الفلك

هل تستطيع التلسكوبات القائمة على الراديو إنتاج صور ضوئية مرئية؟

هل تستطيع التلسكوبات القائمة على الراديو إنتاج صور ضوئية مرئية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إنه سؤال بسيط إلى حد ما (على الأقل في ذهن الشخص العادي). هل يمكن للتلسكوب الراديوي الذي لا يحتوي على مرايا أو عدسات لالتقاط الضوء المرئي (للعين البشرية) أن يستمر في إنتاج صور مثل التلسكوب البصري مثل هابل؟ أنا أتحدث فقط عن ضوء ROYGBIV (بدون الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة فوق البنفسجية).


هل يمكن للتلسكوب الراديوي الذي لا يحتوي على مرايا أو عدسات لالتقاط الضوء المرئي (للعين البشرية) أن يستمر في إنتاج صور مثل التلسكوب البصري مثل هابل؟

بالطبع ، إما عن طريق اللون الخاطئ أو اللون الزائف. ترسم صورة راديو ملونة خاطئة ترددات مختلفة (عادة ثلاثة) في صورة راديو متعددة الأطياف إلى الألوان المرئية. ترسم صورة راديوية ذات ألوان زائفة شدة مختلفة في صورة راديوية ذات طيف واحد باللون الرمادي إلى الألوان المرئية. تُستخدم نفس التقنيات أيضًا في صور جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والميكروويف. لا يمكننا أن نرى في تلك الترددات ، لذلك يجب عمل شيء للصور الملتقطة لجعلها مرئية لنا.


إذا كان السؤال هو ما إذا كان يمكن استخدام تلسكوب لاسلكي لالتقاط الضوء المرئي ، فإن الإجابة هي لا. سأبدأ مع المتلقي. إنه مصمم لالتقاط إشعاع طويل الموجة. سيكون للفوتونات في الطيف المرئي تأثير ضئيل ، إن وجد ، على مستقبل التلسكوب الراديوي.

تم توضيح مشكلة أكبر مع بعض التلسكوبات الراديوية أدناه.


المصدر: https://en.wikipedia.org/wiki/Haystack_Observatory

ما ورد أعلاه هو تلسكوب راديو Haystack في مرصد Haystack في Westford ، ماساتشوستس. يحمي الرادوم التلسكوب من الطقس ، لكنه يخفي أيضًا الهوائي عن الضوء البصري. يُظهر زوجان من التلسكوبات الراديوية الأخرى في مرصد Haystack مشكلة أخرى:


المصدر: https://en.wikipedia.org/wiki/Haystack_Observatory

يتكون هوائي التلسكوب السمت الثابت في المقدمة وهوائي التلسكوب المتحرك بالكامل في الخلفية من شبكة سلكية ، مما يجعلهما يرى من خلال الجزء المرئي من الطيف. هذا البناء الشبكي السلكي شائع جدًا لهوائيات الراديو ذات الطول الموجي الطويل لأنه يسمح للرياح بالانتشار خلالها. من المرجح أن تكون الهوائيات الراديوية ذات الطول الموجي الأقصر صلبة ، لكنها غالبًا ما تكون مطلية.

شبكة سلكية بأسلاك مفصولة بالسنتيمترات تكون شديدة النعومة لموجة راديوية بطول متر ، حيث أن السطح الصلب أملس عند مستوى المليمتر إلى موجة لاسلكية طويلة. سطح مع خشونة مقياس ملليمتر من شأنه أن يجعل المرآة البصرية رديئة للغاية. لا يوجد سبب لجعل هوائي التلسكوب الراديوي سلسًا للجزء المرئي من الطيف ، وهناك عدة ملايين من الأسباب (أي ملايين الدولارات) لعدم القيام بذلك.


فيما يلي صور تم إنتاجها باستخدام موجات الراديو في RGB ، لكنها غير دقيقة التردد. نعم ، يمكن للتلسكوبات الراديوية أن تنتج صورًا… لا ، أجهزة الراديو ليست في النطاق المرئي ، وإلا فإن جهاز الاتصال اللاسلكي سوف يتوهج مثل المصباح عندما ينقل المعلومات. لا ، لا يلتقط هوائي الراديو الفوتونات كهربائياً ويتم قياس تغير الفولتية ، حيث يمكن فقط أن تصبح ساخنة وتعطل من الضوء.

السؤال محير .. يجب أن تقرأ عن طاقة الطيف الكهرومغناطيسي !!! انه سهل!! إنه مصدر جميع بيانات ودراسات علم الفلك التي تم جمعها. إنه مثل الطرح والقسمة في الرياضيات ، الطيف الكهرومغناطيسي أساسي. إذا قمت بخلط الفوتونات وموجات الراديو ، فهذا يشبه المزج بين عمليات الطرح والقسمة.

