ملخص
من أين تأتي النجوم؟لقدفكرالبشرفيهذاالسؤاللآلافالسنينواقترحوالهالعديدمنالتفسيراتالمختلفة،ولكنالعلماءلميكنلديهمسوىالتكنولوجيالمراقبةالأماكنالتيتتشكلفيهاالنجوملعدةعقودمنالزمان。ويرجعهذاإلىأنالنجومتتشكلداخلسحبباردة”غبارية”فيالفضاءغيرمرئيةلأعينناوغيرمرئيةكذلكللتليسكوباتالتيتدرسالضوءالمرئي。لحسنالحظ،لدينااليومالعديدمنالأدواتالتييمكنهاتسجيلالضوءالذيلاتستطيعأعيننارؤيته،ويمكننااستخدامالألوانالمألوفةلتمثيلهذاالضوء。حتىالأجسامشديدةالبرودةتنبعثمنهاأشعةتحتحمراء،لذايمكننااستخدامهذاالنوعمنالضوءلاستكشافكيفيةتكوينالغيومالغباريةللنجوم。هذاوقدساعدالناسمنجميعأنحاءالعالمالعلماءعلىتحديدمرحلةمبكرةمنتطورالنجوم،تُسمى”الكراتالصفراء”،وذلكمنخلالالبحثعنصورالأشعةتحتالحمراءفيمشروععلميمهميُسمىمشروعدربالتبانة。
العلمللجميع
تولد العلوم الحديثة الكثير من البيانات。وفيبعضالأحيانقديكونمنالصعبعلىعالِمواحدأوحتىمجموعةصغيرةمنالعلماءالتعاملمعكميةالبياناتالناتجةعنمشروععلميمعينفيفترةزمنيةمعقولة。وفيهذهالحالات،يمكنللعلماءالمحترفينأحيانًاطلبالمساعدةمن”العلماءالمواطنين”(أوالباحثينالمدنيي)نالمتحمسين。فالعالِمالمواطن(أوالباحثالمدني)هوأيشخصيعملفيمشروععلميحقيقي،صممهفريقمنالعلماءالمحترفينالذينيحتاجونإلىعيونبشريةكثيرةللرصدوالمراقبة(أوفيبعضالحالات،آذانمصغيةلتقديمالآراءوالملاحظات)منأجلتحقيقأهدافالمشروع。يضم موقع Zooniverse الإلكتروني [1]فيالوقتالحاليأكثرمن36مشروعًاعلميًايشاركفيهاأكثرمن1.3مليونعالممواطن،بمافيذلكمشروعدربالتبانة،حيثيساعدالعلماءالمواطنونفيدراسةتكوّنالنجومفيمجرتنا。
مجرتناالأم
تنتميالشمسإلىمجموعةكبيرةللغايةمنالنجومنسميهامجرةدربالتبانة。ومجرةدربالتبانةمسطحةإلىحدكبير،مثلالقرصالضخم。إذاسبقلكأننظرتإلىالنجوممنمكانمظلمللغاية،فربماتكونقدلاحظتخطًاساطعًامنالضوءيمتدعبرالسماء(أنظرالشكل1)．يتألفهذاالخطمنالضوءمنالعديدمنالنجومالموجودةفيقرصمجرةدربالتبانة。معظمهذهالنجومباهتةللغايةبحيثلايمكنللعينالبشريةالمجردةرؤيتهامنفردة。منأحلكالمواقععلىالأرض،قدتتمكنمنرؤيةبضعةآلافمنالنجوم،أوربمابضعمئاتمنمدينةصغيرة،علىسبيلالمثال،أمامنمدينةكبيرة،فربمالايزيدماتراهعنبضععشراتمنالنجوم。فيواقعالأمر،هناكبضعمئاتمنملياراتالنجومفيمجرتنا(مائةمليار= 100000000000)،لكنكلنترىإلاالضوءالمنبعثمنجزءصغيرمنهذهالنجومحتىلواستخدمتأقوىتليسكوب!وذلكلأنالوسط بين النجمي،أوالمسافةبينالنجوم،يحتويعلىسحبهائلةمنالغازوالغبار،تُسمىالسَدِيْم。تحجبأبردوأكثفالأجزاءمنهذاالسَدِيْمالضوءالمنبعثمنالنجومداخلهذهالغيوموخلفها。
- شكل 1 - مجرة درب التبانة。
- التقطعالمالفلك何塞·弗朗西斯科萨尔加多هذهالصورةلمركزمجرتنافيسيدارفلات،بولايةكاليفورنيا،في20مايو2010。وفيالأسفلتظهرمصفوفةالبحثالمجمعةفيجهازالموجاتالمليمتريةالفلكيالمكونمن23تليسكوباراديويًا。حقوق الصورة:阿德勒天文馆，芝加哥，伊利诺伊州，美国和José弗朗西斯科萨尔加多。
