قد يكون سديم أوريون جرمًا سماويًا مألوفًا ومدروسًا جيدًا، لكن الصور الجديدة التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) تظهر هذه السحابة المكونة للنجوم من الغاز والغبار في ضوء جديد وحيوي بشكل لا يصدق.
يقع سديم أوريون، المعروف أيضًا باسم “Messier 42” (M42)، على بعد حوالي 1500 سنة ضوئية من الأرض باتجاه كوكبة أوريون. وهذا يجعلها أقرب حضانة كبيرة لتشكل النجوم والنجوم إلى نظامنا الشمسي.
تمت دراسة سديم أوريون، الذي يمكن رؤيته بالعين المجردة تحت سماء مظلمة، عبر تاريخ البشرية، لكن صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي تظهره بتفاصيل غير مسبوقة. على وجه الخصوص، قام التلسكوب الفضائي القوي بتكبير الصورة المائلة للغاز والغبار التي تشبه التلال في الربع السفلي الأيسر من M42 والتي تسمى “شريط أوريون”.
الصور التي تم جمعها كجزء من برنامج PDRs4All التابع لـ JWST ذات قيمة أكثر من مجرد جمالها المذهل. سيسمح هذا الكنز من البيانات للعلماء بالتعمق في الظروف الفوضوية التي غالبًا ما تصاحب تكوين النجوم.
متعلق ب: يقترح تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن الثقوب السوداء الهائلة نشأت من “بذور” كونية ثقيلة
وقال إلس بيترز، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة ويسترن والباحث الرئيسي في PDRs4All، في بيان: “تحتوي هذه الصور على تفاصيل مذهلة لدرجة أننا سنفحصها لسنوات عديدة قادمة. البيانات مذهلة وستكون بمثابة معايير لأبحاث الفيزياء الفلكية لعقود قادمة”. . “حتى الآن، اكتشفنا جزءًا صغيرًا فقط من البيانات، وقد أدى هذا بالفعل إلى العديد من الاكتشافات المفاجئة والكبيرة.”
ولادة النجوم فوضوية في سديم أوريون
يحدث تكوين النجوم عندما تنهار بقع شديدة الكثافة في سحب ضخمة من الغاز والغبار تحت تأثير جاذبيتها. وهذا يشكل “نجمًا أوليًا” ملفوفًا في شرنقة الولادة من الغاز والغبار المتبقي من تكوينه.
تستمر النجوم الأولية في جمع المواد من أغلفة ولادتها حتى تجمع كتلة كافية لتحفيز الاندماج النووي للهيدروجين إلى الهيليوم في قلوبها. تحدد هذه العملية نجم النسق الرئيسي مثل شمسنا، والذي سيكون قد مر بهذه العملية منذ حوالي 4.6 مليار سنة.
ومع ذلك، فإن الوضع أكثر تعقيدًا مما قد يبدو في البداية، لأن هذه البقع المفرطة الكثافة ليست كلها بنفس الحجم أو الكتلة، ولا تنهار جميعها في نفس الوقت.
وقال بيترز: “إن عملية تكوين النجوم فوضوية لأن مناطق تكوين النجوم تحتوي على نجوم ذات كتل متفاوتة في مراحل مختلفة من تطورها بينما لا تزال مدمجة في سحابة ولادتها، ولأن هناك العديد من العمليات الفيزيائية والكيميائية المختلفة التي تؤثر على بعضها البعض”. .
أحد الجوانب الأكثر أهمية لفهم الغاز والغبار الموجود بين النجوم أو “الوسط البينجمي” الذي تنشأ منه النجوم الأخرى هو فيزياء مناطق التفكك الضوئي أو “PDRs” (PDRs في PDRs4All). يتم تحديد كيمياء وفيزياء PDRs من خلال كيفية تفاعل الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عن النجوم الشابة الساخنة مع الغاز والغبار.
في سديم أوريون، يؤدي هذا القصف الإشعاعي إلى إنشاء هياكل مثل شريط أوريون، وهو في الأساس حافة فقاعة كبيرة منحوتة من قبل بعض النجوم الضخمة التي تزود السديم بالطاقة.
وقال إميل هابارت، عضو فريق PDRs4All من جامعة باريس ساكلاي: “إن نفس التفاصيل الهيكلية التي تعطي هذه الصور جاذبيتها الجمالية تكشف عن بنية أكثر تعقيدًا مما كنا نعتقد في الأصل – حيث يجعل الغاز والغبار الأمامي والخلفي التحليل أصعب قليلاً”. . “لكن هذه الصور ذات جودة عالية بحيث يمكننا فصل هذه المناطق جيدًا والكشف عن أن حافة Orion Bar شديدة الانحدار، مثل جدار ضخم، كما تنبأت النظريات.”
سمح تلسكوب جيمس ويب الفضائي للباحثين ليس فقط برؤية بنية شريط أوريون بشكل لم يسبق له مثيل، ولكن طيف الضوء الصادر من شريط أوريون سمح لهم أيضًا بتحديد كيفية اختلاف تركيبه الكيميائي في جميع أنحاءه. وهذا ممكن لأن العناصر الكيميائية تمتص وتصدر الضوء بأطوال موجية مميزة، تاركة بصماتها على طيف الضوء الذي يمر عبر الغاز والغبار.