الفقاعات هنا عبارة عن بقايا مستعر أعظم ، على اليمين توجد مجرة ​​راديوية.

الألوان هنا من الأحمر إلى الأخضر بناءً على الطول الحقيقي لموجة الراديو وفقًا للباحث ، ومع ذلك أعتقد أنها مجموعة من الصور المتعددة لفترات الراديو المختلفة. المصدر 70-230 ميجا هرتز = 1.2 متر إلى 4 متر

https://www.ted.com/talks/natasha_hurley_walker_how_radio_telescopes_show_us_unseen_galaxies


الجواب إما "لا ، بالطبع لا" ، أو "نعم ، بالمعنى المرضي". يلتقط "التلسكوب" الراديوي الفوتونات القادرة على إحداث استجابات كهرومغناطيسية في المعدن - أي الجهد المستحث الناجم عن مجال E-M. الاحتمالات الإحصائية لفوتون ذي مدى مرئي يسبب إشارة مستحثة لمستوى يمكن اكتشافه في هوائي معدني صغيرة بشكل يبعث على السخرية.


هل تستطيع التلسكوبات القائمة على الراديو إنتاج صور ضوئية مرئية؟ - الفلك

مذياع: موجات الراديو لها أطول موجات في الطيف الكهرومغناطيسي. يمكن أن تتراوح هذه الموجات من أقل من سنتيمتر واحد إلى أكبر من 100 متر (وهذا أكبر من حجم ملعب كرة قدم). طاقة الموجات الراديوية أقل بكثير من طاقة الأنواع الأخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي. يمكن لموجات الراديو أن تنقل الموسيقى إلى الراديو وتحمل إشارات للتلفزيون والهاتف الخلوي.

الميكروويف: تحتوي الموجات الدقيقة على أطوال موجية يمكن قياسها بالسنتيمتر. أفران الميكروويف الأطول ، الأقرب إلى قدم في الطول ، هي الموجات التي يمكنها تسخين الطعام في فرن الميكروويف. تعد الموجات الدقيقة جيدة لنقل المعلومات من مكان إلى آخر لأن طاقة الميكروويف يمكنها اختراق الضباب والأمطار الخفيفة والثلج والسحب والدخان. يمكن استخدام الموجات الدقيقة القصيرة ، التي يبلغ طولها بضع بوصات فقط ، للرادار مثل رادار دوبلر في تنبؤات الطقس.

الأشعة تحت الحمراء: يقع ضوء الأشعة تحت الحمراء بين الأجزاء المرئية والميكروية من الطيف الكهرومغناطيسي وله نطاق من الأطوال الموجية ، تمامًا مثل الضوء المرئي له أطوال موجية تتراوح من الضوء الأحمر إلى البنفسجي. ضوء "الأشعة تحت الحمراء القريبة" هو الأقرب في الطول الموجي للضوء المرئي و "الأشعة تحت الحمراء البعيدة" أقرب إلى منطقة الميكروويف من الطيف الكهرومغناطيسي. الأطول والأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة تكون بحجم رأس الدبوس والأقصر ، القريبة من الأشعة تحت الحمراء هي بحجم الخلايا المجهرية. نتعرض للأشعة تحت الحمراء البعيدة كل يوم على شكل حرارة نشعر بها من أشعة الشمس أو النار أو الرصيف الدافئ. أقصر. الموجات القريبة من الأشعة تحت الحمراء ليست ساخنة ولا يمكن الشعور بها. هذه الأطوال الموجية الأقصر هي التي يستخدمها جهاز التحكم عن بعد الخاص بالتلفزيون.

مرئي: عادة ما تجعل كلمة ضوء المرء يفكر في ألوان قوس قزح أو ضوء الشمس أو المصباح. هذا الضوء ، مع ذلك ، هو نوع واحد فقط من الإشعاع الكهرومغناطيسي. يأتي الإشعاع الكهرومغناطيسي في مجموعة من الطاقات ، تُعرف باسم الطيف الكهرومغناطيسي. يتكون الطيف من إشعاع مثل أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والمرئية. الأشعة تحت الحمراء والراديو.

فوق بنفسجي: الأشعة فوق البنفسجية لها أطوال موجية أقصر من الضوء المرئي. على الرغم من أن هذه الموجات غير مرئية للعين البشرية. يمكن لبعض الحشرات ، مثل النحل ، رؤيتها. تبعث شمسنا الضوء بجميع الأطوال الموجية المختلفة في الطيف الكهرومغناطيسي. لكن الموجات فوق البنفسجية هي المسؤولة عن التسبب في حروق الشمس لدينا.

