تلسكوب سبيتزر الفضائي (SST) هو الأداة الرابعة والأخيرة في سلسلة مراصد ناسا الكبرى. تبعت SST تليسكوب هابل الفضائي (HST) و Chandra X-Ray و Compton Gamma Ray Observators إلى الفضاء في 25 أغسطس 2003. وضعت في مدار الأرض الشمسي (الشمسية) الزائدة عن الأرض والعمل تحت ميثاق 2.5 + سنة داخل وكالة ناسا برنامج Origins ، كشف SST عن أول ضوء عام في شهر مايو من عام 2004 - مما منح العالم رؤية مذهلة بالأشعة تحت الحمراء للمجرة الحلزونية الكبرى وجهًا لوجه M51 في Canes Venatici.
وصف اللورد روس لأول مرة M51 بأنه "سديم حلزوني" في عام 1845. لم يكن حتى حل إدوين هابل النجوم المتغيرة الخافتة داخل "M" - M31 - التي حصل فيها M51 وغيره من "السدم اللولبي" على مرتبة متساوية مع درب التبانة الخاص بنا - المجرة!
لكن تسمية شيء ليس شرحه. أحد أصعب الأشياء التي يمكن شرحها عن أي شيء هو "كيف أصبح الأمر كما هو؟"
قبل وقت طويل من نشر صورة SST لـ M51 ، كان الفلكيون قد حصلوا بالفعل على "تنبيه" في حالة نادرة من فئة من الأجسام البعيدة في السماوات - منطقة واسعة من الغاز والغبار متوهجة بشكل خافت حتى الآن دون إشراف ضوء النجوم - مجرد نوع الدراسة التي يمكن أن تحدث ثورة في طريقة فهم علماء الفلك لتكوين المجرات. حقق برنامج Origins التابع لوكالة ناسا نجاحًا كبيرًا والآن كانت المشكلة هي دفع العداء إلى المنزل باستخدام مصادر بيانات أخرى ...
في ورقة بعنوان "اكتشاف سديم غازي كبير ~ 200 كيلوبت في Z = ~ 2.7 مع تلسكوب سبيتزر الفضائي" (نُشر في 29 مارس 2005) ، عالم الفيزياء الفلكية أرجون داي من المرصد الوطني لعلم الفلك البصري (NOAO) وزملاء من منظمات أخرى ( بما في ذلك مركز عمليات SST في مختبر الدفع النفاث) جمع البيانات من جميع أنحاء النصف السفلي من طيف em - الراديو إلى الضوء المرئي - لرسم صورة لتكوين مجموعة المجرات المبكرة المرتبطة بهذه المنطقة المثيرة (والمثيرة) من الغبار و يقع الغاز على بعد حوالي 11.3 BLY في الزمان والمكان.
على حد تعبير الفريق ، "نبلغ عن اكتشاف سديم كبير جدًا وممتد مكانيًا مرتبط بمصدر مضيء وسطع للأشعة تحت الحمراء." يعني هذا لي ولكم أنهم اكتشفوا "رحمًا بعيدًا وبعيدًا للولادة المجرية المبكرة".
تم تعيين الكائن (SST24 J1434110 + 331733) في الأصل باستخدام كاشفات MIPS و IRAC الخاصة بـ SST خلال مسح منتصف الأشعة تحت الحمراء لأحذية كوكبة الربيع في أواخر يناير 2004. بعد تقليل البيانات من قبل أفراد JPL ، أصبح من الواضح أن SST24 يمكن أن تقدم بعض رؤى مهمة للغاية في تلك الحقبة الغامضة من المجرات التي تتكشف عندما تكون المجرات الصغيرة محصورة في عناصر تكوين النجوم. لكن اختراق هذه الأشياء يتطلب توسيع صورة المنطقة باستخدام الضوء من جميع أنحاء طيف em.
جزئيا ، كانت الحاجة إلى إلقاء نظرة أخرى على SST24 مدفوعة بالفتحة المحدودة لمرآة SST التي يبلغ طولها 0.84 متر وتلك الأطوال الموجية الطويلة المرتبطة بضوء الأشعة تحت الحمراء. في أحسن الأحوال ، كشفت SST عن الثلث المركزي للغموض. (تقتصر الأدوات الموجودة على متن SST على دقة التفاصيل التفصيلية التي تبلغ 6 ثوانٍ قوسية.) ثلاثة كاشفات مدمجة (كاميرا صفيف الأشعة تحت الحمراء -IRAC ، مطياف الأشعة تحت الحمراء - IRS ، وضوئي التصوير متعدد النطاقات لـ Spitzer - MIPS) وتحلل ضوء الأشعة تحت الحمراء في الوسط إلى البعيد - أطوال موجية تحت الحمراء (3.6-160 ميكرومتر).
على الرغم من أن الضوء المرصود باستخدام أدوات SST الثلاثة ينشأ في الغالب من الأجسام "الدافئة" (الغازات والغبار) ، يمكن أيضًا رؤية الضوء من المصادر شبه البصرية بعد الانزياح الأحمر التوسعي لمسافات شاسعة. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم وضع علامة على خط مشرق واحد في نفس "الضوء شبه البصري" لأول مرة للاستخدام الفلكي من قبل عالم الفيزياء الفلكية ليمان سبيتزر - الذي يحمل نفس الاسم من SST نفسها - أحد رواد مؤيدي علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء في القرن العشرين.
جنبا إلى جنب مع البيانات من الأدوات الأخرى ، وضع داي وفريقه قضية مقنعة لنواة مجرة نشطة (AGN) ضمن SST24. إذا تم التحقق من مثل هذا AGN سيثبت أن الثقوب السوداء تلعب دورًا مهمًا في تطور المجرة المبكر. قد يُحدث مثل هذا المثال ثورة في فهمنا لتكوين المجرات عن طريق جعل AGN هو السبب - وليس التأثير - في تكوين مجموعة المجرات ...
تم جمع البيانات المرئية المستخدمة من قبل الفريق المرتبط بـ SST24 باستخدام التلسكوبات 4 م و 2.1 م من NOAO في كيت بيك ، أريزونا. حسنت هذه الأدوات دقة SST بمعامل ثماني مرات تقريبًا. وسعت البيانات الأخرى المتوفرة في الضوء البصري صورة ناتج الطاقة SST24. خلال شهري مايو ويونيو من عام 2004 ، تم جمع معلومات التحليل الطيفي على SST24 (جنبًا إلى جنب مع الكائنات الأمامية والخلفية) في شرائط دقيقة مقوسة بدقة وموجهة بدقة من خلال أداة Keck I 10 أمتار على ماونا كيا ، هاواي.
من خلاصة الورقة ، "تم الكشف عن مصدر الأشعة تحت الحمراء منتصف مشرق لأول مرة في الملاحظات التي أجريت باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي. كشفت بيانات التصوير الحالية واسعة النطاق من مسح NOAO العميق واسع النطاق أن مصدر الأشعة تحت الحمراء الوسطى مرتبط بنظير بصري منتشر وممتد مكانيًا ... التحليل الطيفي والتصوير الإضافي ... يكشف أن المصدر البصري يكاد يكون سديمًا ينبعث من الخطوط البحتة مع القليل ، إن وجد ، انبعاث مستمر منتشر قابل للكشف. "
عادةً ، تعرض المجرات الناضجة مجموعة كاملة من الضوء الناتج عن إشعاع الجسم الأسود من الأجسام الضوئية النجمية. عادة ما يتم تعزيز أطياف النطاق العريض بخطوط انبعاث ضيقة ومشرقة مرتبطة بالإثارة الذرية. لكن طيف SST24 يهيمن عليه نطاق ضيق واحد من الإشعاع. ويرتبط هذا النطاق - على الرغم من انزياحه الأحمر بنحو 3.7 مرة بسبب الركود بنسبة 11.3 BLY - بتردد "Lyman Alpha" المنبعث من غاز الهيدروجين. عادة ما تشع هذه الغيوم ليمان ألفا عن طريق التحفيز من الكوازارات الخلفية البعيدة. ولكن في حالة SST24 ، قد يتم إشراك آلية أخرى - مصدر ثقب أسود داخل السديم نفسه.
عند تجميع بنية SST24 معًا ، قرر الفريق العلمي أن AGN الخاص بها يتم تعويضه من مركز السحابة بنسبة تقارب عُشر المدى الكامل للسحابة. على الرغم من أنه من غير الواضح ما هو تأثير هذا الإزاحة على تكوين المجرات ، إلا أنه يجب دمج حقيقة ذلك في كيفية نمذجة تشكيل مجموعة المجرات في المستقبل.
تشير التحولات الطيفية في ضوء Lyman alpha light أيضًا إلى أن المنطقة المركزية 100 KLY من SST24 تدور ببطء وتحتوي على ما يعادل كتلة حوالي 6 تريليون شمس - حوالي 5 أضعاف مجرات درب التبانة (W51) مجتمعة. يتضمن SST24 منطقة من الفضاء تشمل بسهولة مجرة درب التبانة وجميع المجرات الساتلية الاثني عشر.
لكن SST24 لا يخلو تمامًا من تكوين النجوم. ويذكر الفريق أن "نجمًا صغيرًا يشكل مجرة يقع بالقرب من الطرف الشمالي للسديم". تم إحراق تلك المجرة بواسطة الغبار ، ولها نفس الانزياح الأحمر مثل إشعاع ليمان ألفا ، بالإضافة إلى إشعاع النطاق العريض المرتبط بتكوين النجوم. هذه المجرة لا تعطي أي إشارة لوجود AGN. ولهذا السبب قد نتعلم قريبًا أن AGN؟ قد لا تلعب دورًا أساسيًا في تكوين جميع المجرات.
على الرغم من صعوبة فحص التردد اللاسلكي لـ SST24 (بسبب مشاكل الدقة في الأطوال الموجية الطويلة) ، يشير الفريق إلى أن نسبة كثافة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة إلى الموجة الراديوية "تظهر تشابهًا ملحوظًا مع مجرات الانفجار النجمي ..." لهذا السبب أجزاء من SST24 حصيرة تمر من خلال عصر التطور النجمي السريع الذي يمكن أن يؤدي بسرعة إلى الكشف عن مجرة كاملة غنية بالنجوم المضيئة ...
إن SST24 ليست سحابة Lyman-alpha الوحيدة التي تم اكتشافها على الإطلاق ، ولكن يعتقد البعض أن هذه القلة المكتشفة غير عادية من قبل فريق العلوم: "ندرة هذه الغيوم> 100kpc lyman-alpha ، وارتباطها بشبكات AGN القوية وكثافة المجرات ، وكلها تقترح طاقتها أن هذه المناطق هي مواقع تكوين المجرات الأكثر ضخامة. إذا كان الأمر كذلك ، فإن فهم الظروف المادية وحيوية هذه الأنظمة يمكن أن يوفر رؤى مهمة في عملية تكوين المجرات الضخمة ".
كتبه جيف بربور
