الاكتشاف الصُدَفِي

أثناء اختبار مصفوفة (MOTHRA) - وهي تلسكوب بصري ومتعدد الأهداف فائق الطيف آلي لا يزال قيد الإنشاء في مرصد إل سوس في تشيلي - وجه علماء الفلك هذا التلسكوب نحو سديم الحلزون المعروف بهدف معايرته. وما رأوه أذهلهم .

فحتى مع تركيب 172 عدسة فقط من أصل 1140 عدسة مخطط لها، تمكن التلسكوب من اكتشاف 22 موجة صدمية خافتة ومضيئة في الهالة الخارجية للسديم. وتتشكل هذه الموجات المقوسة حيث تصطدم كتل كثيفة من الغاز قذفها النجم المحتضر بالمواد بين النجمية المحيطة بسرعات تفوق سرعة الصوت . أدرك الفريق، الذي يقوده عالم الفلك من جامعة ييل بيتر فان دوكوم، فوراً أنهم يرون شيئاً لم يلاحظه أحد من قبل .

وقال فان دوكوم لصحيفة نيويورك تايمز: "رأينا تلك الصورة وقلنا: هذا شيء جديد. هذا شيء لم نره من قبل" .

ماذا تكشف موجات الصدمة؟

موجات الصدمة هذه ليست موزعة بالتساوي عبر السديم. بل تصبح أصغر حجماً وأكثر ضبابية وتفتتاً تدريجياً كلما زادت المسافة عن النجم القزم الأبيض المركزي. بالقرب من النجم، تظهر بشكل كبير ورقيق ومحدد بوضوح؛ لكن بعيداً عنه تذوب وتتحول إلى خطوط غير واضحة المعالم .

يفسر الباحثون هذا التطور على أنه عرض زمني بصري ومباشر لعملية إعادة التدوير الكونية: كتل المقذوفات النجمية تتآكل وتتمزق بثبات أثناء انتقالها إلى الخارج. هذا الرصد يسد فجوة طال أمدها في فهم علماء الفلك لكيفية تحول بقايا النجم من حطام يمكن التعرف عليه إلى غاز مجري منتشر .

حسب الباحثون أن الكتلة الواحدة تبقى متماسكة لمدة 10 آلاف سنة فقط بمجرد تعرضها للغاز بين النجمي المحيط. بعد ذلك، تتحطم مادتها إلى حد كبير وتختلط في الفضاء . تمتد موجات الصدمة عبر نطاق شعاعي يتراوح بين 0.4 إلى 1.4 فرسخ فلكي (1.3 إلى 4.6 سنة ضوئية) من النجم القزم الأبيض المركزي .

سرعة تمدد هذه الكتل التي تتراوح بين 35-45 كيلومتراً في الثانية تشير إلى عمر ديناميكي يتراوح بين 20 ألف و30 ألف سنة عند مسافة فرسخ فلكي واحد من المركز، مما يعني أن بعض هذه الكتل قُذفت قبل فترة طويلة من تشكل السديم الكوكبي نفسه قبل حوالي 12 ألف سنة .

إعادة التدوير الكوني في العمل

هذه هي الآلية التي يتم من خلالها إعادة العناصر التي تشكلت في أعماق النجوم - بما في ذلك الكربون والنيتروجين والأكسجين التي تشكل في النهاية الكواكب والحياة - إلى المجرة . كان علماء الفلك قد رصدوا سابقاً المواد تغادر النجوم المحتضرة واكتشفوا وجودها النهائي في سحب تشكل النجوم الجديدة، لكن الخطوة الوسيطة - أي التجريد الفيزيائي والاختلاط - لم تُصور من قبل .

قال فان دوكوم في مجلة ساينتفيك أمريكان: "لأول مرة، نستطيع رؤية اللحظة الدقيقة التي تختلط فيها المواد المقذوفة من النجوم المحتضرة مع الغاز بين النجمي" . وبالتالي فإن هذا الاكتشاف يوفر قياساً مباشراً نادراً للفاصل الزمني لتفتت وامتزاج المقذوفات النجمية الممزقة إلى الوسط البينجمي .

سديم الحلزون، الواقع على بعد حوالي 650 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الدلو، هو سديم كوكبي - المرحلة الأخيرة من نجم يشبه شمسنا إلى حد كبير . بعد حوالي 5 مليارات سنة، ستستنفد الشمس وقودها الهيدروجيني، وتنتفخ لتصبح عملاقاً أحمر، وتطرح طبقاتها الخارجية، وتترك وراءها قزماً أبيض محاطاً بسديم متوهج مماثل . إن عملية التآكل وإعادة التدوير التي لوحظت الآن في سديم الحلزون تقدم لمحة مباشرة عن الحياة البعيدة للشمس .

تلسكوب جديد ونتيجة أولى غير متوقعة

صُمم تلسكوب MOTHRA لدمج الصور من مئات العدسات المقربة عالية الجودة والمتاحة تجارياً في عين مركبة واحدة، مما يسمح له باكتشاف الهياكل شديدة الخفوت والانتشار التي لا تستطيع معظم المراصد رؤيتها . عند اكتمال بنائه سيضم 1140 عدسة، مما يجعل هذا الاكتشاف المبكر باستخدام 15% فقط من طاقته النهائية دليلاً مذهلاً على إمكانياته .

