حقوق الصورة: UC Berkeley
استفاد علماء الفلك من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، من نظام النجوم النجمي الليزري المركب مؤخرًا في مرصد LC Observatory التابع لجامعة كاليفورنيا للحصول على صور حادة وخالية من وميض الأقراص المتربة الخافتة للنجوم الضخمة البعيدة. تظهر الصور بوضوح أن النجوم أكبر بمرتين أو ثلاث مرات من شكل الشمس بنفس طريقة النجوم الشمسية - داخل سحابة كروية دوامية تنهار في قرص ، مثل تلك التي ظهرت منها الشمس وكواكبها.
تم تشغيل شعاع الليزر الأصفر الذي يخترق السماء فوق مرصد Lick على تلسكوب Shane الذي يبلغ ارتفاعه 10 أقدام العام الماضي ، مما أدى إلى توسيع استخدام نظام "المرآة المطاطية" الخاص بالتلسكوب ، والذي يسمى البصريات التكيفية ، ليشمل سماء الليل بالكامل. إن إضافة الليزر يجعل Lick المرصد الوحيد الذي يوفر نجمة دليل ليزر للاستخدام الروتيني.
قام فريق جامعة كاليفورنيا في بيركلي وزملاؤه في مركز جامعة كاليفورنيا سانتا كروز للبصريات التكيفية ومختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) بنشر نتائجهم في عدد 27 فبراير من مجلة Science.
"إن نموذج النجوم مثل شمسنا هو الانهيار الجاذبي للسحابة إلى بروتوستار وقرص تراكم يشبه فطيرة ، ولكن هناك بعض الكتلة التي لا يمكن أن يعمل فيها هذا - يصبح لمعان النجم كافًا لتعطيل القرص ، و قال جيمس ر. جراهام ، أستاذ علم الفلك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. "تشير بياناتنا إلى أن نموذج النموذج القياسي لا يزال يعمل مع النجوم من مرتين إلى ثلاثة أضعاف كتلة الشمس".
وأضاف مارشال دي بيرين ، طالب الدراسات العليا في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "بدون البصريات التكيفية ، لن نشاهد سوى نقطة ضبابية كبيرة من الأرض ولن نتمكن من اكتشاف أي بنية دقيقة حول المصادر". "ملاحظاتنا تقدم دعما قويا للرأي الناشئ بأن النجوم ذات الكتلة المنخفضة والمتوسطة تتكون بطريقة مماثلة".
تمت إضافة نظام البصريات التكيفية ، الذي يزيل التأثيرات الضبابية للاضطراب الجوي ، إلى تلسكوب Lick's Shane في عام 1996. ومع ذلك ، مثل جميع التلسكوبات الأخرى ذات البصريات التكيفية اليوم ، بما في ذلك تلسكوبات Keck المزدوجة 10 أمتار في هاواي ، فإن تلسكوب Lick قد الاعتماد على النجوم الساطعة في مجال الرؤية لتوفير المرجع المطلوب لإزالة التمويه. فقط حوالي 1 إلى 10 بالمائة من الأجسام في السماء قريبة بشكل كافٍ من نجم ساطع حتى يعمل مثل هذا النظام النجمي "الطبيعي".
إن ليزر صبغة الصوديوم ، الذي طوره علماء الليزر في مجال الآداب Deanna M. Pennington و Herbert Friedman من LLNL ، يكملان أخيرًا نظام البصريات التكيفية حتى يتمكن الفلكيون من استخدامه لعرض أي جزء من السماء ، سواء كان النجم الساطع قريبًا أم لا.
يربط الليزر ، المربوط بحفرة تلسكوب Lick ، شعاعًا ضيقًا حوالي 60 ميلاً عبر المنطقة المضطربة في الغلاف الجوي العلوي ، حيث يحفز ضوء الليزر ذرات الصوديوم لامتصاص وإعادة إطلاق الضوء من نفس اللون. يأتي الصوديوم من النيازك الدقيقة التي تشتعل وتبخر أثناء دخولها الغلاف الجوي للأرض.
تعادل البقعة الصفراء المتوهجة التي تم إنشاؤها في الغلاف الجوي نجمًا من الحجم التاسع - حوالي 40 مرة أكثر خفوتًا مما يمكن أن تراه العين البشرية. ومع ذلك ، فإنه يوفر مصدر ضوء ثابتًا بنفس فعالية النجم البعيد.
"نستخدم هذا الضوء لقياس الاضطراب في الغلاف الجوي عبر التلسكوب الخاص بنا مئات المرات في الثانية ، ثم نستخدم تلك المعلومات لتشكيل مرآة مرنة خاصة بحيث عندما يكون الضوء من الليزر والهدف أنت وقالت كلير ماكس ، أستاذة علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز ، نائبة مدير مركز البصريات التكيفية وباحثة في LLNL التي تعمل من أجل المزيد ، بالنظر إلى ، والارتداد عنها ، يتم إزالة آثار الاضطراب. من 10 سنوات لتطوير نظام نجمة دليل الليزر.
في أحد الاختبارات الأولى لهذا النظام ، قام كل من غراهام وبيرين بتحويل التلسكوب إلى نجوم شابة ونادرة وكبيرة تسمى نجوم Herbig Ae / Be التي تكون ضبابية من الأرض وعادة ما تكون باهتة جدًا بحيث لا يمكن تصويرها بواسطة البصريات التكيفية الطبيعية للنجوم. يُعتقد أن نجوم Herbig Ae / Be ، التي تتراوح كتلتها بين 1.5 و 10 أضعاف كتلة الشمس وربما أقل من 10 مليون سنة ، هي بداية النجوم الضخمة - النجوم التي ستنتهي مثل النجوم الحارة ، من النوع A Sirius و فيغا. تم تصنيف النجوم Herbig Ae / Be منذ سنوات بواسطة الفلكي UC Santa Cruz George Herbig ، الذي يعمل حاليًا في جامعة هاواي.
إن أكبر نجوم Herbig Ae / Be هي ذات أهمية كبيرة لأنها هي التي تخضع لانفجارات السوبرنوفا التي تزرع المجرة بالذرات الثقيلة ، مما يجعل الكواكب الصلبة وحتى الحياة ممكنة. كما أنها تؤدي إلى تكوين النجوم في السحب القريبة.
كان ما شاهده الفلكيون مشابهًا جدًا للصورة المعروفة لنجوم T Tauri ، وهي المراحل التكوينية للنجوم أكبر بنسبة 50 بالمائة من شمسنا وتصل إلى 100 مليون سنة. تُظهر صور نجمتي Herbig Ae / Be بوضوح خط داكن ينقسم كل نجم ، بسبب قرص يحجب وهج النجم الساطع ، وهالة كروية متوهجة من الغبار والغاز تحيط بالنجم والقرص. في كل نجم ، يمكن أن تظهر نفاثتان من الغاز والغبار من أقطاب قرص التنامي.
النجمان ، المصنفان كـ LkH (198 و LkH (233 (مصادر هيدروجين ألفا) ، يبعدان 2000 و 3400 سنة ضوئية ، على التوالي ، في منطقة بعيدة من مجرة درب التبانة.
وأوضح بيرين أن "المواد من السحابة الأولية لا يمكن أن تسقط مباشرة في نجم الرضيع ، لذلك فهي تهبط أولاً في قرص تراكم وتتحرك إلى الداخل فقط لتقع على النجم بعد أن تفقد زخمها الزاوي". "إن عملية نقل الزخم الزاوي ، إلى جانب تطور المجالات المغناطيسية ، تؤدي إلى إطلاق التدفقات الثنائية القطبية. تقوم هذه التدفقات الخارجية في نهاية المطاف بإزالة الظرف ، تاركة نجمًا حديثًا محاطًا بقرص تنامي. على مدى بضعة ملايين من السنين ، تم تراكم بقية المواد الموجودة على القرص ، تاركًا فقط النجم الشاب وراءه. "
وأضاف بيرين أن تلسكوب هابل الفضائي قدم "صورًا واضحة للغاية وغير غامضة للأقراص والتدفقات حول نجوم T Tauri" ، مما يؤكد النظريات حول تكوين النجوم مثل شمسنا. ولكن ، بسبب الندرة النسبية لنجوم Herbig Ae / Be ، كانت هذه البيانات الواضحة لتلك النجوم مفقودة حتى الآن ، على حد قوله.
اقترح علماء الفلك أن تتكون النجوم الضخمة جدًا من اصطدام نجمين أو أكثر ، أو في سحابة مضطربة على عكس قرص التنامي الدوامي. ومن المثير للاهتمام ، أن نجمًا ثالثًا تم تصويره في نفس الليلة من قبل غراهام وبيرين تبين أنهما نجمان شبيهان بالشمس بينهما شريط من الغاز والغبار بينهما ، ويبدوان بشكل مثير للريبة مثل نجم يلتقط مادة من الآخر.
يأمل غراهام في تصوير نجوم Herbig Ae / Be الضخمة لمعرفة ما إذا كان نموذج تكوين النجوم القياسي يمتد حتى النجوم الأكبر. تدين الصور التفصيلية لنجوم Herbig Ae / Be بقدر كبير إلى نظام نجمة دليل الليزر الجديد كما هو الحال مع مقياس الاستقطاب القريب من الأشعة تحت الحمراء الذي صممه Perrin وإضافته إلى كاميرا Berkeley Near Infrared (IRCAL) التي تم تركيبها بالفعل على التلسكوب.
قال بيرين: "بدون مقياس قطبي ، يحجب ضوء النجوم إلى حد كبير الهياكل المحيطة بها." "يفصل مقياس الاستقطاب ضوء النجوم غير المستقطب عن الضوء المستقطب المستقطب من الغبار المحيطي ، مما يزيد من إمكانية اكتشاف ذلك الغبار. الآن بعد أن طورنا هذه التقنية في Lick ، سيكون من الممكن مدها إلى تلسكوبات Keck التي يبلغ طولها 10 أمتار عندما يصبح نظام نجمة دليل الليزر هناك قيد التشغيل ".
يقسم المقياس المستقطب الضوء من الصورة إلى استقطابيها باستخدام نوع جديد من البلورة المقاومة للكسر مصنوع من الليثيوم والإيتريوم والفلور (LiYF4) ، وهو تحسن على بلورات الكالسيت المستخدمة حتى الآن.
تعمل العديد من المجموعات الأخرى على تطوير أشعة الليزر لاستخدامها كنجوم مرشدين ، لكن مجموعة ماكس كانت متقدمة على منافسيها منذ أن عرضت المفهوم لأول مرة في أوائل التسعينيات في ليفرمور. منذ ذلك الحين ، عملت هي وزملاؤها على إتقان الليزر والبرامج التي تسمح بمرآة - في حالة تلسكوب Lick 120 بوصة ، وهي مرآة ثانوية 3 بوصة داخل التلسكوب الرئيسي - ليتم ثنيها تمامًا لإزالة الوميض من النجوم.
ليزر 11 إلى 12 واط هو ليزر صبغ صوديوم يتم ضبطه على التردد الذي سيثير ذرات الصوديوم الباردة في الغلاف الجوي. يتم ضخ ليزر الصبغة بواسطة ليزر النيوديميوم YAG الأخضر ، وهو شقيق أكبر لمؤشرات الليزر المللي الخضراء المتاحة بسهولة.
قال جراهام: "إن السبب وراء قدرتنا الآن على القيام بالعلوم باستخدام نظام نجمة دليل الليزر هو أن موثوقيته وسهولة استخدامه قد تحسنت كثيرًا". "يفتح الليزر البصريات التكيفية لمجتمع أكبر بكثير."
وأضاف ماكس: "أعتقد أنها ستكون أداة قوة عاملة في Lick". "الليزر نفسه وأجهزة نظام البصريات التكيفية مستقرة جدًا وقوية جدًا. ما سيحدث الآن هو أن الناس سوف يفعلون علم الفلك معه ، وسوف يطورون تقنيات جديدة للملاحظة معه ، ويجربوه على أنواع جديدة من الأشياء. بالطريقة النموذجية ، سيأتي عالِم الفلك الجيد ويفعل أشياء بأدواتك التي لم تتخيلها أبدًا ".
اختبرت ماكس وزملاؤها نظام نجمة دليل ليزر متطابق في Keck Telescopes في هاواي ، لكنها ليست جاهزة للاستخدام الروتيني بعد.
قال ماكس: "Keck تستخدم نفس التكنولوجيا التي لدينا في Lick". أتوقع أن أرى هذه التقنية العامة مستخدمة في معظم التلسكوبات ، ولكن مع أنواع مختلفة من أشعة الليزر. يخترع الناس أنواعًا جديدة من أشعة الليزر يمينًا ويسارًا ، لذلك أعتقد أن اللعبة ستستقر. "
ينتسب مؤلفون آخرون لورقة العلوم ، بخلاف غراهام وبيرين وماكس وبنينغتون ، إلى مركز البصريات التكيفية التابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، والمركز في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز: مساعد الفلكي البحثي بول كالاس من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجيمس ب.لويد معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، دونالد ت. جافيل من مختبر جامعة كاليفورنيا سانتا كروز للبصريات التكيفية ، وإلينور ل. جيتس من مراصد جامعة كاليفورنيا / مرصد لعق.
تم تمويل الملاحظات وتطوير نجمة دليل الليزر من قبل مؤسسة العلوم الوطنية ووزارة الطاقة الأمريكية.
المصدر الأصلي: UC Berkeley News Release
