حياة

خمس قصص قصيرة من علم الفلك الكبير

خمس قصص قصيرة من علم الفلك الكبير

01 من 06

نظرة خاطفة على ما يجد علماء الفلك

مجرة أندروميدا هي أقرب مجرة ​​حلزونية إلى درب التبانة. آدم إيفانز / ويكيميديا ​​كومنز.

يهتم علم الفلك بالأشياء والأحداث في الكون. هذا يتراوح بين النجوم والكواكب إلى المجرات ، المادة المظلمة ، والطاقة المظلمة. إن تاريخ علم الفلك مليء بحكايات الاكتشاف والاستكشاف ، بدءًا من أوائل البشر الذين نظروا إلى السماء واستمروا عبر القرون حتى الوقت الحاضر. يستخدم علماء الفلك اليوم الآلات والبرامج المعقدة والمتطورة للتعرف على كل شيء بدءًا من تكوين الكواكب والنجوم إلى تصادم المجرات وتشكيل النجوم والكواكب الأولى. دعونا نلقي نظرة على عدد قليل من الأشياء والأحداث الكثيرة التي يدرسونها.

02 من 06

الكواكب الخارجية!

وجدت دراسة جديدة أن الكواكب الخارجية يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات - الأرض ، عمالقة الغاز ، "الأقزام الغازية" متوسطة الحجم - بناءً على كيفية تميل نجومها المضيفة إلى ثلاث مجموعات مميزة محددة بواسطة مؤلفاتها. تم تصوير الثلاثة في مفهوم هذا الفنان. J. Jauch ، مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية.

إلى حد بعيد ، فإن بعض أكثر اكتشافات علم الفلك إثارة هي الكواكب حول النجوم الأخرى. تسمى هذه الكواكب الخارجية ، ويبدو أنها تتشكل في ثلاث "نكهات": الأرض (الصخرية) ، عمالقة الغاز ، الغاز "الأقزام". كيف يعرف علماء الفلك هذا؟ كشفت مهمة كبلر للعثور على كواكب حول نجوم أخرى عن آلاف مرشحي الكوكب في الجزء القريب من مجرتنا. بمجرد العثور عليها ، يواصل المراقبون دراسة هؤلاء المرشحين باستخدام التلسكوبات الفضائية أو الأرضية الأخرى والأدوات المتخصصة التي تسمى أطياف.

يجد كبلر كواكب خارج المجموعة الشمسية من خلال البحث عن نجم يخفت مع مرور كوكب أمامه من وجهة نظرنا. هذا يخبرنا بحجم الكوكب على أساس مقدار ضوء النجوم الذي يحجبه. لتحديد تكوين الكوكب ، نحتاج إلى معرفة كتلته ، وبالتالي يمكن حساب كثافته. سيكون الكوكب الصخري أكثر كثافة من عملاق الغاز. لسوء الحظ ، كلما صغر حجم كوكب الأرض ، كلما كان من الصعب قياس كتلته ، خاصة بالنسبة للنجوم المظلمة والبعيدة التي فحصها كبلر.

قام علماء الفلك بقياس كمية العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم ، والتي يطلق عليها علماء الفلك مجتمعة المعادن ، في النجوم مع مرشحي الكواكب الخارجية. بما أن النجم والكواكب تتشكل من نفس قرص المادة ، فإن معدن النجم يعكس تكوين القرص الكوكبي الأولي. مع أخذ كل هذه العوامل في الاعتبار ، توصل علماء الفلك إلى فكرة عن "ثلاثة أنواع أساسية" من الكواكب.

