آشکارسازی یک قرص پیش‌سیاره‌ای به کمک پژواک‌های نور

* سرعت معین نور به دانشمندان کمک کرد تا جایگاه "دیواره ی درونی" قرصی از گاز و غبار را شناسایی کنند. این قرص دارد یک ستاره ی نوزاد که به سرعت رو به رشد است را تغذیه می کند

یک کلید را می زنیم و اتاق روشن می شود. ما این کار ساده را چندین بار در شبانه روز انجام می دهیم و هر بار هم به نظر می رسد اتاق بی‌درنگ روشن می شود. ولی جهان هستی به آن سادگی هم که فکر می کنیم به خواست و اراده ی ما رفتار نمی کند- نور برای جابجایی نیاز به زمان دارد. [حتی] برای یک اتاق معمولی، چند هزارم ثانیه طول می کشد تا نور از مرکز به دیوارها برسد.

این رخداد واقعی سرعتش برای چشم ما بسیار زیاد است ولی در فضا، جایی که رویدادها در مقیاسی بسیار بزرگ تر از اتاق رخ می دهند، زمان جابجایی نور به اندازه ی کافی هست که "پژواک نور" یا در بیان فنی‌تر، photo-reverberation را بشود اندازه گرفت.

اکنون گروهی از اخترشناسان همین پدیده را به کار گرفته اند تا سنجشی بی سابقه از لبه ی درونی یک قرص گاز و غبار که دارد یک ستاره ی نوپا را تغذیه می کند انجام دهند.
برداشت هنری (نقاشی) از ستاره ای که با یک قرص پیش‌سیاره ای در بر گرفته شده. گاز از درون قرص به سوی قطب های ستاره فروکشیده می شود و ستاره را تغذیه می کند.
از سیاهچاله ها تا ستارگان جوان
اخترشناسان سال هاست که از پژواک نور برای اندازه گیری جرم ابرسیاهچاله هایی که در مرکز کهکشان ها فرمانروایی می کنند بهره می گیرند. آن ها نخست گازی که دارد به کام سیاهچاله فروکشیده می شود را برای دیدن یک درخشش آنی زیر نظر می گیرند (زده شدن کلید چراغ). سپس مدت بیشتری -چند روز یا چند هفته- منتظر می مانند تا گازی که دور از دسترس سیاهچاله دارد به گرد آن می چرخد توسط این نور روشن شود (زمانی که نور چراغ به دیوار برخورد می کند).

این درنگ (تاخیر) به اخترشناسان می گوید که گازی که دور از دسترس سیاهچاله است چقدر با آن فاصله دارد. با دانستن این فاصله و نیز سرعت گاز، اخترشناسان می توانند جرم سیاهچاله ی مرکزی که گاز به گرد آن می چرخد را حساب کنند.

اکنون برای نخستین بار هوان منگ از کلتک و دانشگاه آریزونا به همراه گروهی از اخترشناسان با بهره از پژواک های نور، یک هدف آسمانی دیگر که به کلی از گونه ی دیگری است را اندازه گرفته و سنجیده اند: یک قرص پیش‌سیاره ای. این قرص های فشرده ی گاز و غبار ستارگان نوزاد و رو به رشدی را تغذیه می کنند که هنوز به اندازه ی کافی فوتون نمی گسیلند (نور ندارند) تا این پوشش غباری را کنار بزنند.

چنین قرص هایی، به ویژه آن هایی که ستارگان جوانی را در بر گرفته اند که قرار است به اندازه ی خورشید ما یا کم‌جرم‌تر از آن شوند، کوچک تر از آنند که بتوان به طور مستقیم -حتی با بزرگ ترین تلسکوپ های مجهز به اپتیک سازگاری که تاکنون داشته ایم- از آن ها عکس گرفت. و تداخل سنجیِ فروسرخ-نزدیک که گاهی می تواند ساختارهای بسیار کوچک را آشکار کند هم تاکنون دستاورد استواری نداشته. از همین رو منگ و گروهش دست به دامان پژواک های نور شدند.

