یک نظرسنجی پنجسالهٔ جدید از ابرهای مگلسیک به برخی سؤالها دربارهٔ همسایگانمان پاسخ میدهد
نوشتهٔ ایوان گاوف، Universe Today
ابرهای بزرگ و کوچک مگلسیک کهکهکشانهای کوتولهٔ نامنظم و ماهوارههای راه شیری هستند، به ترتیب در فاصلهٔ تقریباً ۱۶۳٬۰۰۰ سال نوری (LMC) و ۲۰۶٬۰۰۰ سال نوری (SMC) قرار دارند و نزدیکی آنها آنها را به آزمایشگاههای عالی برای مطالعهٔ کلیهٔ کهکشانها تبدیل کرده است. این ابرها هدف یک گروه پژوهشی جدید هستند که در مؤسسه لایبنیتز نجومشناسی پوتسدام (AIP) شکل میگیرد.
هر دو ابر محل وجود تعداد زیادی از اشیاء و نواحی هستند که توجه ستارهشناسان را به خود جلب میکند. LMC شامل سحابی تارانتولا است، ناحیهای بسیار فعال برای شکلگیری ستارگان که برخی از بزرگترین ستارگان شناختهشده را در خود دارد. SMC شامل خوشهٔ باز NGC 346 است که ستارگان پرجرم فراوانی دارد و هنوز در حال شکلگیری ستارگان با جرم بالا است. ابرها همچنین ستارگان متغیری دارند که بهعنوان شمعهای استاندارد در نردبان فاصلهٔ کیهانی به کار میروند. این تنها نمونهای از فهرست طولانی ویژگیهای جذاب این ابرهاست.
مطالعهٔ مواردی مانند شکلگیری ستارگان در کهکشانهای دیگر بهجز راه شیری میتواند سادهتر باشد، چرا که ما در درون راه شیری قرار داریم و نمیتوانیم تمام آن را مشاهده کنیم. ابرهای بزرگ و کوچک مگلسیک آزمایشگاههای طبیعی عالی برای بررسی چگونگی تکامل کهکشانها هستند، زیرا ستارهشناسان میتوانند آنها را از نقطهٔ دیدی مناسب مشاهده کنند.
گروه پژوهشی جدید بر چگونگی شکلگیری کهکشانها و تغییر ویژگیهای آنها در طول زمان تمرکز خواهد کرد. شناسایی ستارگان فردی کلید درک تصویر کلی تکامل کهکشانهاست. کار این گروه بر پایهٔ نتایج 4MOST، تلسکوپ طیفی چندشیئی چهارمتری که بر روی تلسکوپ VISTA در رصدخانهٔ پارانال نصب شده، خواهد بود.
VISTA (تلسکوپ نظرسنجی نوری و مادونقرمز برای نجوم) یک تلسکوپ با میدان گسترده است که آینهٔ اصلی ۴٫۱ متری دارد و بخشی از طیف مادونقرمز را میبیند. این تلسکوپ به یک نظرسنجی از آسمان جنوبی در نور نزدیکمادونقرمز (NIR) اختصاص دارد و بزرگترین تسهیلات جهان در این زمینه است.
VISTA دارای یک دوربین دیجیتال سهتنی با ۶۷ مگاپیکسل است و 4MOST یک ابزار نظرسنجی طیفی مبتنی بر فیبر است که به VISTA متصل میشود. بهمدت پنج سال، VISTA و 4MOST کاملاً به برنامهای از نظرسنجیها اختصاص خواهند یافت که سایر مشاهدات را کنار میگذارد. 4MOST در ماه اکتبر نور نخستین خود را دریافت کرد و در حال حاضر در مرحلهٔ راهاندازی است. عملیات علمی کامل برای شروع در سهماههٔ دوم سال ۲۰۲۶ برنامهریزی شده است.
دکتر لارا کولینین رهبری گروه پژوهشی جدید را بر عهده خواهد داشت. کولینین یک پژوهشگر پسادکترا در AIP است که بر ویژگیهای دقیق فتوژئومتری، حرکتی و شیمیایی ستارگان فردی در زمینهٔ گستردهتری از کهکشانها تمرکز دارد… «تحقیقات فعلی من بر ابرهای مگلسیک متمرکز است؛ من همکار اصلی (Co‑PI) نظرسنجی کنسرسیوم 4MOST با نام «هزار و یک میدان مگلسیک» (1001MC) هستم و هدفم ردیابی تأثیرات تعاملات بین این ابرها از طریق تجزیه و تحلیل حرکات و فراوانیهای شیمیایی جمعیتهای ستاری آنها، بهویژه در لبهها، میباشد»، دکتر کولینین در بیوگرافی خود مینویسد.
نظرسنجی «هزار و یک میدان مگلسیک» (1001MC) طیفسنجی تقریباً نیممیلیون ستاره در ابرهای مگلسیک را جمعآوری خواهد کرد. این نظرسنجی ترکیبهای شیمیایی عناصر و حرکات جمعیتهای ستاری مختلف در ابرها را اندازهگیری میکند تا دریچهای به سوی نحوهٔ شکلگیری و تعامل آنها با یکدیگر باز کند.
