التقاط كل ما يلمع في المجرات

الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

سيقوم فريق بحث دولي بمسح النجوم والعناقيد النجمية والغبار التي تقع داخل 19 مجرة ​​قريبة.

لفهم المجرات ، عليك أن تفهم كيف تتشكل النجوم. تعاون أكثر من 100 باحث من جميع أنحاء العالم لتجميع ملاحظات المجرات الحلزونية القريبة المأخوذة بأقوى تلسكوبات راديو ومرئية وفوق بنفسجية في العالم – وسيضيفون قريبًا مجموعة كاملة من صور الأشعة تحت الحمراء عالية الدقة من ناسا‘س تلسكوب جيمس ويب الفضائي. من خلال مجموعة البيانات الرائدة هذه ، سيتمكن علماء الفلك من دراسة النجوم عندما تبدأ في التشكل داخل السحب الغازية المظلمة والمغبرة ، وفك تشابكها عندما تنفجر تلك النجوم الوليدة بعيدًا عن هذا الغاز والغبار ، وتحديد النجوم الأكثر نضجًا التي تنفث طبقات من الغاز و الغبار – كل ذلك لأول مرة في مجموعة متنوعة من المجرات الحلزونية.

تجمع هذه الصورة للمجرة الحلزونية NGC 3351 بين الملاحظات من عدة مراصد لتكشف عن تفاصيل حول نجومها وغازاتها. تظهر الملاحظات الراديوية من مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / الفرعية (ALMA) غازًا جزيئيًا كثيفًا في اللون الأرجواني. تبرز أداة المستكشف الطيفي متعدد الوحدات (MUSE) الخاصة بالتلسكوب الكبير جدًا حيث تضيء النجوم الشابة الضخمة محيطها ، وهي تنطلق باللون الأحمر. تسلط صور تلسكوب هابل الفضائي الضوء على ممرات الغبار باللون الأبيض والنجوم المتكونة حديثًا باللون الأزرق. ستساعد صور الأشعة تحت الحمراء عالية الدقة من تلسكوب الفضاء ويب الباحثين على تحديد مكان تشكل النجوم خلف الغبار ودراسة المراحل الأولى لتشكيل النجوم في هذه المجرة. الائتمان: العلوم: NASA، ESA، ESO-Chile، ALMA، NAOJ، NRAO؛ معالجة الصور: جوزيف ديباسكوال (STScI)

اللوالب هي بعض من أكثر الأشكال آسرًا في الكون. تظهر في الأصداف البحرية المعقدة ، وشبكات العنكبوت المشيدة بعناية ، وحتى في تجعيد أمواج المحيط. الحلزونات على المقاييس الكونية – كما رأينا في المجرات – هي أكثر إثارة للإعجاب ، ليس فقط لجمالها ، ولكن أيضًا للكم الهائل من المعلومات التي تحتويها. كيف تتشكل النجوم والعناقيد النجمية؟ حتى وقت قريب ، كانت الإجابة الكاملة تكمن بعيدًا عن متناول اليد ، ويمنعها الغاز والغبار. في غضون السنة الأولى من العمليات ، سيساعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا الباحثين على إكمال رسم أكثر تفصيلاً لدورة الحياة النجمية باستخدام صور عالية الدقة بالأشعة تحت الحمراء لـ 19 مجرة.

سيوفر التلسكوب أيضًا بعض “قطع الألغاز” الرئيسية التي كانت مفقودة حتى الآن. قالت جانيس لي ، كبيرة علماء مرصد الجوزاء في NOIRLab التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية في توكسون ، أريزونا: “يمس JWST العديد من المراحل المختلفة لدورة الحياة النجمية – كل ذلك بدقة هائلة”. “ويب سيكشف عن تكوين النجوم في مراحله الأولى ، تمامًا عندما ينهار الغاز ليشكل نجومًا ويسخن الغبار المحيط.”

انضم إلى لي ديفيد ثيلكر من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند ، وكاثرين كريكل من جامعة هايدلبرغ في ألمانيا ، و 40 عضوًا إضافيًا في برنامج المسح متعدد الأطوال الموجية المعروف باسم PHANGS (الفيزياء ذات الدقة الزاوية العالية في المجرات القريبة). مهمتهم؟ ليس فقط لكشف أسرار تكوين النجوم باستخدام صور الأشعة تحت الحمراء عالية الدقة من Webb ، ولكن أيضًا لمشاركة مجموعات البيانات مع المجتمع الفلكي بأكمله لتسريع الاكتشاف.

إيقاعات تكوين النجوم

تعد PHANGS جديدة ، جزئيًا ، لأنها جمعت أكثر من 100 خبير دولي لدراسة تكوين النجوم من البداية إلى النهاية. إنهم يستهدفون المجرات التي يمكن رؤيتها وجهاً لوجه من الأرض والتي ، في المتوسط ​​، على بعد 50 مليون سنة ضوئية. بدأ التعاون الكبير مع صور أشعة الميكروويف لـ 90 مجرة ​​من مجموعة أتاكاما لارج مليمتر / ما دون المليمتر (ألما) في شيلي. يستخدم علماء الفلك هذه البيانات لإنتاج خرائط غاز جزيئي لدراسة المواد الخام لتكوين النجوم. مرة واحدة في تلسكوب كبير جداالمستكشف الطيفي متعدد الوحدات (تأمل) ، أيضًا في تشيلي ، على الإنترنت ، وحصلوا على بيانات تعرف باسم الأطياف لدراسة المراحل اللاحقة من تكوين النجوم لـ 19 مجرة ​​، خاصة بعد أن أزالت العناقيد النجمية الغاز والغبار القريبين. القائم على الفضاء تلسكوب هابل الفضائي قدمت ملاحظات ضوئية مرئية وفوق بنفسجية لـ 38 مجرة ​​لإضافة صور عالية الدقة للنجوم الفردية والعناقيد النجمية.

تجمع هذه الصورة للمجرة الحلزونية NGC 1300 بين ملاحظات متعددة لرسم خريطة للتجمعات النجمية والغازات. يسلط الضوء الراديوي الذي رصدته مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / الفرعية (ALMA) ، الممثلة باللون الأصفر ، الضوء على سحب الغاز الجزيئي البارد الذي يوفر المواد الخام التي تتكون منها النجوم. يتم تمثيل البيانات من أداة المستكشف الطيفي متعدد الوحدات (MUSE) الخاص بالتلسكوب الكبير جدًا باللون الأحمر والأرجواني ، حيث تلتقط تأثير النجوم الشابة الضخمة على الغاز المحيط بها. الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية الذي تم التقاطه بواسطة تلسكوب هابل الفضائي يسلط الضوء على ممرات الغبار باللون الذهبي والنجوم الساخنة جدًا باللون الأزرق. ستساعد صور الأشعة تحت الحمراء عالية الدقة من تلسكوب الفضاء ويب الباحثين على تحديد مكان تشكل النجوم خلف الغبار ودراسة المراحل الأولى لتشكيل النجوم في هذه المجرة.
الاعتمادات: العلوم: NASA، ESA، ESO-Chile، ALMA، NAOJ، NRAO؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI)

العناصر المفقودة ، التي سيملأها ويب ، موجودة إلى حد كبير في مناطق المجرات التي يحجبها الغبار – وهي مناطق تبدأ فيها النجوم بنشاط في التكون. قال ثيلكر: “سنرى بوضوح عناقيد النجوم في قلوب هذه السحب الجزيئية الكثيفة التي لم يكن لدينا من قبل سوى دليل غير مباشر عليها”. “يمنحنا Webb طريقة للنظر داخل” المصانع النجمية “هذه لرؤية مجموعات النجوم المجمعة حديثًا وقياس خصائصها قبل أن تتطور.”

ستساعد البيانات الجديدة الفريق أيضًا على تحديد أعمار المجموعات النجمية في عينة متنوعة من المجرات ، مما سيساعد الباحثين على بناء نماذج إحصائية أكثر دقة. أوضح كريكيل: “نحن دائمًا نضع سياق المقاييس الصغيرة في الصورة الكبيرة للمجرات”. “باستخدام Webb ، سنتتبع التسلسل التطوري لنجوم كل مجرة ​​ومجموعات النجوم.”

إجابة مهمة أخرى يبحثون عنها تتضمن الغبار المحيط بالنجوم داخل الوسط البينجمي. سيساعدهم Webb في تحديد مناطق الغاز والغبار المرتبطة بمناطق محددة لتشكيل النجوم ، وأي مناطق بين النجوم حرة الطفو. “لم يكن ذلك ممكنا من قبل ، خارج أقرب المجرات. وأضاف ثيلكر.

يعمل الفريق أيضًا على فهم توقيت دورة تكوين النجوم. قال لي: “تعتبر الجداول الزمنية بالغة الأهمية في علم الفلك والفيزياء”. “ما هي المدة التي تستغرقها كل مرحلة من مراحل تشكل النجوم؟ كيف يمكن أن تختلف هذه الجداول الزمنية في بيئات المجرات المختلفة؟ نريد قياس الوقت الذي تحرر فيه هذه النجوم نفسها من سحب الغاز لفهم كيفية تعطيل تشكل النجوم. “

العلم للجميع

سيتم أخذ ملاحظات Webb هذه كجزء من برنامج الخزانة ، مما يعني أنها ليست متاحة على الفور للجمهور فحسب ، بل ستكون أيضًا ذات قيمة علمية واسعة ودائمة. سيعمل الفريق على إنشاء وإصدار مجموعات البيانات التي تحاذي بيانات Webb مع كل مجموعة من مجموعات البيانات التكميلية من ALMA و MUSE و Hubble ، مما يسمح للباحثين المستقبليين بالتنقيب في كل مجرة ​​ومجموعاتها النجمية بسهولة ، والتبديل بين الأطوال الموجية المختلفة وإيقافها – وقم بتكبير وحدات البكسل الفردية للصور. سيوفرون قوائم جرد لمراحل مختلفة من دورة تكوين النجوم ، بما في ذلك مناطق تكوين النجوم ، والنجوم الفتية ، والعناقيد النجمية ، وخصائص الغبار المحلية.

سيتم إجراء هذا البحث كجزء من برامج Webb’s General Observer (GO) ، والتي يتم اختيارها بشكل تنافسي باستخدام نظام مراجعة مزدوج مجهول الهوية ، وهو نفس النظام المستخدم لتخصيص الوقت على تلسكوب هابل الفضائي.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو المرصد الأول لعلوم الفضاء في العالم. سيحل Webb الألغاز في نظامنا الشمسي ، وينظر إلى ما وراء ذلك إلى عوالم بعيدة حول النجوم الأخرى ، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا ومكاننا فيه. Webb هو برنامج دولي تقوده وكالة ناسا مع شركائها ESA (وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الكندية.