رمز این گونه سنجش ها تغییرپذیری است: نور ثابت ستارگان نمی تواند پژواک درست کند. ولی نور ستارگان جوان چشمک می زند، مانند کودکی که تازه لذت کلید زدن و روشن و خاموش کردن چراغ را کشف کرده. بنابراین منگ و همکارانش بخشی از یک منطقه ی ستاره زایی به نام "رو-ماراَفسای" را برگزیدند تا با ناوگانی از تلسکوپ های زمینی و فضایی، به گونه ی همزمان از آن عکس بگیرند: تلسکوپ فضایی اسپیتزر، تلسکوپ ۴ متری میال در کیت پیک، تلسکوپ ۴ متری SOAR و تلسکوپ ۱.۳ متری SMARTS در رصدخانه ی قاره ی آمریکای سرو تولولو (CTIO) در شیلی، و تلسکوپ ۱.۵ متری رصدخانه ی ملی اخترشناسی در سیرا سان پدرو مارتیر در مکزیک.

این دانشمندان از میان ۲۷ ستاره ای که در این منطقه رصد شد تنها یکی را یافتند که به شیوه ی مناسب چشمک می زد: YLW 16B. ولی همین یکی کافی بود.

پژواک نور از یک قرص پیش‌سیاره ای
در مدت انجام رصد، درخشش ستاره در دو باند فروسرخ-نزدیک کاهش و دوباره افزایش یافت. گروه دانشمندان این افت و خیز نور را به دلیل تغییرات کتره ای در جریان گازی می دانند که از قرص پیش‌سیاره ای به سوی قطب های ستاره کشیده می شود.
در این تصویر پنداشت "پژواک های نور" نمایش داده شده. با تغییر درخشش یک ستاره، روشنایی دیوار درونی قرص که از خود ستاره روشن شده هم تغییر می کند، ولی کمی دیرتر. این درنگ زمانی یا پژواک نور به اخترشناسان اجازه می دهد فاصله ی میان ستاره و لبه ی درونی قرص را اندازه بگیرند. تصویر بزرگ تر
سپس درخشش در طول موج های بلندترِ فروسرخ هم درست به همان شیوه تغییر کرد- ولی ۷۵ ثانیه دیرتر. چنان چه دانشمندان در آستروفیزیکال جورنال نوشته اند، این پژواکی بود که به دلیل برخورد نورِ چشمک نخست به دیواره ی درونی قرص، و گرم و سرد شدن ذرات غبار آن (در اثر افت و خیز نور) پدید آمده بود [یعنی ۷۵ ثانیه طول کشیده بود تا نور ستاره به دیوار غبار رسیده و آن را گرم و سرد کند-م].

درنگ زمانیِ ۷۵ ثانیه ای هم به دلیل فاصله ای بود که میان ستاره و لبه ی درونی قرص وجود داشت و برابر با ۰.۰۸ یکای کیهانی (۰.۰۸ فاصله ی زمین تا خورشید) بود. این نتیجه دقیقا با چشمداشت از یک قرص غبار همخوانی داشت: در فاصله ی کمتر از ۰.۱ یکای کیهانی، غبار زیر نور شدید ستاره از جامد به گاز تبدیل می شود (فرازش یا تصعید). و مهم تر اینکه این شکاف بزرگ تر از آنست که میدان مغناطیسی ستاره بتواند در کنار زدن قرص درونی نقشی بازی کند.

در پی این "اثبات مفهوم"، اخترشناسان می توانند با اطمینان از این روش برای "دیدن" قرص های پیش‌سیاره ای پیرامون دیگر ستارگان جوان بهره ببرند. به زودی از چگونگی تغذیه، رشد، و سرانجام سیاره‌زایی این ستارگان تصویری بسیار بهتر به دست خواهیم آورد.

در همین زمینه: * فوران یک سیاهچاله که به شکل یک "هدف تیراندازی" دیده شد * پژواک های پرتو X از یک ستاره دوتایی * ویدیویی از پژواک های نور یک ستاره * نقشه برداری از یک کهکشان به کمک یک ابرنواختر * ستاره شناسان یک فوران نادر کیهانی را با "تاخیر" تماشا کردند 

-------------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه:
light echo - photo-reverberation - star - supermassive black hole - galaxy - black hole - Huan Meng - Caltech - University of Arizona - protoplanetary disk - photon - Sun - adaptive-optics - infrared - interferometry - echo - star-forming region - Rho Ophiuchus - Spitzer Space Telescope - Mayall telescope - SOAR telescope - SMARTS telescope - Cerro Tololo Inter-American Observatory - National Astronomical Observatory - Sierra San Pedro Mártir - YLW 16B - pole - wavelength - Astrophysical Journal - astronomical unit - Earth - magnetic field - proof-of-concep - planet

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه