چگونگی شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه

اخترشناسان با بررسی شمار زیادی از سامانه های ستاره ای چندگانه، به چگونگی فرایند شکل گیری آنها پی بردند.


سامانه های ستاره ای چندگانه همواره بخش عمده ای از داستان های علمی تخیلی را به خود اختصاص داده است. قهرمانان تلوتلوخوران در صحرای سوزان، به دنبال پناه گاهی می گرددند تا از گرمای سوختن سه خورشید آسمان در امان باشند. همچنان که آنها برای زنده ماندن به نزاع می پردازند،شاید قهرمان ما لحظه ای به سلسله وقایع نجومی که آنها را به این ورته کشانده ،بیاندیشد.

اخترشناسان در این زمینه چگونگی شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه به سرنخ هایی دست یافته اند.آنها با بهره گیری از ابر رادیو تلسکوپ آرایه ای (VLA) موسسه دانش ملی به تصویر برداری از شمار زیادی سامانه ستاره ای چندگانه پرداختند.این در حالی است که بسیاری از این سامانه ها در مراحل ابتدایی فرایند شکل گیری می باشند.

در حال حاضر دو نظریه چالش بر انگیز زیر ،در راس قرار دارند:

* پیش ستارگان و صفحات اطراف آنها قطعه کوچکی از صفحه ای بزرگ (اصلى) می باشند.

یا

* پیش ستارگان به طور مستقل شکل گرفته،سپس در دام گرانش یکدیگر گرفتار شده و در مداری متقابل(دوطرفه) قرار گرفته اند.

نمایی خیالی از فرایند شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه

در این تحقیقات، اخترشناسان به بررسی جرمی تحت عنوان L1551 IRS5 پرداختند. L1551 IRS5در فاصله 450 سال نوری از زمین خود از شمار زیادی اجرام پیش ستاره ای که توسط توده ای از گاز و غبار احاطه شده ، شکل گرفته است.تحقیقات نشان داد که صفحات مواد پیش ستاره ای با یکدیگر و با صفحه بزرگی که در حال شکل گیری از آن می باشند ، در یک راستا (ردیف) قرار دارند.این بدان معنا است که گزینه نخست صحیح تر است، همه آنها با هم شکل گرفته اند.

اما موضوع به این سادگی ها هم نیست.محققان دریافتند که ستاره جوان سومی با صفحه ای از ذرات غبار، با دو ستاره دیگر در یک راستا قرار ندارد.این احتمال می رود که ستاره سوم در دام گرانشی دو ستاره گرفتار شده است.به بیان دیگر سامانه های ستاره ای چندگانه هم می توانند با هم شکل گرفته باشند و یا از گرانش و جذب کردن ستارگان بوجود آمده باشند، به طوری که ستارگان یک به یک بواسطه گرانش یکدیگر را جذب کرده و در کنار هم قرار گرفته اند.

نتایج این تحقیقات که توسط ژرمی لیم از موسسه ستاره شناسی و اختر فیزیک آکادمی سینیکا (IAAAS) تایوان و شیگن هایسا تاکاکوآ از رصدخانه اخترشناسی ملی ژاپن(NRAO) انجام شده است، در دسامبر سال جاری میلادی در ژورنال اختر فیزیک به چاپ رسید

روش های نوین برای آشکار سازی ماده تاریک

اگرچه که ماده تاریک به طور مستقیم قابل مشاهده نیست،اما کیهان از دوره های نخستین خود تحت سیطره نیروی گرانش آن قرار داشته است.به تازگی دانشمندان موسسه اختر فیزیک مکس پلانک، روشی نوین برای آشکار سازی این پدیده اسرار آمیز ابداع نموده اند.




هنگامی که نور اجرام دور دست به سوی ما روانه می شود، مسیر حرکت شان در اثر مجاورت با گرانش سایر اجرام به میزان اندکی انحراف پیدا می کند.تاثیر این پدیده که خود مهر تاییدی بود بر نظریه گرانش آلبرت انیشتین، برای نخستین بار در سال 1919 به هنگام گذر نور ستارگان دور از نزدیکی سطح خورشید، مشاهده گردید.این خمیدگى باعث آشکار سازی انحراف تصاویر کهکشان های مشابه می شود .از قدرت این انحراف برای اندازه گیری میزان قدرت گرانش اجرام پیش زمینه و متعاقب آن جرم شان ،استفاده می شود.اگر اندازه گیری انحراف برای شمار زیادی از کهکشان های دور دست امکان پذیر باشد، می توان نقشه ای از تمام جرم پیش زمینه تهیه کرد.

با بهره گیری از این روش، تا کنون سنجش های دقیقی پیرامون جرم کهکشان های پیش زمینه و همچنین شماری از خوشه های کهکشانی صورت گرفته است. با این حال محدودیت های زیادی مانع پیشرفت کار می شوند، حتی با بزرگترین تلسکوپ های فضایی شمار اندکی از کهکشان های پیش زمینه را می توان دید، برای نمونه صد هزار کهکشان در ناحیه ای به وسعت ماه بدر در آسمان.در حال حاضر سنجش سیگنال های انحراف گرانشی دویست کهکشان تنها 0.2% از ماه بدر است،در نتیجه تصاویر حاصل بسیار تیره و غیر قابل پذیرش می باشند.برای نمونه فقط بزرگ ترین توده های مواد (خوشه های کهکشانی) در چنین نقشه هایی نمایان می شوند.علاوه بر این بسیاری از کهکشان های دور دست که انحراف شان اندازه گیری می شود، در مقابل شمار زیادی از توده های جرمی قرار گرفته اند و این امر بر گرانش آنها تاثیر می گذارد.در نتیجه برای بدست آوردن تصاویر دقیق از جرم ، نیاز به تعداد زیادی منبع در فواصل دور تر می باشد و این روش چندان هم کار آمد نیست.

دو دانشمند با نام های بن متکف و سایمون وایت از موسسه اختر فیزیک مکس پلانک نشان دادند که امواج رادیویی که از دوران اولیه کیهان-پیش از شکل گیری کهکشان- به سوی ما گسیل می شوند، می توانند منبع مورد نیاز را تامین کنند.

نمایی حقیقی از خوشه (توده) های ماده تاریک



در این روش اخترشناسان با بهره گیری از تلسکوپ های عظیم رادیویی به نقشه برداری از پرتو های هیدروژن پیش کهکشانی- که اندکی پس از انفجار بزررگ شکل گرفته و در همه جهات قابل مشاهده هستند- می پردازند.در این بین وجود ماده تاریک مانند حرکت موجی در استخر باعث انحراف پرتو ها شده ، موقعیت و کمیت آن نیز مشخص می گردد.

هیدروژن پیش کهکشانی دارای ساختار هایی با اندازه های مختلف- بسته‌ به کهکشان ها- می باشد و بیش از هزار ساختار در فاصله های مختلف در امتداد مسیر دید قرار دارد.از آنجا که ساختار های فواصل مختلف سیگنال هایی در طول موج خاصی ارسال می کنند، تلسکوپ های رادویی قادر به تفکیک آنها از یکدیگر می باشند. انحراف گرانشی این ساختار ها تلسکوپ های رادیویی را قادر می سازد تا تصاویری با وضوح بالا از توزیع جرم در کیهان تهیه کنند.

نیازی نیست تا منتظر داده های بی نظیر تلسکوپ های غولپیکر با بهره گیری از این روش باشیم.اما یکی از داغ تریم مباحث دانش فیزیک ، یافتن درکی بهتر پیرامون ماهیت ماده تاریک می باشد، پدیده اسرار آمیزی که سرعت گسترش کیهان را کند می کند.متکف و وایت بر این باورند که با نقشه برداری جرمی از بخش وسیعی از آسمان با استفاده از ابزاری مانند اسکا(SKA)، می توان به طور دقیق ویژگی های ماده تاریک را بررسی نمود، به طوری که میزان دقت این روش، ده بار از روش نقشه برداری انحراف گرانشی تصاویر مرئی کهکشان ها بیشتر است.

Ngc 6357 خوشه ای از ستارگان پر جرم در سحابى گسیلشى

تلسکوپ فضایی هابل نمایی از پرجرم ترین ستارگان کهکشان راه شیری را به تصویر کشید.این ستارگان متلعق به خوشه ای تحت عنوان Pismis 24 در قلب سحابی گسیلشی NGC 6357 می باشند. در حالی که پیش از این اخترشناسان گمان می کردند پر جرم ترین ستاره در کهکشان راه شیری در این ناحیه قرار دارد، یافته های جدید حاکی از آنند که این جرم متشکل از چندین ستاره می باشد.



سحابی گسیلشی،ابری است از ماده که در آن ستارگانی بسیار درخشان و سوزان جای دارند،نور این ستارگان در طیف فرابنفش باعث برانگیختگی اتم های گاز شده و در نتیجه نور نسبتا فراوانی از سحابی گسیل می شود.

تیمی از اخترشناسان به رهبری مایز آپلانایز از موسسه اخترفیزیک دو اندالوشیا اسپانیا با بهره گیری از دوربین پیشرفته نقشه برداری هابل نمایی از Pismis 24-1 را در آوریل سال 2006 میلادی به تصویر کشید.