الاكتشاف الصُدَفِي

أثناء اختبار مصفوفة (MOTHRA) - وهي تلسكوب بصري ومتعدد الأهداف فائق الطيف آلي لا يزال قيد الإنشاء في مرصد إل سوس في تشيلي - وجه علماء الفلك هذا التلسكوب نحو سديم الحلزون المعروف بهدف معايرته. وما رأوه أذهلهم .

فحتى مع تركيب 172 عدسة فقط من أصل 1140 عدسة مخطط لها، تمكن التلسكوب من اكتشاف 22 موجة صدمية خافتة ومضيئة في الهالة الخارجية للسديم. وتتشكل هذه الموجات المقوسة حيث تصطدم كتل كثيفة من الغاز قذفها النجم المحتضر بالمواد بين النجمية المحيطة بسرعات تفوق سرعة الصوت . أدرك الفريق، الذي يقوده عالم الفلك من جامعة ييل بيتر فان دوكوم، فوراً أنهم يرون شيئاً لم يلاحظه أحد من قبل .

وقال فان دوكوم لصحيفة نيويورك تايمز: "رأينا تلك الصورة وقلنا: هذا شيء جديد. هذا شيء لم نره من قبل" .

ماذا تكشف موجات الصدمة؟

موجات الصدمة هذه ليست موزعة بالتساوي عبر السديم. بل تصبح أصغر حجماً وأكثر ضبابية وتفتتاً تدريجياً كلما زادت المسافة عن النجم القزم الأبيض المركزي. بالقرب من النجم، تظهر بشكل كبير ورقيق ومحدد بوضوح؛ لكن بعيداً عنه تذوب وتتحول إلى خطوط غير واضحة المعالم .

يفسر الباحثون هذا التطور على أنه عرض زمني بصري ومباشر لعملية إعادة التدوير الكونية: كتل المقذوفات النجمية تتآكل وتتمزق بثبات أثناء انتقالها إلى الخارج. هذا الرصد يسد فجوة طال أمدها في فهم علماء الفلك لكيفية تحول بقايا النجم من حطام يمكن التعرف عليه إلى غاز مجري منتشر .

حسب الباحثون أن الكتلة الواحدة تبقى متماسكة لمدة 10 آلاف سنة فقط بمجرد تعرضها للغاز بين النجمي المحيط. بعد ذلك، تتحطم مادتها إلى حد كبير وتختلط في الفضاء . تمتد موجات الصدمة عبر نطاق شعاعي يتراوح بين 0.4 إلى 1.4 فرسخ فلكي (1.3 إلى 4.6 سنة ضوئية) من النجم القزم الأبيض المركزي .

سرعة تمدد هذه الكتل التي تتراوح بين 35-45 كيلومتراً في الثانية تشير إلى عمر ديناميكي يتراوح بين 20 ألف و30 ألف سنة عند مسافة فرسخ فلكي واحد من المركز، مما يعني أن بعض هذه الكتل قُذفت قبل فترة طويلة من تشكل السديم الكوكبي نفسه قبل حوالي 12 ألف سنة .

إعادة التدوير الكوني في العمل

هذه هي الآلية التي يتم من خلالها إعادة العناصر التي تشكلت في أعماق النجوم - بما في ذلك الكربون والنيتروجين والأكسجين التي تشكل في النهاية الكواكب والحياة - إلى المجرة . كان علماء الفلك قد رصدوا سابقاً المواد تغادر النجوم المحتضرة واكتشفوا وجودها النهائي في سحب تشكل النجوم الجديدة، لكن الخطوة الوسيطة - أي التجريد الفيزيائي والاختلاط - لم تُصور من قبل .

قال فان دوكوم في مجلة ساينتفيك أمريكان: "لأول مرة، نستطيع رؤية اللحظة الدقيقة التي تختلط فيها المواد المقذوفة من النجوم المحتضرة مع الغاز بين النجمي" . وبالتالي فإن هذا الاكتشاف يوفر قياساً مباشراً نادراً للفاصل الزمني لتفتت وامتزاج المقذوفات النجمية الممزقة إلى الوسط البينجمي .

سديم الحلزون، الواقع على بعد حوالي 650 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الدلو، هو سديم كوكبي - المرحلة الأخيرة من نجم يشبه شمسنا إلى حد كبير . بعد حوالي 5 مليارات سنة، ستستنفد الشمس وقودها الهيدروجيني، وتنتفخ لتصبح عملاقاً أحمر، وتطرح طبقاتها الخارجية، وتترك وراءها قزماً أبيض محاطاً بسديم متوهج مماثل . إن عملية التآكل وإعادة التدوير التي لوحظت الآن في سديم الحلزون تقدم لمحة مباشرة عن الحياة البعيدة للشمس .

تلسكوب جديد ونتيجة أولى غير متوقعة

صُمم تلسكوب MOTHRA لدمج الصور من مئات العدسات المقربة عالية الجودة والمتاحة تجارياً في عين مركبة واحدة، مما يسمح له باكتشاف الهياكل شديدة الخفوت والانتشار التي لا تستطيع معظم المراصد رؤيتها . عند اكتمال بنائه سيضم 1140 عدسة، مما يجعل هذا الاكتشاف المبكر باستخدام 15% فقط من طاقته النهائية دليلاً مذهلاً على إمكانياته .