خرائط فوق بنفسجية تكشف أسرار المجرات وأصل الذهب
يستعد تلسكوب «يوفيكس» لرسم أول خرائط عميقة للسماء بالأشعة فوق البنفسجية، وكشف مجرّات قزمة قريبة وانفجارات كونية. وقد يساعد العلماء على تتبّع اندماجات النجوم النيوترونية، الموقع المؤكد لتكوّن الذهب والفضة والبلاتين.
سيحصل علماء الفلك بحلول عام 2031 على أول خرائط عميقة للسماء كلها بالأشعة فوق البنفسجية، إذا مضى موعد إطلاق التلسكوب الفضائي UVEX كما هو مقرر. وتعوّل الفرق العلمية على هذه الخرائط في دراسة الانفجارات النجمية والمجرّات القزمة القريبة، وفي تتبّع أصل عناصر ثقيلة مثل الذهب والفضة والبلاتين، وهي عناصر لا يُعرف لتكوّنها سوى موقع كوني واحد مؤكَّد.
وتطوّر ناسا ومعهد Caltech مهمة «المستكشف فوق البنفسجي» (Ultraviolet Explorer، واختصارها UVEX) بكلفة 590 مليون دولار. وأصدر Caltech بياناً عن المهمة في 27 أكتوبر. وقال رئيس المعهد Ray Jayawardhana: «UVEX، أول مهمة فضائية كبرى في الأشعة فوق البنفسجية منذ عقدين، قفزة جريئة إلى الأمام في استكشافنا للكون فوق البنفسجي».
وسينضم التلسكوب إلى مسحين آخرين للسماء: مسح SPHEREx التابع لناسا بالأشعة تحت الحمراء، ومسح مرصد Vera C. Rubin بالضوء المرئي في نصف الكرة الجنوبي. وتقول Fiona Harrison، الباحثة الرئيسية في المهمة وأستاذة الفيزياء في Caltech، إن المهمة ستدفع حدود علم الفيزياء الفلكية الأساسية «من فهم أصغر المجرّات إلى تشخيص ما بعد اندماجات النجوم النيوترونية وغيرها من الانفجارات الكونية». وتصف Harrison ما تراهن عليه المهمة بأنه «الفرصة غير المستغلة في الأشعة فوق البنفسجية».
ما الذي يجعل الأشعة فوق البنفسجية مفيدة في البحث عن المجرّات القريبة؟
يُتوقع أن يرصد UVEX مجرّات منخفضة الكتلة أقرب إلى درب التبانة من المجرّات التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. فجيمس ويب يراقب مجرّات مشابهة على بعد ملايين السنين الضوئية وبلايينها. ويُنتظر أن يحدّد UVEX ملايين المجرّات الصغيرة الخافتة القريبة، التي تضم نجوماً وليدة تبعث ضوءاً فوق بنفسجي ساطعاً.
وتشرح Harrison صعوبة الأمر في الضوء المرئي قائلة: «في الضوء البصري، يصعب جداً التمييز بين هذه المجرّات القريبة ومجرّات بعيدة تبدو مشابهة لها». وتضيف: «الضوء فوق البنفسجي سيجعل العثور عليها أسهل».
وتسهم في ذلك حساسات CMOS صنعها Caltech، وهي حساسات تمنح التلسكوب حساسية محسّنة للأشعة فوق البنفسجية.
كيف يرتبط التلسكوب بأصل الذهب والبلاتين؟
يتناول UVEX أيضاً المستعرات العظمى (السوبرنوفا) واندماجات النجوم النيوترونية. والمستعر الأعظم ينشأ حين يستنفد نجم ضخم وقود الاندماج النووي في قلبه، فتنهار نواته بفعل الجاذبية وتُقذف طبقاته الخارجية. وتنثر هذه الانفجارات العناصر الثقيلة التي صنعها النجم خلال حياته في المجرّة المحيطة، فتصير لبنات يمكن أن تدخل في تكوين نجوم وكواكب لاحقة، وربما الحياة.
وتُعدّ النجوم النيوترونية من نواتج بعض المستعرات العظمى. وتحتوي كل منها كتلة تعادل مرة إلى مرتين كتلة الشمس في حيّز يبلغ نحو 20 كيلومتراً (12 ميلاً). وبهذه الكثافة، تزن ملعقة شاي واحدة من مادة نجم نيوتروني على الأرض أكثر من مليار طن، أي ما يعادل وزن نحو 9 ملايين حوت أزرق بالغ.
وفي الأنظمة الثنائية يمكن أن يدور نجمان نيوترونيان حلزونياً نحو بعضهما حتى يندمجا. واندماجات النجوم النيوترونية هي المواقع الكونية الوحيدة المؤكَّدة التي يمكن أن تتكوّن فيها عناصر أثقل من الرصاص، ومنها الذهب والفضة والبلاتين.
تُرصد هذه الاندماجات حالياً عبر موجاتها الثقالية، ثم يتتبّع العلماء ما بعدها في الضوء الكهرومغناطيسي، من أشعة غاما إلى الموجات الراديوية. وتقول Mansi Kasliwal، عضو فريق UVEX والعالمة في Caltech: «مع UVEX، سنتمكن الآن من متابعة أحداث الموجات الثقالية بالضوء فوق البنفسجي».
لماذا لا يكفي هابل لرصد الأحداث لحظة وقوعها؟
تكمن ميزة UVEX في قدرته على المناورة، فهي ستتيح له رصد الأحداث الانفجارية بعد وقوعها بوقت قصير. أما هابل فله قدرات في الأشعة فوق البنفسجية، لكنه لا يستطيع التحوّل سريعاً لمراقبة حدث آنٍ. وتقول Kasliwal: «أستطيع أن أعدّ على يدي عدد الأطياف التي لدينا للأحداث العابرة في طور طفولتها بتلسكوب هابل. هابل رائع بالطبع، وله بعض القدرات في الأشعة فوق البنفسجية، لكنه لا يستطيع التحوّل سريعاً لرصد الأحداث الآنية».
ماذا سيكشف التلسكوب داخل النجوم؟
سيدرس UVEX كذلك نجوماً زرقاء جرّدتها نجوم مرافقة لها من طبقاتها الخارجية الغنية بالهيدروجين. ويؤدي ذلك إلى انكشاف أعماق النجم التي تبقى محجوبة في الحالات الأخرى. ويقول Kareem El-Badry، أستاذ الفلك المشارك في Caltech وعضو الفريق: «سنتمكن من رؤية ما بداخل النجوم».
ويضيف: «لا نعرف حالياً سوى عدد قليل من النجوم المجرَّدة من هذا النوع. UVEX سيعثر على المئات منها».
ويبقى موعد الإطلاق في 2031 هو الخطوة التالية في المهمة. أما ما سيجده التلسكوب فعلاً فتركه El-Badry مفتوحاً، إذ قال: «في كل مرة تنظر فيها إلى السماء بطول موجي جديد، تتعلّم شيئاً جديداً وغير متوقّع».
أخبار ذات صلة
ناسا تبدأ مسعى جديداً لإعادة عينات المريخ إلى الأرض
لا نستطيع رؤية الومضات الراديوية السريعة، لكن أصبح بإمكاننا سماعها الآن بفضل كاتدرائية فنلندية
كوكب خارجي صالح للحياة: ماذا يتطلب حقاً؟