الأماكن الخفية لنشأة النجوم
تتكوّنالنجومفيالمناطقالأكثركثافةوغبارًافيالوسطبينالنجمي،حيثيستحيلدراسةالنجومباستخدامتليسكوبعادي。منحسنالحظأنعلماءالفلكقدطورواعلىمدىالعقودالقليلةالماضيةتليسكوباتوأجهزةكشفحساسةلضوء الأشعة تحت الحمراءالخفي،وهونوعمنالضوءيمكنأنيمرعبرمناطقالغبارفيالوسطبينالنجمي。تسمحلهمهذهالأدواتباكتشافالأجسامالباردةوالنظرداخلالسَدِيْملدراسةكيفيةتكوّنالنجوم。فيالبداية،يكونالنجمالمشكلحديثًاباردًاللغايةبحيثلايمكنأنيتألقفيالضوءالمرئي،لكنهيتألفبشكلساطعفيضوءالأشعةتحتالحمراء。عندمايتشكلالنجم،يسخنويبدأفيالتألقأكثرفأكثرفيالضوءالمرئي。لسوءالحظ،يمتصالغبارالموجودفيالسَدِيْمالمحيطهذاالضوءالمرئيالمنبعثمنالنجمولايخرجهأبدًامنالسحابة。ومعذلك،يمكنلضوءالأشعةتحتالحمراءالصادرمنالنجمأنيمرعبرالسحابة،بالإضافةإلىأنالغبارالمحيطيسخنبفعلضوءالنجومويصبحأيضًاساطعًاللغايةفيضوءالأشعةتحتالحمراء。وبالتالي،يمكنلعلماءالفلكاستخدامضوءالأشعةتحتالحمراءلدراسةتشكلالنجمومايحيطبهعلىحدسواء[2］．
يعرضالشكل2صورة بالأشعة تحت الحمراء لجزء من مجرتنا。عندماتنظرإلىالصورة،قدتتساءلفينفسككيفنصنعصورةلضوءلايمكننارؤيتهبأعيننا。تتلخص”الحيلة”فياستخدامبرنامجكمبيوترقويلتحويلألوانالأشعةتحتالحمراءالتيلانستطيعأننراهاإلىألوانمنالضوءالمرئي(الأزرقوالأخضروالأحمرغالبًا)。تقدملناألوانالضوءالمختلفةمعلوماتحولتكوينأنواعمختلفةمنالأجسام(المكوناتالمصنوعةمنها)والظروفالمادية(علىسبيلالمثال،درجةالحرارة)。في صورة الأشعة تحت الحمراء المعروضة فيالشكل2،كلنقطةزرقاءتمثلنجمًا،بينماتظهرأنواعمعينةمنجزيئاتالغازوالغبارالتيتشكلالسَدِيْمباللونينالأخضروالأحمر。عندمايتداخلاثنانأوأكثرمنهذهالألوانفيالصورة،تحصلعلىلونمختلف。علىسبيلالمثال،الأخض+رالأحمرينتجعنهماالأصفر(انظرفيالشكل2)．
- شكل2 -مشهدبالأشعةتحتالحمراءلمجرةدربالتبانة。
- تستخدمهذهالصورةلجزءمنمجرةدربالتبانةباتجاهمركزمجرتناالألوانالأزرقوالأخضروالأحمرلتمثيلألوانمختلفةمنضوءالأشعةتحتالحمراءالملتقطةبواسطةتليسكوبسبيتزرالفضائي。تتشكلالألوانالأخرىحيثمايتداخلأيمنهذهالألوانالثلاثة(انظرالشكلالداخلي)。حقوقالصورة:NASA /姓名/威斯康辛大学。
يتميزمشروعدربالتبانةبصورالأشعةتحتالحمراءالتيتمالتقاطهابواسطةتليسكوب سبيتزر الفضائي．لقدأُنشيءالمشروعلأنالعلماءيحتاجونإلىالمساعدةفيفهرسةودراسةالمعلوماتالتيكشفتعنهامئاتالآلافمنصورالأشعةتحتالحمراءلمجرةدربالتبانةالتيقدمهالناتليسكوبسبيتزرالفضائي。يقومالعلماءالمواطنونبفحصالصورمثلتلكالتيتمتجميعهالإنتاجالشكل2لمساعدةالعلماءالمحترفينفيمعرفةالمزيدحولكيفيةتكوينالنجوم。
اكتشافمذهل……
تشبهبعضالعلاماتالمميزةالتيطلبنامنالأشخاصمساعدتنافيالعثورعليهافيهذهالصورالدوائرالحمراء(أوالبيضاوية)ذاتالحوافالخضراء؛مثل تلك التي يمكنك رؤيتها في اللوحة اليمنى منالشكل3［3.］．يمثلاللونالأحمرفيالأساسجسيماتالغبارالصغيرةللغايةويمثلاللونالأخضرأساسًاجزيئاتالغازالدافئةالتيتتكونمنالعديدمنذراتالهيدروجينوالكربون。تمامًاكماتبدوالكرةمسطحةفيصورةثنائيةالأبعاد،تبدوهذهالعلاماتالحمراءوالخضراءمثلالدوائرفيالصورالتييفحصهاالعلماءالمواطنون。ولكنفيالفضاءتشبههذهالدوائرفيالواقع”الفقاعات”،نظرًالأنالفضاءثلاثيالأبعاد。
- شكل 3 - تطور الفقاعة。
- هذهسلسلةمنالصورالتيتوضحمراحلتطورفقاعةتدورحولنجومحديثةضخمة،وتظهرفياللوحةالوسطىمرحلة”الكرةالصفراء”،التيحددهاالعلماءالمواطنون。حقوق الصورة: NASA/JPL-Caltech。
تُنتجالنجومالحديثةالضخمة(والمقصود”بالضخامة”أنكتلتهاأكبرمنكتلةشمسنابعشرةمراتعلىالأقل)هذهالفقاعاتنتيجةتدافعالإشعاعو”الريا”حمنالنجومنحوالسَدِيْمالمحيطبها。ومنالجديربالذكرأنالرياحالقادمةمننجمماليستكالرياحالحقيقيةالتينراهاهناعلىوجهالأرض،بلهيعبارةعنتياراتمنجسيماتصغيرةمشحونةمثلالبروتوناتوالإلكتروناتالتيتشكلالرياحالشمسية．تُسخّنالنجومالحديثةالغازداخلفقاعةإلىدرجاتحرارةمرتفعةللغاية،بحيثيتمتدميرالجزيئات،علىالرغممنبقاءبعضجسيماتالغبار。لهذاالسبب،فيالصور،تكونالأجزاءالداخليةللفقاعاتحمراء،أماالحواف،حيثتبقىالجزيئات،فتكونخضراء。
بينماكانالعلماءالمواطنونفيمشروعدربالتبانةيفحصونالصوربحثًاعنالفقاعات،لاحظواأجسامًاصفراءصغيرةمستديرةفيالعديدمنالصوروبدأوافيالتساؤلعنماهيةهذهالأجسام。
طلبنامنالعلماءالمواطنينأنيستمروافيوضعالعلاماتحولهذهالأجسامفيالصورحتىنتمكنمندراستهابشكلأكبر。وبماأناللونالأصفريظهرعندمايتداخلاللونانالأحمروالأخضرفيهذهالصور،فقدافترضناأن”الكراتالصفراء”،كمانسميها،قدتكوننسخًاحديثةللغايةمنالفقاعاتالأكبرحجمًا،حيثلميتمتدميرأغلبجزيئاتالغازالقريبةمنالنجومالصغيرةبعد[4］．
أول لوحتين منالشكل3تعرضان المراحل المبكرة في تطور الفقاعة。المشهدالطويلالمظلمفياللوحةاليسرىعبارةعنسَدِيْمشديدالبرودةللغايةبحيثلايمكناكتشافهبواسطةتليسكوبالأشعةتحتالحمراء。فيبعضالأجزاءمنهذاالسَدِيْمالباردللغاية،تكونالجاذبيةقويةبمايكفيلسحبالغازالباردوالغبارمعًالتكويننجومجديدة。توضح”النقطة”الحمراءالتييمكنكرؤيتهافيالسَدِيْمالمظلمالمكانالذيبدأتفيهالنجومالأوليةفيإحماءالغبار。النجمالأولييشبهنجمًاوليدًا——فهومايزالينموحيثيتمسحبالمادةالمحيطةمعًابفعلالجاذبية؛وتستمرمرحلة”النجمالوليد”هذهنحوعشرةآلافعام。بمجردأنتصبحالنجومالأوليةساخنةبدرجةكافية،تبدأالمادةالمحيطةبهافيالتمددوتتوهججزيئاتالغباروالغازفيضوءالأشعةتحتالحمراء،ممايؤديإلىتكوينكرةصفراء(لوحةمركزية)يبلغعمرهاحوال100000يعام。معظمالكراتالصفراءأكبرمننظامناالشمسي،لكنهاأصغرمنالمسافةبينشمسناوالنجمالأقربالتالي،بروكسيماسنتوري(القنطورالأقرب)،ومعذلكقدتُنتجكلكرةصفراءعشراتأوربمامئاتالنجوم。
