يكتشف تلسكوب ويب الفضائي “الوحش الأخضر” المخفي في عرض مذهل عالي الدقة للنجم المنفجر

ميزات غامضة تختبئ في ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة

تكشف الأجسام الموجودة في الفضاء عن جوانب مختلفة من تكوينها وسلوكها عند أطوال موجية مختلفة من الضوء. بقايا المستعر الأعظم ذات الكرسي A (Cas A) هي واحدة من أكثر الأجسام التي تمت دراستها جيدًا في درب التبانة عبر طيف الطول الموجي. ومع ذلك، لا تزال هناك أسرار مخبأة داخل بقايا النجم الممزقة.

يتم فتح أحدث الأدوات بواسطة واحدة من أحدث الأدوات الموجودة في مجموعة أدوات الباحثين، ناسا‘س تلسكوب جيمس ويب الفضائي– وقد أذهلت نظرة ويب الأخيرة في مجال الأشعة تحت الحمراء القريبة الباحثين.

تكشف صورة جديدة عالية الدقة من كاميرا NIRCam (كاميرا قريبة من الأشعة تحت الحمراء) التابعة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، عن تفاصيل معقدة لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Cas A)، وتُظهر القشرة المتوسعة من المواد التي تصطدم بالغاز الناتج عن النجم قبل انفجاره. . حقوق الصورة: NASA، ESA، CSA، STScI، داني ميليسافلجيفيك (جامعة بوردو)، إلسي دي لوزي (UGent)، تي تيميم (جامعة برينستون)

ويب يذهل وكالة ناسا بنظرة جديدة عالية الوضوح على النجم المنفجر

مثل زخرفة مستديرة لامعة جاهزة لوضعها في المكان المثالي على شجرة العطلات، تلمع بقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Cas A) في صورة جديدة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا.

كجزء من عطلات 2023 في البيت الأبيض، أطلقت السيدة الأولى للولايات المتحدة الدكتورة جيل بايدن أول تقويم مجيء للبيت الأبيض على الإطلاق. ولعرض “السحر والعجب والفرح” لموسم الأعياد، يحتفل الدكتور بايدن ووكالة ناسا بهذه الصورة الجديدة من ويب.

في حين أن كل شيء مشرق، فإن هذا المشهد ليس ليلة صامتة يضرب بها المثل. تعرض كاميرا Webb NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) لـ Cas A هذا الانفجار النجمي بدقة لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقًا بهذه الأطوال الموجية. يكشف هذا المظهر عالي الدقة عن تفاصيل معقدة للقشرة المتوسعة من المواد التي تصطدم بالغاز الذي أطلقه النجم قبل انفجاره.

يعد Cas A واحدًا من بقايا المستعرات الأعظم التي تمت دراستها جيدًا في كل الكون. على مر السنين، المراصد الأرضية والفضائية، بما في ذلك وكالة ناسا مرصد شاندرا للأشعة السينية, تلسكوب هابل الفضائي، ومتقاعد تلسكوب سبيتزر الفضائي لقد قاموا بتجميع صورة ذات أطوال موجية متعددة لبقايا الجسم.

ومع ذلك، دخل علماء الفلك الآن حقبة جديدة في دراسة Cas A. في أبريل 2023، تم اكتشاف جهاز Webb’s MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة). بدأ هذا الفصل، وكشف عن ميزات جديدة وغير متوقعة داخل الغلاف الداخلي لبقايا المستعر الأعظم. العديد من هذه الميزات غير مرئية في صورة NIRCam الجديدة، ويحقق علماء الفلك في السبب.

تسلط هذه الصورة الضوء على العديد من الميزات المثيرة للاهتمام لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A كما تظهر باستخدام كاميرا Webb’s NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة):
1. دقة NIRCam الرائعة قادرة على اكتشاف عقد صغيرة من الغاز، تتكون من الكبريت والأكسجين والأرجون والنيون من النجم نفسه. بعض خيوط الحطام صغيرة جدًا بحيث لا يمكن حلها حتى بواسطة ويب، مما يعني أنها قابلة للمقارنة أو أقل من 10 مليارات ميل (حوالي 100 وحدة فلكية). ويقول الباحثون إن هذا يمثل كيفية تحطم النجم مثل الزجاج عندما انفجر.
2. الثقوب الدائرية المرئية في صورة MIRI داخل Green Monster، وهي حلقة من الضوء الأخضر في التجويف الداخلي لـ Cas A، محددة بشكل خافت بانبعاث أبيض وأرجواني في صورة NIRCam – وهذا يمثل الغاز المتأين. ويعتقد الباحثون أن هذا يرجع إلى حطام المستعر الأعظم الذي يندفع عبر الغاز ويشكل الغاز الذي خلفه النجم قبل انفجاره.
3. هذا هو واحد من أصداء الضوء القليلة المرئية في صورة NIRCam لـ Cas A. ويحدث صدى الضوء عندما يصل الضوء من انفجار النجم منذ فترة طويلة، ويسخن، الغبار البعيد، الذي يتوهج عندما يبرد.
4. التقطت NIRCam صدى ضوئيًا معقدًا وكبيرًا بشكل خاص، أطلق عليه الباحثون اسم Baby Cas A. وهو يقع في الواقع على بعد حوالي 170 سنة ضوئية خلف بقايا المستعر الأعظم.
حقوق الصورة: NASA، ESA، CSA، STScI، داني ميليسافلجيفيك (جامعة بوردو)، إلسي دي لوزي (UGent)، تي تيميم (جامعة برينستون)

“مثل شظايا الزجاج”

ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي لأعيننا، لذلك يقوم معالجو الصور والعلماء بترجمة هذه الأطوال الموجية للضوء إلى ألوان مرئية. في هذه الصورة الأحدث لـ Cas A، تم تعيين الألوان لمرشحات مختلفة من NIRCam، ويشير كل من هذه الألوان إلى نشاط مختلف يحدث داخل الكائن.

للوهلة الأولى، قد تظهر صورة NIRCam أقل ألوانًا من صورة MIRI. ومع ذلك، فإن هذا يرجع ببساطة إلى الأطوال الموجية التي تبعث فيها المادة من الجسم ضوءها.

يقوم هذا الفيديو بجولة في صورة NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) الخاصة بـ Webb لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Cas A). تكتشف دقة NIRCam العالية عقدًا صغيرة من الغاز المتبقي من انفجار النجم، بالإضافة إلى أصداء الضوء المنتشرة عبر مجال الرؤية.

الألوان الأكثر وضوحًا في صورة ويب الجديدة هي الكتل الممثلة باللون البرتقالي الساطع والوردي الفاتح والتي تشكل القشرة الداخلية لبقايا المستعر الأعظم. يمكن لرؤية ويب الحادة أن تكتشف أصغر عقد من الغاز، المكونة من الكبريت والأكسجين والأرجون والنيون من النجم نفسه. يوجد في هذا الغاز خليط من الغبار والجزيئات، والتي ستصبح في النهاية مكونات للنجوم الجديدة وأنظمة الكواكب. بعض خيوط الحطام صغيرة جدًا بحيث لا يمكن حتى لويب حلها، مما يعني أنها قابلة للمقارنة أو أقل من 10 مليارات ميل (حوالي 100 وحدة فلكية). بالمقارنة، يمتد Cas A بأكمله على مسافة 10 سنوات ضوئية، أو 60 تريليون ميل.

وقال داني ميليسافليفيتش من جامعة بوردو، الذي يقود فريق البحث: “بفضل دقة NIRCam، يمكننا الآن أن نرى كيف تحطم النجم المحتضر تمامًا عندما انفجر، تاركًا خلفه خيوطًا تشبه شظايا الزجاج الصغيرة”. “إنه أمر لا يصدق حقًا بعد كل هذه السنوات من دراسة Cas A أن نتمكن الآن من حل تلك التفاصيل، التي تزودنا برؤية تحويلية حول كيفية انفجار هذا النجم.”