خوشه ستاره ای کوچک Pismis 24 در مرکز سحابی گسیلشی عظیم NGC 6357 به فاصله 8000 سال نوری از زمین در صورت فلکى قوس قرار دارد.برخی از ستارگان این خوشه بسیار پر جرم بوده و از خود به شدت پرتو های فرابنفش گسیل می کنند.بزرگ ترین جرم در این تصویر Pismis 24-1 می باشد.در ابتدا این گونه تصور می شد که این ستاره 200 تا 300 برابر خورشید جرم دارد،این وِیژگی Pismis 24-1 را به عنوان پرجرم ترین ستاره کشف شده از سایر ستارگان (با 150برابر جرم خورشید)متمایز می ساخت.

همانطور که تصاویر با وضوح بسیار بالای هابل نشان داد که دو ستاره به دور یکدیگر در گردشند-دو تصویر سمت راست-دانشمندان تخمین می زنند که جرم هریک از آنها 100 برابر جرم خورشید می باشد.

از دید تلسکوپ فضایی هابلNGC 6357 نمایی حقیقی از ستارگان سحابی گسیلشی



علاوه بر این طیف نگاری هایی که توسط تلسکوپ های غولپیکر زمینی انجام شد،نشان داد که یکی از اجرامی که مدت ها به عنوان یک ستاره بزرگ تصور می شد، در واقع یک سیستم ستاره ای دوتایی است که ستارگان آن در فاصله ای بسیار نزدیک به دور یکدیگر در گردشند.این دو ستاره چنان به هم نزدیکند که حتی تلسکوپ فضایی هابل قادر تفکیک نمودن آنها نیست.این امر جرم Pismis 24-1 را به سه قسمت تقسیم می کند.

اگرچه این ستارگان از پرجرم ترین ستارگان کهکشان راه شیری می باشند، اما به خاطر کثرت این سامانه، ستارگان پرجرم بی مانند محسوب نمی شوند و تا کنون هیچ ستاره ای کشف نشده که از محدوده جرم ستاره ای کنونی فرار تر باشد و تئوری ها همچنان پا برجا خواهند بود.



حشقسسنغ.زخئ

پیش از این نیز،تصویر سحابی گسیلشی NGC 6357 برای نخستین بار توسط دوربین میدان دید باز سیاره ای 2 تلسکوپ فضایی هابل در آوریل سال 2002 میلادی گرفته شد.

به عقیده دانشمندان سحابی های گسیلشی در واقع زایشگاه ستاره ای هستند؛محلی که در حدود 100 هزار ستاره با اندازه ای برابر خورشید در آن متولد می شوند.گرانش بسیار زیاد، باعث می شود، ذرات گاز و غبار با هم برخورد کرده و جذب یکدیگر شوند،در طی میلیون ها سال با متراکم شدن این ذرات در دما و فشار بسیار زیاد،ستاره بو جود می آید و شروع به تابش می کند.

ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی

هیئت مدیره رصدخانه اروپای جنوبی (ESO) با آغاز مطالعات اخترشناسی دقیق با بهره گیری از ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی (ELT ) موافقت نمود. اگر همه چیز به خوبی پیش رود، این ابر تلسکوپ با آینه ای به قطر 42 متر به عنوان بزرگترین تلکسوپ جهان در طیف مرئی/فرو سرخ و با ارزش 800 میلیون یورو به بهره برداری خواهد رسید.




تحقیقات ابتدایی ساخت این پروژه به 57میلیون یورو بودجه نیاز دارد و ساخت آن می بایست در طی سه سال آغاز گردد.این ابر تلسکوپ با طراحی و ساختار منحصر به فرد خود انقلابی دیگر در ساخت تلسکوپ های غولپیکر زمینی ایجاد خواهد نمود.

ریچارد وید رئیس انجمن رصدخانه اروپای جنوبی می گوید:تصمیم ساخت و بهره برداری از ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی، نقطه عطفی در اخترشناسی اروپا می باشد.

کاترین سیزارسکی رئیس کل رصدخانه اروپای جنوبی در این باره می گوید:امروز روز بزرگی است، زیرا انجمن رصدخانه اروپای جنوبی به ما اجازه داد تا پیش رویم و مراحل نهایی طراحی پرچم دار تلسکوپ های اروپا را به پایان رسانیم.

از پایان سال گذشته تا کنون، رصدخانه اروپای جنوبی به همراه شمار زیادی از اخترشناسان و اختر فیزیک دانان جامعه اروپا به طراحی نسل جدیدی از تلسکوپ های غولپیکر برای نیمه دوم دهه آتی پرداخته اند و بیش از صد اختر شناس از سرتاسر اروپا از سال 2006 به منظور بررسی زمینه های مختلف از جمله برنامه ریزی، برآورد هزینه، قابلیت اجرایی، تعیین میزان ریسک و... به پروژه یاری می رسانند.