وقد ساعد هذا في الكشف عن التركيب الكيميائي واسع النطاق لـ M42، مما سمح لفريق PDRs4All بمعرفة كيفية تغير درجة الحرارة والكثافة وقوة المجال الإشعاعي من خلال سديم أوريون.
إن اكتشاف أكثر من 600 بصمة كيميائية في أطياف سديم أوريون على مدار هذا التحقيق يمكن أن يؤدي إلى تحسين نماذج PDRs بشكل كبير.
وقال بيترز: “تغطي مجموعة البيانات الطيفية مساحة أصغر بكثير من السماء مقارنة بالصور، ولكنها تحتوي على قدر أكبر من المعلومات”. “الصورة تساوي ألف كلمة، لكننا نحن علماء الفلك نقول مازحين فقط أن الطيف يساوي ألف صورة.”
تلسكوب جيمس ويب الفضائي يترك التلسكوبات الأخرى في الغبار
كما عالج فريق PDRs4All أيضًا مشكلة طويلة الأمد تتعلق بالملاحظات السابقة لسديم أوريون، وهي التباين الحاد في الانبعاثات الصادرة عن الغبار في شريط أوريون، والذي لا يمكن تفسير أصله. كشف هذا البحث أن هذا الاختلاف في الانبعاث كان نتيجة لعملية مدمرة في شريط أوريون بسبب إشعاع النجوم الشابة الضخمة.
“تحتوي بيانات JWST الفائقة الطيفية على معلومات أكثر بكثير من الملاحظات السابقة التي أشارت بوضوح إلى تخفيف الإشعاع الناجم عن الغبار والتدمير الفعال لأصغر جزيئات الغبار باعتباره السبب الكامن وراء هذه الاختلافات” ، عضو الفريق ومعهد الفيزياء الفلكية. وقالت باحثة ما بعد الدكتوراه المكانية مريم الياجوري.
تمكن فريق PDRs4All أيضًا من استخراج تفاصيل حول الانبعاثات الصادرة من سديم أوريون والتي تأتي من جزيئات كبيرة حاملة للكربون تُعرف باسم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs). وتصادف أنها من بين أكبر خزانات المواد المعتمدة على الكربون في الكون، ويُعتقد أنها تمثل ما يصل إلى 20% من الكربون الموجود في الكون.
ونظرًا لأن الحياة الوحيدة التي نعرفها في الكون تعتمد على الكربون، فإن دراسة الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ذات صلة كبيرة بفهمنا لوجود الحياة على الكواكب التي تتشكل حول النجوم الشابة.
وأضاف كامي: “نحن ندرس ما يحدث للجزيئات الكربونية قبل وقت طويل من وصول الكربون إلى أجسامنا”.
تتميز جزيئات PAH بأنها طويلة الأمد بسبب متانتها ومرونتها. انبعاثاتها ساطعة، ويستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي استخدامها لتحديد أنه حتى مع صلابة الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، فإن الضوء فوق البنفسجي المنبعث من النجوم الشابة يمكنه تغيير هذه الانبعاثات.
قال بيترز: “إنه حقًا أمر محرج للثروات”. “على الرغم من الاعتقاد بأن هذه الجزيئات الكبيرة قوية جدًا، فقد وجدنا أن الأشعة فوق البنفسجية تغير الخصائص العامة للجزيئات التي تسبب الانبعاث.”
وكشف هذا أن الأشعة فوق البنفسجية تكسر جزيئات الكربون الأصغر بينما تتغير انبعاثات الجزيئات الأكبر. تُرى هذه التأثيرات في حالات متطرفة مختلفة عبر سديم أوريون، حيث تنتقل من البيئات المحمية إلى المناطق الأكثر تعرضًا.
قصص ذات الصلة:
– يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نجمًا نيوترونيًا مختبئًا في حطام المستعر الأعظم
—يكتشف تلسكوب جيمس ويب أقدم خيط في “الشبكة الكونية” على الإطلاق
– سديم رأس الحصان يطل برأسه في صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي الرائعة الجديدة (فيديو)
“ما يجعل Orion Bar فريدًا حقًا هو هندسته الحافة، مما يمنحنا مقعدًا على الجانب الدائري لدراسة تفصيلية رائعة للعمليات الفيزيائية والكيميائية المختلفة التي تحدث أثناء انتقالنا من المنطقة المتأينة المكشوفة والقاسية إلى منطقة أكثر بكثير وقال جان كامي، عضو فريق PDRs4All والباحث في الجامعة الغربية: “المناطق المحمية حيث يمكن أن يتشكل الغاز الجزيئي”.
كشف استخدام التعلم الآلي لتقييم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات أنه حتى عندما لا يقوم الضوء فوق البنفسجي بتفكيك هذه الجزيئات، فإنه يمكن أن يتسبب في تغيير بنيتها.
وخلص كامي إلى أن “هذه الأوراق تكشف عن نوع من البقاء للأصلح على المستوى الجزيئي في أقسى البيئات في الفضاء”.
تم نشر بحث الفريق عبر سلسلة من ستة أوراق بحثية في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية