انظر إلى قرص أي مجرة حلزونية كبيرة ، ويبدو ظاهريًا سلسًا ، مع توزيع النجوم بالتساوي طوال الوقت. إذن ما الذي يحدث عندما تنضج المجرة للسماح بالتوزيع السلس الذي نشاهده في المجرات مثل درب التبانة؟ اكتشف فريق دولي من علماء الفلك ، باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ، تيارات من النجوم الصغيرة التي تتدفق من شرانق الولادة في المجرات البعيدة. تقدم هذه الأنهار البعيدة من النجوم إجابة لأحد الألغاز الأساسية في علم الفلك.
يعرف علماء الفلك أن التجمعات التي تتكون منها النجوم تبدأ في الاختفاء عندما تصل أعمارها إلى مئات الملايين من السنين. يُعتقد أن بعض الآليات تفسر هذا: بعض العناقيد تتبخر عندما تطرح الحركات الداخلية العشوائية النجوم واحدة تلو الأخرى ، وتتناثر العناقيد الأخرى نتيجة الاصطدامات بين الغيوم التي ولدت فيها. التصغير إلى الآليات التي تعمل على نطاقات أكبر لا تزال ثابتة ، فإن حركات القص الناتجة عن دوران المجرة حول مركزها تؤدي إلى تشتيت مجموعات مجموعات النجوم الصغيرة.
"تحليلنا يجيب الآن على اللغز الكبير. من خلال العثور على عدد لا يحصى من تيارات النجوم الشابة في جميع أنحاء أقراص المجرات التي درسناها ، نرى أن آلية سحب مجموعات النجوم الشابة متباعدة هي حركات المجرة الأم. قال ديفيد بلوك ، رئيس فريق جامعة Witwatersrand في جنوب إفريقيا ، إن هذه التدفقات هي "الرابط المفقود" الذي نحتاجه لفهم كيفية تطور أقراص المجرات لتبدو كما تبدو.
كان من أهم أسباب هذا الاكتشاف إيجاد طريقة لتصوير تيارات النجوم النجمية التي كانت مخبأة سابقًا في المجرات على بعد ملايين السنين الضوئية. للقيام بذلك ، استخدم الفريق ملاحظات عالية الدقة بالأشعة تحت الحمراء من Spitzer.
سمح استخدام الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الضوء المرئي للنظر إلى المجرات للمجموعة باختيار النجوم في العمر المناسب عندما تبدأ النجوم في الانتشار من مجموعاتها.
وأشار بروس إلمغرين ، مؤلف مشارك ، من قسم الأبحاث في آي بي إم في نيويورك: "يلاحظ سبيتزر في الأشعة تحت الحمراء حيث تهيمن مجموعات النجوم التي يبلغ عمرها 100 مليون عام على الضوء." "تتألق المناطق الأصغر سناً أكثر في الأجزاء المرئية والأشعة فوق البنفسجية من الطيف ، وتصبح المناطق القديمة باهتة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها. لذا يمكننا تصفية جميع النجوم التي لا نريدها من خلال التقاط الصور باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء ".
الأشعة تحت الحمراء مهمة أيضًا لأن الضوء في هذا الجزء من الطيف يمكن أن يخترق سحب الغبار الكثيفة المحيطة بالمجموعات حيث تتشكل النجوم.
قال روبرت جيرز من جامعة مينيسوتا: "الغبار يحجب ضوء النجوم الضوئي بشكل فعال للغاية ، لكن ضوء الأشعة تحت الحمراء مع طول موجته الأطول يذهب مباشرة حول جزيئات الغبار التي تمنع رؤيتنا. وهذا يسمح برؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء من النجوم الصغيرة بشكل أكثر وضوحا ".
ولكن حتى عندما يتم التقاط الصور بالأشعة تحت الحمراء ، فإنها لا تزال تسيطر عليها الضوء من الأقراص القديمة الناعمة للمجرات ، وليس المسارات الباهتة للمجموعات المتفرقة الصغيرة. كانت هناك حاجة إلى معالجات رياضية خاصة لاختيار المجموعات ، التي لا يزال من الممكن رؤية مساراتها الباهتة على وجه التحديد لأنها ليست سلسة.
استخدم عضو الفريق إيفانيو بويراري من المعهد الوطني للفلك البصري ، Optica y Electronica في بويبلا ، المكسيك تقنية اخترعها عالم الرياضيات جان بابتيست فورييه في أوائل القرن التاسع عشر. هذه التقنية هي عبارة عن مرشح مكاني يختار البنية على المقياس المادي حيث يحدث تكوين النجوم. وأشار بورياري إلى أن "البنى لا يمكن رؤيتها على صور سبيتزر الأصلية بالعين البشرية".
"إن الجمع بين ترشيح فورييه وصور الأشعة تحت الحمراء سلط الضوء على مناطق ذات الحجم المناسب والعمر المناسب. ثم كشف النقاب عن العديد من تيارات النجوم في أقراص المجرات كان لا يمكن تصوره قبل عام. وعلق جيوفاني فازيو من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، رئيس مشروع فريق سبيتزر للتصوير بالأشعة تحت الحمراء ، الذي يستخدم في هذا الاكتشاف ، يسلط الضوء على الإمكانات الهائلة لتلسكوب سبيتزر الفضائي لتقديم مساهمات لم يكن أحد منا يحلم بها. الصور ، والمؤلف المشارك للاكتشاف.
كان غاليليو فلكيًا ورياضيًا على حد سواء. وقال فازيو إنه تفاعل رائع بين استخدام الملاحظات الفلكية والرياضيات وأجهزة الكمبيوتر ، بالضبط 400 عام منذ أن استخدم غاليليو تلسكوبه لفحص مجرتنا درب التبانة عام 1609.
المصدر: سبيتزر