پروژه هم اکنون با سرعت زیادی در حال پیشرفت است، و این پیشروی مدیون مطالعاتی(مانند ESO OWL و EURO-50) است که در اروپا صورت گرفته و علاوه بر آن تحقیق و توسعه ای که با همکارى شمار زیادی از موسسات علمی و صنایع تکنولوژی پیشرفته اروپایی به منظور ایجاد فناوری مور نیاز این پروژه می باشد.

دو هفته پیش ، پروژه ساخت ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی E-ELT به عنوانی ایده ای مبترکانه از سوی رصد خانه اروپای جنوبی به طور مختصر با حضور بیش از دویست اخترشناس در کنفرانسی در مارسی مطرح گردید. استقبال و اشتیاق شرکت کنندگان در کنفرانس راه را برای اتخاذ تصمیم از جانب انجمن رصدخانه اروپایی جنوبی پیرامون فاز بعدی پروژه یعنی ‌شرح‌ ‌کامل جزئیات ساخت، هموار ساخت.

سیزارسکی می افزاید: پس از پایان سه سال مطالعه ابتدایی ساخت ، ما به طور دقیق از تمامی مراحل ساخت و هزینه های آن آگاهی خواهیم یافت.ما امیدواریم پس از پایان سه سال، ساخت تلسکوپ را آغاز کنیم و در نهایت در سال 2017 با اتمام پروژه ساخت و نصب ابزار ها ، از بزرگترین تلسکوپ زمینی بهره برداری کنیم.

در حال حاضر هزینه ساخت و بهره برداری از این ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی با آینه ای به قطر 42 متر و سایر امکانات ، در حدود 800 میلیون یورو بر آورد می شود.البته ساخت چنین تلسکوپی بدون مطالعه و بررسی روش های ساخت تلسکوپ های کنونی ممکن نخواهد بود.

نمایی خیالی از نمونه تکمیل شده ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ELT

آینه اصلی این تلسکوپ با قطری برابر 42 متر از 906 قطعه شش ضلعی به ابعاد 1.42 متر تشکیل شده است و قطر آینه ثانویه نیز برابر 6 متر می باشد.به منظور پیشگیری از تیرگی تصاویر اجرام ستاره ای که از آشفتگی جوی ناشی می شود، آینه هایی منطبق (سازگار) کننده در اپتیک اصلی تلسکوپ تعبیه خواهد شد.علاوه بر این، سومین آینه به قطر 4.2 متر، پرتو های نور را پس از تقویت‌(باز پخش‌ کردن‌) به سامانه تطبیق اپتیکی متشکل از دو آینه به قطر های 2.5 و 2.7 متر ، هدایت خواهد کرد.

آینه 2.5 متری با بیش از 5000 محرک و انعطاف پذیری بسیار بالا قادر خواهد بود هزاران بار در ثانیه شکل خود را تغییر دهد و آینه 2.7 متری به تصحیح‌ تصویر نهایی خواهد پرداخت.

نتیجه حاصل از همکاری این پنج آینه، تصویری شفاف با وضوحی بسیار بالا و بدون هیچ گونه ایبراهی(عدم‌ انطباق‌ کانونی) در میدان دید می باشد.



ابر تلسکوپ های غولپیکر در سرتاسر جهان، از اهمیت ویژه ای در اخترشناسی زمینی برخوردار هستند و با بررسی دقیق در زمینه های مختلف از جمله سیارات فراخورشیدی دور دست، نخستین اجرام کیهان، سیاه چاله های ابر پرجرم ، ماهیت و نحوه پراکندگی (توزیع) ماده تاریک و انرژی تاریک به عنوان حکمرانان کیهان، به طور بسیار گسترده دانش اخترفیزیک را ارتقا خواهند داد.

قرار گاه این تلسکوپ هنوز مشخص نشده است، اما با ادامه تحقیقات در سال 2008 میلادی تصمیم نهایی پیرامون تعیین مکان آن، اتخاذ خواهد شد.

توان جمع آوری نور ابر تلسکوپ غولپیکر زمینی ای ال تی با آینه ای به قطر 42 متر و اپتیک های منطبق کننده منحصر به فرد خود،در مقایسه با تلسکوپ های کنونی مانند تلسکوپ های 10 متری کک و یا تلسکوپ های 8.2 متری وی ال تی (VLT) صد بار بیشتر و دقیق تر خواهد بود.

کاترین سیزارسکی در پایان خاطر نشان کرد:بدین ترتیب عصر جدیدی در ستاره شناسی مرئی و فرو سرخ آغاز خواهد گردید.