منذ أن وضع علماء الفلك أعينهم لأول مرة على الأذرع الحلزونية اللامعة لمجرتنا، درب التبانة، تساءلوا عن العمليات التي قد تؤدي إلى تطور هذه الهياكل الضخمة المرصعة بالنجوم. من المحتمل أن تكون هذه العمليات نفسها هي السبب وراء رؤيتنا لهذا التنوع المذهل من المجرات المجاورة في الكون المرئي، والذي يحتوي على حوالي 2 تريليون مجرة ذات أحجام وأشكال وتركيبات فريدة.
وهكذا، في محاولة لتعزيز فهمنا لتطور المجرة، أكثر من 100 عالم فلك من أكثر من 80 مؤسسة في جميع أنحاء العالم الذي طالبوا به تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لإجراء مسح متعدد العصور ومساحة كبيرة ومتعدد الأطوال الموجية لأعمق مناطق درب التبانة. إن فك شيفرة ديناميكيات قلب مجرة درب التبانة، أو مركز المجرة (GC)، ينبغي أن يسلط الضوء على ما يحدث في العديد من المجرات الأخرى في عالمنا.
بينما هو درب التبانةيعد مركز المجرة أحد أكثر المناطق التي تمت دراستها في سماء الليل، ولا تزال أسراره الفلكية كثيرة قائمة.
متعلق ب: يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن مسافات ما يقرب من 200 مجرة في الفضاء السحيق
على سبيل المثال، يتساءل العلماء عن الدور الذي تلعبه ثقب أسود عملاق تقع في مركز مجرتنا، مطلق النار أ*، لعبة في تطورها؟ لماذا يكون تكوين النجوم في مجرتنا أبطأ مما ينبغي أن يكون في السحب الجزيئية الباردة والمظلمة في تلك المنطقة؟ كيف تتشكل مجموعات النجوم المركزية في مجرتنا؟
لماذا JWST؟
قال آدم جينسبيرغ، عالم الفلك بجامعة فلوريدا والذي شارك في تأليف الورقة البيضاء، لموقع Space.com: “من الصعب مراقبة مركز مجرتنا لسببين”.
لسبب واحد، كما تقول جينسبيرغ، هو أن مركز المجرة ممتلئ النجوم. إنها كثيفة للغاية، في الواقع، لدرجة أن التلسكوبات الأصغر حجمًا تكافح من أجل التمييز بين نجم وآخر. بالإضافة إلى رؤيتنا لمركز المجرة من أرض تعرقلها سحب كبيرة من الغبار.
أوضح جينسبيرغ: “يحل تلسكوب جيمس ويب الفضائي هاتين المشكلتين، لأنه تلسكوب كبير، ويتمتع بدقة كبيرة، ويمكنه فصل النجوم جيدًا عن بعضها البعض. ولأنه ينظر إلى الأشعة تحت الحمراء، فيمكنه الرؤية من خلال الغبار. لا يوجد تلسكوب آخر يمكنه القيام بالأمرين معًا.”
إن كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (NIRCam) ونظام الترشيح الخاص بها، والتي تسمح لعلماء الفلك بفصل أطياف ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى أطوال موجية منبعثة من مواد محددة، تجعل المرصد قادرًا بشكل فريد على النظر عبر هذه المناطق الكثيفة من الغبار. بالنسبة للعين المجردة، تبدو تلك المناطق ببساطة مثل الفراغات المظلمة لأننا لا نستطيع رؤية سوى الأطوال الموجية للضوء المرئي، محجوبة بذلك الحجاب المغبر. ومع ذلك، يمكن للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء أن تنتقل في الاتجاه الآخر وتضرب في النهاية كاشفات تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
كما أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي قادر على إجراء عمليات رصد بأطوال موجية أطول من الأشعة تحت الحمراء، والتي يستخدمها لمراقبة المجرات في بداية الكون. وقد امتد الضوء الصادر من هذه المجرات أو “أحمر” بسبب التوسع المستمر الكون، حيث تتحرك موجاتها الضوئية نحو الطرف الأحمر من الطيف الكهرومغناطيسي (حيث يتم تصنيف الأطوال الموجية الأطول). تُعرف هذه العملية أيضًا باسم تأثير دوبلر. الأشعة تحت الحمراء هي طول موجي أطول وطاقة أقل من الضوء المرئي، مما يجعلها غير مرئية للبشر.
لكن حتى مع ذلك، لن يتمكن تلسكوب واحد من التقاط الصورة بأكملها، ولهذا السبب يقترح الفريق استخدام مجموعة من التلسكوبات الأخرى (القديمة والجديدة) لدعم نتائج تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
وفقًا للورقة البحثية، من المخطط أن يشمل البحث مصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة (ALMA) و تلسكوب هابل الفضائيوالتي هي قيد الاستخدام بالفعل، وكذلك التلسكوبات المستقبلية مثل التلسكوب الفضائي الرومانيوالتلسكوب الكبير للغاية التابع للمرصد الفضائي الأوروبي والقمر الصناعي الياباني للقياس الفلكي ياسمين. سيقوم المسح المقترح متعدد العصور بجمع البيانات عن مركز المجرة على فترات زمنية مدتها سنة وخمس وعشر سنوات.
ماذا يمكن أن نتعلم؟
أحد أكبر الأسئلة التي لم يتم حلها بعد حول مجرة درب التبانة يحيط بثقبها الأسود، Sgr. A*، أثر على تطور مجرتنا الأم.
يعرف علماء الفلك بالفعل تلك المجرة الضخمة الثقوب السوداء وتنمو مثل هذه بشكل رئيسي من خلال تغذيتها على الغاز المحيط بالثقوب نفسها على شكل صفائح تعرف باسم الأقراص التراكمية. لذلك، نظرًا لأن وجود مثل هذا الغاز يعد أيضًا عنصرًا ضروريًا لتكوين النجوم، فمن المعقول استنتاج وجود علاقة بين تاريخ نمو القوس A* ومعدل تكوين النجوم في مركز المجرة. يجب أن تعطي الملاحظات المقترحة متعددة العصور لمركز المجرة علماء الفلك فكرة قوية عن عدد النجوم التي تتشكل، وبالتالي…