1000000年علىمدىعامتقريبًا،تتحولالكرةالصفراءإلىفقاعةناضجةعلىالنحوالمعروضفياللوحةاليمنىمنالشكل3．وبعدبضعةملايينمنالسنين،ستنتشرالفقاعةنفسهافيالوسطبينالنجمي،تاركةوراءهاالنجومالمتكونةحديثًاوالتيبدورهاستصبحجزءًامنقرصمجرةدربالتبانة。
مئاتالنجوم
يعتبرسَدِيْمالأوريونأوسَدِيْمالجبار(Orion)مثالًاعلىماقدتبدوعليهالفقاعةبعدبضعةملايينمنالسنين。هذهالفقاعةالمفضلةلدىعلماءالفلكالمحترفينوالهواةعلىحدسواءلأنهاساخنةبدرجةكافيةللتوهجفيالضوءالمرئي،وهوأقربمثالعلىتكوينالنجومالضخمةفيالمجرة。ربماشاهدتهذاالسَدِيْممنخلالتليسكوبصغيرأومنظارخلالمساءإحدىاللياليالمليئةبالنجوم؟بينمالايضمالسَدِيْمسوىعددقليلمنالنجومالضخمة،توجدأيضًامئاتمنالنجومالأصغرمثلالشمس،مكتملةبأقراصباردةمنالموادالتيربماتتشكلفيهاالكواكب،وذلكفيالسَدِيْمجنبًاإلىجنبمعالنجومالأكثرضخامة。يظهرالشكل4مشهدًالسَدِيْمالأوريونأوسَدِيْمالجبارالتقطهتليسكوبهابلالفضائي[5］．ويتضمنالمشهدصورًامكبرةللأنظمةالكوكبيةالتيتتشكلحاليًافيالسَدِيْم。
- شكل4 -أنظمةكوكبيةتتكونالآنفيسَدِيْمالأوريونأوسَدِيْمالجبار(Orion)。
- هذهصورةضوئيةمرئيةلسَدِيْمالجبار،تمتجميعهابواسطةتليسكوبهابلالفضائي。تعرضكلصورةمنالصورالمكبرة/المصغرةنظامًاكوكبيًايتمتكوينهفيالسَدِيْم。الصورةالمكبرةالعلويةهيتقريبًابحجمنظامناالشمسي(حواليستةملياراتميل)。حجمالسَدِيْمبأكملهيمتدعلىعدةسنواتضوئية(1سنةضوئيةحواليستةتريليونميل:6000000000000)وعلىبُعدحوالى1500سنةضوئيةمنالشمسحقوقالصورة:NASA、ESA, m . Robberto(太空望远镜科学研究所/ ESA),哈勃太空望远镜猎户座财政项目团队& l·里奇(ESO)。
ثمةأسبابوجيهةللاعتقادبأننظامناالشمسيتشكلفيبيئةمشابهةلسَدِيْمالجبارقبلحواليخمسةملياراتسنة،لذافإنالتعرفعلىكيفيةتطورالفقاعاتسيساعدنافيفهمالظروفالتيربماكانتعليهاالمجرةعندماتشكلتالأرض。
“لقدوجدتها”……(أم“هذا ممتع”)
كانمفتاحتحديدالمراحلالأولىفينشأةمجموعاتالنجومهوإيجادأفضلمزيجمنألوانالأشعةتحتالحمراءلتسليطالضوءعلىالخواصالمميزةالمهمة。باستخداممجموعةمختلفةمنألوانالأشعةتحتالحمراء،لنتظهرالكراتالصفراء。منالناحيةالمثالية،يرغبعلماءالفلكفيالنظرإلىأكبرعددممكنمنألوانالضوءالمختلفة،ولكنالحقيقةهيأنهملايستطيعونتصميمأدواتتقومبكلشيء。فقبلتصميمأدواتومعداتفلكية،يحتاجالعلماءإلىالتفكيرفيأنواعالأرصادالتيستؤديإلىأكبرقدرمنالمعلوماتحولالأجسامالتييحاولونفهمها。تماختيارألوانالأشعةتحتالحمراءفيتليسكوبسبيتزرالفضائيلتقصيعلاماتمميزةمثلالفقاعات،ولكننالمنكننعرفإلىأيمدىستبرزهذهالألوانالمرحلةالأصغرمنالكرةالصفراء!