على الرغم من أن بعض الموجات فوق البنفسجية القادمة من الشمس تخترق الغلاف الجوي للأرض ، إلا أن معظمها ممنوع من الدخول بواسطة غازات مختلفة مثل الأوزون. بعض أيام. تمر المزيد من الموجات فوق البنفسجية عبر غلافنا الجوي. طور العلماء مؤشرًا للأشعة فوق البنفسجية لمساعدة الناس على حماية أنفسهم من هذه الموجات فوق البنفسجية الضارة.

الأشعة السينية: الضوء هو نتيجة ثانوية للاهتزاز المستمر ، الاهتزاز ، الضربات القوية لكل المادة. تم اكتشاف شكل جديد من الإشعاع في عام 1895 بواسطة الفيزيائي الألماني فيلهلم رونتجن. أطلق عليها اسم الأشعة السينية للدلالة على طبيعتها غير المعروفة. كان لهذا الإشعاع الغامض القدرة على المرور عبر العديد من المواد التي تمتص الضوء المرئي. تنتج درجات الحرارة العالية جدًا (ملايين الدرجات المئوية) أشعة سينية. تتراوح طاقات فوتونات الأشعة السينية من مئات إلى آلاف المرات أعلى من طاقة الفوتونات الضوئية. الغلاف الجوي للأرض سميك بدرجة كافية بحيث لا تستطيع أي أشعة سينية اختراق الفضاء الخارجي على طول الطريق إلى سطح الأرض.


هل تستطيع التلسكوبات القائمة على الراديو إنتاج صور ضوئية مرئية؟ - الفلك

عندما ينظر المرء إلى سديم من خلال تلسكوب هواة ، فهل تظهر الألوان على الإطلاق أم أن الصورة بالأبيض والأسود فقط؟ ما هو حجم الفتحة المطلوبة لرؤية اللون؟

أحيانًا تكون الألوان التي تراها في الصور الفلكية مضللة - فهي في الواقع ليست الألوان التي قد تراها بعينك ، ولكنها تمثل أطوال موجية مختلفة من الضوء تم دمجها لإنتاج الصورة. عندما تفكر في الأمر ، هذا هو بالضبط ما تمثله الألوان التي نراها بأعيننا في الواقع: كل لون في قوس قزح هو ضوء بطول موجة مختلف قليلاً ، مع الضوء الأزرق الذي له أقصر طول موجي (أو أعلى طاقة) والضوء الأحمر له الأطول الطول الموجي (أو أدنى طاقة).

دعنا نوضح بمثال. ألقِ نظرة على هذه الصورة الجميلة التي التقطت في مرصد سيرو تولولو لسديم كارينا (الائتمان: ناثان سميث ، جامعة مينيسوتا / NOAO / AURA / NSF). إذا نظرت بجدية ، يمكنك رؤية ثلاثة ألوان أساسية في الصورة: الأحمر والأزرق والأخضر (كل الألوان الأخرى عبارة عن مجموعات من هذه الألوان). هذه الألوان الثلاثة ليست ما قد تراه مع تلسكوب بصري قوي ، لكنها تمثل الانبعاث من ثلاثة جزيئات مختلفة: الأكسجين والهيدروجين والكبريت.

تلسكوب بصري قوي "يرى" نفس السديم كما في هذه الصورة (المصدر: NOAO / AURA / NSF). هنا الأحمر هو كما تراه بعينيك ، ويأتي من الأكسجين الموجود في السديم.

لذلك لا تدع اللون في الصورة الفلكية يخدعك! غالبًا ما يكون موجودًا لمساعدتك على فهم تفاصيل الصورة بشكل أفضل ، لكنه لا يمثل المظهر الحقيقي للكائن.

لحسن الحظ ، فإن القدرة على اكتشاف الألوان باستخدام تلسكوب هواة لا تعتمد على حجم الفتحة إذا تمكنت من حل الكائن ، فسترى لونه (عليك أن تأخذ الغلاف الجوي في الاعتبار ، رغم ذلك).

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 18 يوليو 2015.

عن المؤلف

كريستين سبيكنز

كريستين تدرس ديناميكيات المجرات وما يمكن أن تعلمنا إياه عن المادة المظلمة في الكون. حصلت على درجة الدكتوراه من جامعة كورنيل في أغسطس 2005 ، وكانت زميلة ما بعد الدكتوراه في جامعة روتجرز في جامعة روتجرز من 2005 إلى 2008 ، وهي الآن عضو هيئة تدريس في الكلية العسكرية الملكية في كندا وجامعة كوينز.


