحيطة بـ"وسترلوند 2".
بالإضافة إلى العثور على فقاعة نجمية واحدة مدفوعة بالرياح حول "وسترلوند 2"، وجدوا أدلة على تشكل نجوم جديدة في منطقة صدفة هذه الفقاعة.
وبحسب الدراسة فإن مع توسع الفقاعة، انفتحت من جانب واحد، وأطلقت البلازما الساخنة وأبطأت تمدد القشرة منذ ما يقرب من مليون عام، ولكن بعد ذلك منذ حوالي 200000 أو 300000 عام، تطور نجم ساطع آخر في "وسترلوند 2"، وأعادت طاقته تنشيط توسع قشرة "وسترلوند 2".
وتقول تيواري بشيء من التوضيح: "لقد رأينا أن تمدد الفقاعة المحيطة بـ"وسترلوند 2" قد تسارعت من جديد بفعل الرياح القادمة من نجم آخر هائل جدًا، وبدأت عملية التوسع وتشكل النجوم من جديد".
وأضافت: "يشير هذا إلى أن النجوم ستستمر في الولادة في هذه القشرة لفترة طويلة، ولكن مع استمرار هذه العملية، ستصبح النجوم الجديدة أقل كتلة وأقل كثافة."
ويعتزم الباحثون تطبيق آلية العمل هذه على مجموعات النجوم اللامعة الأخرى وفقاعات الغازات الدافئة من أجل فهم أفضل لمناطق تشكل النجوم في المجرة.