كان艾萨克·阿西莫夫،كاتبخيالعلميشهيرًافيالقرنالعشرين،وقدقالذاتمرة:“إنالعبارةالأكثرإثارةالتينسمعهافيالعلم،تزامنًامعبوادراكتشافاتجديدة،هيليست”وجدتها!بل هذا ممتع。الآن،بفضلحبالاستطلاعلدىالعلماءالمواطنين،بمافيذلكالشخصالأولالذياعتقدأن”هذاممتع”وشاركالآخرينهذهالفكرةحولالكرةالصفراء،لديناقائمةتضمحوالمي1000نهذهالأجسام。باستخدامهذهالقائمةالجديدة،يمكنلعلماءالفلكوضعملاحظاتمستقبليةتخبرهمبالمزيدعنكيفيةتطورالكراتالصفراءإلىمزارعنجميةقدتولدكواكبأخرىمثلكوكبناالأرض。
مسردللمصطلحات
الوسط بين النجمي(星际介质)：↑انتشارالغباروالغازالموجودينبينالنجومفيالمجرة。المناطقالأكثربرودةوكثافةفيالوسطبينالنجميهيالمكانالذييمكنأنتتشكلفيهالنجوم。هذهالمناطقمعتمةبالنسبةللضوءالمرئي،وبالتاليتظهرفيشكلبقعداكنةفيالصورالبصريةلمجرتنا。
ضوء الأشعة تحت الحمراء(红外光)：↑نوع من الضوء له طول موجي أطول من الضوء المرئي。يعنيالطولالموجيالأطوللضوءالأشعةتحتالحمراءأنهيمكنهالمرورعبرالمناطقالغباريةفيالوسطبينالنجميبسهولةأكبرمنالضوءالمرئي。
تليسكوب سبيتزر الفضائي(斯皮策太空望远镜)：↑قريب أصغر لتليسكوب هابل الفضائي。سبيتزرعبارةعنتليسكوببقطر0.85مبالإضافةإلىأجهزةمصممةلمراقبةضوءالأشعةتحتالحمراء،وقدأطلقتهناسافيعا2003فميمدارأرضيحولالشمس。
الرياح الشمسية(太阳风)：↑التدفقذوالمغنطةالشديدةمنالجسيماتالمشحونة،بشكلأساسيالبروتوناتوالإلكترونات،المتدفقةمنالشمس。تتحركالرياحالشمسيةبسرعاتتصلإلىعدةمئاتمنالكيلومترات/الثانية。
النجم الأولي (Protostar)：↑تركيزكرويكبيرمنالغازوالغبارمايزالفيطورالانكماشلتشكيلنجم。قلبالنجمالأوليليسساخنًاوكثيفًابمايكفيلتزويدهبالطاقةمنتفاعلاتالاندماجالنووي。بمجردأنيحدثذلك،يبدأالاندماجويصبحالنجمالأولينجماناضجًا。
إقرار تضارب المصالح
يعلنالمؤلفونأنالبحثقدأُجريفيغيابأيعلاقاتتجاريةأوماليةيمكنتفسيرهاعلىأنهاتضاربمحتملفيالمصالح。
المراجع
[1]↑动物》2015。可以在:http://www.zooniverse.org/
[２]↑《酷宇宙》，2015年。可以在:http://coolcosmos.ipac.caltech.edu/
[3]↑辛普森，R. J.，波维奇，M. S.，肯德鲁，S.，林托特，C. J.，布雷斯特，E.，阿维德森，K.等。2012。银河系项目的第一个数据发布:一个起泡的星系盘。Mon。。r·阿斯特朗。Soc．424:2442-60。doi: 10.1111 / j.1365-2966.2012.20770.x
[4]↑克顿，C. R.，沃尔夫-蔡斯，G.，阿维德森，K.，林托特，C. J.和辛普森，R. J. 2015。银河计划:黄球是什么?12,54。J．799:153 - 61。doi: 10.1088 / 0004 - 637 x / 799/2/153
［5］↑欧戴尔，文，泽，胡。1993。在HST图像上发现猎户座星云中的新物体——激波、致密源和原行星盘。12,54。J．410:696 - 700。doi: 10.1086/172786