دکتر کولینین در یک بیانیهٔ مطبوعاتی گفت: «کار من شامل بررسی دقیق ویژگیهای فتوژئومتری، حرکتی و شیمیایی جمعیتهای ستاری حلشده در کهکشانهای نزدیک است تا تاریخچهٔ آنها را ردیاب کنم و دربارهٔ فرآیندهایی که تکامل آنها را در طول زمان کیهانی هدایت میکند، اطلاعات بیشتری بهدست آورم.»
ابرهای مگلسیک نسبت به راه شیری غنیتر از گاز هستند، به این معنی که درصد بیشتری از جرم آنها از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. اما فلزیّت کمتری دارند و بهنظر میرسد ستارگان را بهصورت پیکهای دورهای شکل میدهند، نه بهصورت مستمر. با این وجود، ستارگان این ابرها از بسیار جوان تا بسیار کهن گستردهاند، که نشان میدهد شکلگیری ستارگان در طول زمان طولانی ادامه داشته است.
سوالات بسیاری دربارهٔ این ابرها بدون پاسخ ماندهاند. بهعنوان ماهوارهها، ستارهشناسان فکر میکردند هر دو کهکشان مدت طولانی در مدار راه شیری میگردند. اما دادههای مأموریت Gaia از ESA نشان میدهد که ممکن است اینها در اولین عبور خود از کنار راه شیری باشند.
جریان مگلسیک (Magellanic Stream) یک جریان عظیم گاز است که در ابرهای با سرعت بالا جابهجا میشود و پشت ابرها ادامه مییابد تا به قطب جنوبی کهکشانی راه شیری برسد. ویژگی «دست پیشرو» (Leading Arm) پیش از این جریان قرار دارد. چه عاملی این ساختارها را ایجاد کرده است؟ آیا فشار رامپرس، کشش جاذبهای (tidal stripping)، تعاملات بین ابرها یا ترکیبی از هر سه عامل بوده است؟
چرا ابرها ستارگان را بهصورت دفعاتی شکل میدهند؟ چه عواملی این دفعات را تحریک میکند؟ آیا تعاملات بین ابرها یا با راه شیری این پدیده را بهوجود میآورد؟ یا فرآیندهای داخلی؟
ترکیبهای شیمیایی و گرادیانهای فلزیّت در این ابرها چگونه در طول زمان تکامل یافتهاند؟ این موارد چه اطلاعاتی دربارهٔ شکلگیری ستارگان در مقیاسهای زمانی کیهانی و در مورد جریان و مخلوط شدن گازها به ما میدهند؟
همانطور که در نجوم مکرراً میبینیم، برای یافتن پاسخ به چنین پرسشهایی به دیتاستهای بزرگ نیاز است. مأموریتهای نظرسنجی گسترده ارزش علمی خود را ثابت کردهاند و برخی از آنها به ابرهای مگلسیک متمرکز شدهاند. این شامل نظرسنجی VISTA برای سامانهٔ ابرهای مگلسیک (VMC)، نظرسنجی SMC in Time: Evolution of a Prototype interacting late‑type dwarf galaxy (STEP)، نظرسنجی Survey of the Magellanic Stellar History (SMASH) و آزمایش لنز گرانشی نوری (OGLE) میشود.
اما بر اساس سند سازمان اروپایی رصدخانهٔ جنوبی (ESO) که 4MOST را توصیف میکند، این نظرسنجیها فوتومتریک بودهاند و دادههای طیفی لازم را ندارند. «در کنار این ثروت از مشاهدات فوتومتریک که هنوز بهتمامی پتانسیل خود دست نیافتهاند (همچنین شامل دادههای ماهوارهٔ Gaia)، کمبود قابلتوجهی از مشاهدات طیفی در سراسر جمعیتهای ستاری و زیرساختارهای ابرهای مگلسیک وجود دارد.»
مشاهدات طیفی موجود فاقد وضوح بالایی هستند که برای برچسبزنی شیمیایی—ابزاری قدرتمند برای تعیین تاریخچهٔ جمعیت ستاری—ضروری است. نظرسنجی هزار و یک میدان مگلسیک 4MOST این نقص را از طریق بهدستآوردن طیفسنجی با وضوح بالا برای نیممیلیون ستاره جبران خواهد کرد. این امکان را فراهم میکند تا «مطالعهٔ جامع از حرکات و ترکیب شیمیایی تعداد بزرگتری از ستارگان در فازهای تکاملی مختلف و با توزیع فضایی گسترده» انجام شود، بر اساس سند ESO.
ابرهای بزرگ و کوچک مگلسیک فرصتی برای شناخت بیشتر دربارهٔ زندگی کهکشانها، چگونگی شکلگیری ستارگان و جابجایی گاز، تعامل آنها با یکدیگر و مسیر تکاملشان فراهم میآورند. در پایان این نظرسنجی، ستارهشناسان دادههای بسیار بیشتری در اختیار خواهند داشت که بهاحتمال زیاد به یافتن برخی از پاسخهای مورد جستجویشان کمک خواهد کرد.
ارائهشده توسط Universe Today