توفر هذه الصورة مقارنة جنبًا إلى جنب لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Cas A) كما تم التقاطها بواسطة كاميرا NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) و MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) التابعة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا.
للوهلة الأولى، تبدو صورة NIRCam الخاصة بـ Webb أقل ألوانًا من صورة MIRI بشكل عام، ومع ذلك، يرجع ذلك فقط إلى الأطوال الموجية التي تبعث فيها المادة من الجسم ضوءها. تظهر صورة NIRCam أكثر وضوحًا قليلاً من صورة MIRI نظرًا لزيادة دقتها.
تبدو أطراف الغلاف الداخلي الرئيسي، والتي ظهرت باللونين البرتقالي والأحمر الغامقين في صورة MIRI، مثل دخان من نار المخيم في صورة NIRCam. يشير هذا إلى المكان الذي تصطدم فيه موجة انفجار المستعر الأعظم بالمواد المحيطة بالنجم. الغبار الموجود في المادة المحيطة بالنجم بارد جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه مباشرة عند الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء، ولكنه يضيء في منتصف الأشعة تحت الحمراء.
كما لم تظهر في الصورة القريبة من الأشعة تحت الحمراء حلقة الضوء الأخضر في التجويف المركزي لـ Cas A والتي توهجت في منتصف الأشعة تحت الحمراء، والتي أطلق عليها فريق البحث اسم الوحش الأخضر. ومع ذلك، فإن الثقوب الدائرية المرئية في صورة MIRI داخل Green Monster، محددة بشكل خافت بانبعاث أبيض وأرجواني في صورة NIRCam.
حقوق الصورة: NASA، ESA، CSA، STScI، داني ميليسافلجيفيك (جامعة بوردو)، إلسي دي لوزي (UGent)، تي تيميم (جامعة برينستون)

الوحش الأخضر الخفي

عند مقارنة منظر Webb الجديد للأشعة تحت الحمراء القريبة لـ Cas A مع مشهد الأشعة تحت الحمراء الوسطى، فإن تجويفه الداخلي وقشرته الخارجية خاليان من الألوان بشكل غريب.

تبدو الآن أطراف الغلاف الداخلي الرئيسي، والتي ظهرت باللونين البرتقالي والأحمر الغامقين في صورة MIRI، وكأنها دخان من نار المخيم. يشير هذا إلى المكان الذي تصطدم فيه موجة انفجار المستعر الأعظم بالمواد المحيطة بالنجم. الغبار الموجود في المادة المحيطة بالنجم بارد جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه مباشرة عند الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء، ولكنه يضيء في منتصف الأشعة تحت الحمراء.

ويقول الباحثون إن اللون الأبيض هو ضوء من إشعاع السنكروترون، الذي ينبعث عبر الطيف الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء القريبة. يتم توليدها بواسطة جسيمات مشحونة تسير بسرعات عالية للغاية وتلتف حول خطوط المجال المغناطيسي. يظهر إشعاع السنكروترون أيضًا في الأصداف الشبيهة بالفقاعات في النصف السفلي من التجويف الداخلي.

يُظهر مقطع الفيديو المقرب هذا الموقع النسبي لبقايا المستعر الأعظم Cassiopeia A (Cas A) في السماء. يبدأ الأمر بصورة أرضية التقطها المصور الفلكي الراحل أكيرا فوجي. أثناء تكبيره لأجزاء أصغر من السماء، فإنه يتلاشى في صورة من Digital Sky Survey. وينتهي بالتلاشي المتقاطع في صورة Cas A من NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) الموجودة على تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، مع حدود إضافية من كاميرا ناسا. تلسكوب هابل الفضائي صورة.