03 من 06

المضغ على الكواكب

تصور الفنان لما سيكون عليه النجم الأحمر العملاق المتضخم وهو يلتهم أقرب الكواكب. مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية

عالمان يدوران حول نجم كبلر -56 متجهين نحو الموت النجمي. اكتشف علماء الفلك الذين يدرسون Kepler 56b و Kepler 56c أنه خلال حوالي 130 إلى 156 مليون عام ، سيتم ابتلاع هذه الكواكب بنجمها. لماذا يحدث هذا؟ كبلر 56 أصبحت نجمة عملاقة حمراء. مع تقدم العمر ، تضخم حجم الشمس بمقدار أربعة أضعاف. سوف يستمر هذا التوسع في العمر ، وفي النهاية ، سوف يغمر النجم الكواكب. الكوكب الثالث يدور حول هذا النجم. سيتم تسخين الاثنين الأخريين ، وتمددهما بسحب الجاذبية للنجم ، وستغلي أجواءهما بعيدًا. إذا كنت تعتقد أن هذا يبدو غريبًا ، تذكر: ستواجه العوالم الداخلية لنظامنا الشمسي هذا المصير نفسه خلال بضعة مليارات من السنين. يُظهر نظام كبلر -56 مصير كوكبنا في المستقبل البعيد!

04 من 06

مجموعات غالاكسي تصطدم!

مجموعات المجرات المتصادمة MACS J0717 + 3745 ، على بعد أكثر من 5 مليارات سنة ضوئية من الأرض. الخلفية هي صورة تلسكوب هابل الفضائي ؛ الأزرق هو صورة الأشعة السينية من شاندرا ، والأحمر هو صورة راديو VLA. فان ويرين وآخرون ؛ بيل ساكستون ، NRAO / AUI / NSF ؛ NASA

في الكون البعيد ، يراقب علماء الفلك بينما تتصادم أربع مجموعات من المجرات مع بعضها البعض. بالإضافة إلى الاختلاط بالنجوم ، يطلق الحدث أيضًا كميات هائلة من الأشعة السينية والانبعاثات الراديوية. مدار الأرض تلسكوب هابل الفضائي (HST) و مرصد شاندراجنبا إلى جنب مع مجموعة كبيرة جدا (VLA) في نيو مكسيكو درسوا هذا المشهد الاصطدام الكوني لمساعدة الفلكيين على فهم آليات ما يحدث عندما تصطدم مجموعات المجرات بعضها ببعض.

ال HST تشكل الصورة خلفية هذه الصورة المركبة. انبعاث الأشعة السينية الكشف عنها بواسطة شاندرا باللون الأزرق والإرسال الراديوي الذي تشاهده VLA باللون الأحمر. تتبع الأشعة السينية وجود غاز حار ضعيف ينتشر في المنطقة التي تحتوي على مجموعات من المجرات. من المحتمل أن تكون الميزة الحمراء الكبيرة الشكل الغريبة في الوسط هي منطقة تسارع فيها الصدمات الناجمة عن التصادمات إلى تسريع الجزيئات التي تتفاعل بعد ذلك مع الحقول المغناطيسية وتنبعث منها موجات الراديو. إن الجسم المستطيل الباعث للراديو المستطيل هو عبارة عن مجرة ​​في المقدمة يسارع ثقبها المركزي الأسود في تسريع تدفق الجزيئات في اتجاهين. الكائن الأحمر في أسفل اليسار عبارة عن مجرة ​​راديوية ربما تسقط في الكتلة.

تحتوي هذه الأنواع من وجهات النظر متعددة الطول الموجي للكائنات والأحداث في الكون على العديد من الدلائل حول كيفية قيام التصادمات بتشكيل المجرات والهياكل الأكبر في الكون.

05 من 06

مجرة تتألق في انبعاثات الأشعة السينية!

تحتوي صورة Chandra الجديدة من M51 على حوالي مليون ثانية من وقت الرصد. الأشعة السينية: NASA / CXC / Wesleyan Univ./R.Kilgard، et al؛ بصري: ناسا / STScI

هناك مجرة ​​، ليست بعيدة جدًا عن درب التبانة (30 مليون سنة ضوئية ، بجوار الباب الكوني فقط) تسمى M51. ربما سمعت أنه يسمى الدوامة. انها دوامة ، على غرار مجرتنا الخاصة. إنه يختلف عن درب التبانة لأنه يصطدم برفقة أصغر. عمل الاندماج يثير موجات من تكوين النجوم.

في محاولة لفهم المزيد عن المناطق المكونة للنجوم ، والثقوب السوداء ، وغيرها من الأماكن الرائعة ، استخدم علماء الفلك مرصد شاندرا للأشعة السينية لجمع انبعاثات الأشعة السينية القادمة من M51. هذه الصورة توضح ما رأوه. إنه مركب من صورة ضوئية مرئية مغطاة ببيانات الأشعة السينية (باللون الأرجواني). معظم مصادر الأشعة السينية ذلك شاندرا المنشار هي ثنائيات الأشعة السينية (XRBs). هذه هي أزواج من الأشياء التي يلتقط فيها نجم مضغوط ، مثل نجم نيوتروني ، أو نادراً ما ، ثقب أسود ، مادة من نجم رفيق يدور حوله. يتم تسريع المادة بواسطة حقل الجاذبية المكثف للنجم المضغوط وتسخينه إلى ملايين الدرجات. أن يخلق مصدر الأشعة السينية مشرق. ال شاندرا تكشف الملاحظات أن ما لا يقل عن عشرة من XRBs في M51 مشرقة بما فيه الكفاية لاحتواء الثقوب السوداء. في ثمانية من هذه الأنظمة ، من المحتمل أن تلتقط الثقوب السوداء مواد من نجوم مصاحبة تكون أكبر بكثير من الشمس.

ستعيش أعظم النجوم المشكَّلة حديثًا والتي يتم إنشاؤها استجابة للاصطدامات القادمة بسرعة (بضعة ملايين من السنين فقط) ، وتموت صغارًا ، وتنهار لتكوين نجوم نيوترونية أو ثقوب سوداء. تقع معظم XRBs التي تحتوي على ثقوب سوداء في M51 بالقرب من المناطق التي تتشكل فيها النجوم ، مما يدل على صلتها بالاصطدام المجري المشؤوم.

06 من 06

انظر عميقا في الكون!

أعمق رؤية تلسكوب هابل للفضاء للكون ، وكشف عن تشكيل النجوم في بعض من المجرات الأولى في الوجود. NASA / ESA / مؤسسة العلوم التلسكوبية

في كل مكان ينظر علماء الفلك إلى الكون ، يجدون مجرات بقدر ما يرون. هذا هو أحدث وأشهر نظرة على الكون البعيد ، الذي أدلى به تلسكوب هابل الفضائي.

إن أهم نتيجة لهذه الصورة الرائعة ، والتي هي عبارة عن مجموعة من التعرضات التي تم التقاطها في عامي 2003 و 2012 مع الكاميرا المتقدمة للمسوحات وكاميرا Field Field 3 ، هي أنها توفر الحلقة المفقودة في تكوين النجوم.

درس علماء الفلك سابقًا حقل هابل الترا ديب (HUDF) ، الذي يغطي جزءًا صغيرًا من الفضاء المرئي من كوكبة نصف الكرة الجنوبي Fornax ، في ضوء مرئي وشبه الأشعة تحت الحمراء. توفر دراسة الأشعة فوق البنفسجية ، جنبًا إلى جنب مع جميع الأطوال الموجية الأخرى المتوفرة ، صورة لهذا الجزء من السماء الذي يحتوي على حوالي 10000 مجرة. تبدو أقدم المجرات في الصورة كما لو كانت بضع مئات من ملايين السنين بعد الانفجار الكبير (الحدث الذي بدأ في توسيع المكان والزمان في عالمنا).

الضوء فوق البنفسجي مهم في النظر إلى الوراء إلى هذا الحد لأنه يأتي من النجوم الأكثر سخونة والأكبر والأصغر سنا. من خلال مراقبة هذه الأطوال الموجية ، يحصل الباحثون على نظرة مباشرة على المجرات التي تشكل النجوم وأين تتشكل النجوم داخل تلك المجرات. كما يتيح لهم فهم كيف نمت المجرات مع مرور الوقت ، من مجموعات صغيرة من النجوم الشباب الساخنة.