كما لم تظهر في الصورة القريبة من الأشعة تحت الحمراء حلقة الضوء الأخضر في التجويف المركزي لـ Cas A والتي توهجت في منتصف الأشعة تحت الحمراء، والتي أطلق عليها فريق البحث اسم الوحش الأخضر. تم وصف هذه الميزة بأنها “يصعب فهمها” من قبل الباحثين عند إلقاء النظرة الأولى عليهم.

في حين أن اللون الأخضر للوحش الأخضر غير مرئي في NIRCam، فإن ما تبقى من الأشعة تحت الحمراء القريبة في تلك المنطقة يمكن أن يوفر نظرة ثاقبة لهذه الميزة الغامضة. تم تحديد الثقوب الدائرية المرئية في صورة MIRI بشكل خافت بانبعاث أبيض وأرجواني في صورة NIRCam – وهذا يمثل الغاز المتأين. ويعتقد الباحثون أن هذا يرجع إلى حطام المستعر الأعظم الذي يندفع عبر الغاز ويشكل الغاز الذي خلفه النجم قبل انفجاره.

تظهر هذه الصورة لبقايا المستعر الأعظم ذات الكرسي، والتي تم التقاطها بواسطة كاميرا Webb’s NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) أسهم البوصلة، وشريط المقياس، ومفتاح الألوان كمرجع.
تُظهر أسهم البوصلة الشمالية والشرقية اتجاه الصورة في السماء.
تم تحديد شريط المقياس بالسنوات الضوئية، وهي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة أرضية واحدة. (يستغرق الضوء 3 سنوات ليقطع مسافة مساوية لطول شريط المقياس). السنة الضوئية الواحدة تساوي حوالي 5.88 تريليون ميل أو 9.46 تريليون كيلومتر.
تُظهر هذه الصورة أطوال موجية غير مرئية من الأشعة تحت الحمراء القريبة والتي تمت ترجمتها إلى ألوان الضوء المرئي. يُظهر مفتاح اللون مرشحات NIRCam التي تم استخدامها عند جمع الضوء. لون كل اسم مرشح هو لون الضوء المرئي المستخدم لتمثيل ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي يمر عبر هذا المرشح.
حقوق الصورة: NASA، ESA، CSA، STScI، داني ميليسافلجيفيك (جامعة بوردو)، إلسي دي لوزي (UGent)، تي تيميم (جامعة برينستون)

بيبي كاس أ

لقد أذهل الباحثون أيضًا بميزة رائعة في الزاوية اليمنى السفلية من مجال رؤية NIRCam. إنهم يطلقون على تلك النقطة الكبيرة المخططة اسم Baby Cas A، لأنها تبدو وكأنها من نسل المستعر الأعظم الرئيسي.

هذا هو صدى الضوء، حيث وصل الضوء من انفجار النجم منذ فترة طويلة، ويعمل على تسخين الغبار البعيد، الذي يتوهج عندما يبرد. إن تعقيد نمط الغبار، والقرب الواضح لـ Baby Cas A من Cas A نفسه، يثير اهتمام الباحثين بشكل خاص. في الواقع، يقع Baby Cas A على بعد حوالي 170 سنة ضوئية خلف بقايا المستعر الأعظم.

هناك أيضًا العديد من أصداء الضوء الأصغر حجمًا المنتشرة في جميع أنحاء صورة ويب الجديدة.

تقع بقايا المستعر الأعظم Cas A على بعد 11000 سنة ضوئية في كوكبة ذات الكرسي. ويقدر أنه انفجر منذ حوالي 340 عامًا من وجهة نظرنا.

يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي المرصد الرائد لعلوم الفضاء في العالم. يعمل ويب على حل الألغاز في نظامنا الشمسي، ويتطلع إلى ما وراء العوالم البعيدة حول النجوم الأخرى، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا ومكاننا فيه. ويب هو برنامج دولي تقوده وكالة ناسا مع شركائها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الكندية.