نظرة ثاقبة في المستقبل

يوفر هذا النوع من الاكتشاف فرصة عظيمة لمعرفة مكونات الكواكب الخارجية. التحليل الطيفي هو المفتاح: كل مادة كيميائية لها بصمة طيفية خاصة بها تسمح لعلماء الفلك بقياس التراكيب الكيميائية - ومنطقة الأشعة فوق البنفسجية من الطيف حساسة ومفيدة بشكل خاص لهذا الغرض. استخدم هابل هذه الميزات القوية للأشعة فوق البنفسجية للكشف عن وجود الهيدروجين والمغنيسيوم والحديد والسيليكون والمواد الكيميائية الأخرى في الغلاف الجوي للعديد من الكواكب الخارجية الساخنة على غرار كوكب المشتري.

مصيرنا النهائي: انهار نجم قزم أبيض من لون أحمر عملاق ، محاطًا ببقايا كواكبه الداخلية. جي بيكون / ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية

يعد فقدان الغلاف الجوي لهذه الكواكب الخارجية بمثابة معاينة للمصير النهائي للأرض ، عندما تصبح الشمس نجمًا عملاقًا أحمر في غضون أربعة مليارات سنة تقريبًا. عندما تبدأ الشمس في استنفاد الهيدروجين من لبها وتبدأ في حرق الهيليوم ، سوف تنتفخ وتصبح أكثر سخونة وإشراقًا ، وتبتلع الأرض والكواكب الداخلية. بمجرد استنفاد وقودها النووي ، سوف تنهار إلى نجم قزم أبيض - بحجم الأرض تقريبًا ، وتحيط به بقايا نظامنا الشمسي.

أظهر التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية هابل للنجوم القزمة البيضاء أن العديد منها يتعرض للقصف المستمر بواسطة كويكبات تغذي النجوم بمواد صخرية. تسمح لنا هذه الملاحظات بمعرفة أنواع الصخور الموجودة في أنظمة الكواكب المنقرضة والتي ربما كانت ذات يوم مشابهة جدًا لنظامنا الشمسي.

الظهور في الأشعة فوق البنفسجية للشفق القطبي على جانيميد. ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية

في الآونة الأخيرة والأقرب إلى المنزل ، تكشف صور الأشعة فوق البنفسجية عن الشفق حول جانيميد ، أكبر أقمار كوكب المشتري. تمامًا كما هو الحال مع أدوات Earth الشفق القطبي و أستراليا (الأضواء الشمالية والجنوبية) ، يتغير الشفق القطبي لغانيميد باستمرار مع تأثير المجال المغناطيسي لكوكب المشتري. التقط تلسكوب هابل التغيرات في الشفق الناجم عن وجود محيط من المياه المالحة الجوفية على جانيميد - وهو محيط ربما يحتوي على كمية من المياه أكثر من جميع محيطات الأرض مجتمعة وقد توفر موطنًا للحياة.

واصل هابل مهمته إلى ما بعد انتهاء عمره الأصلي المخطط له. لقد قام بعمل أكثر من مليون ملاحظة ويولد حوالي عشرة تيرابايت من البيانات الجديدة كل عام. الخطة الحالية هي أن تعمل بعد عام 2020 ، للسماح ببعض التداخل مع استبدالها ، المشروع المشترك بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية ، تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST).

للأسف بالنسبة لعلم الفلك فوق البنفسجي ، سيعمل JWST في الغالب في الأشعة تحت الحمراء ولا يحتوي على أدوات للأشعة فوق البنفسجية. هذا يترك العديد من علماء الفلك حريصين على رؤية خليفة لتلسكوب هابل الذي سيواصل عمله الفريد في الأشعة فوق البنفسجية ، والتي أضافت الكثير لفهم الإنسان من خلال العمل بما يتجاوز ما يمكننا رؤيته.


الشرح: علم الفلك الراديوي

يتلقى ستيفن تينغاي تمويلًا بحثيًا من مجلس البحوث الأسترالي ، والحكومة الأسترالية ، وحكومة أستراليا الغربية.

شركاء

تقدم جامعة كيرتن التمويل كعضو في The Conversation AU.

تتلقى The Conversation UK التمويل من هذه المنظمات

لطالما كان للبشر تقارب عميق مع سماء الليل.

على مدى آلاف السنين ، أرشدتنا النجوم في رحلاتنا ، وقدمت لوحة كبيرة لقصص الأساطير العظيمة واستحضرت إحساسًا بالدهشة دفعنا إلى التساؤل وفهم مكاننا في الكون. تتكرر التجربة الإنسانية مع سماء الليل عبر الثقافات ، مما يمثل محكًا هامًا في تراثنا المشترك.

بالنسبة لمعظم الوجود البشري ، استخدمنا أعيننا المجردة لاستكشاف الكون. العين عبارة عن تلسكوب مذهل ذاتي التجميع ، يتكون من عدسة يبلغ قطرها حوالي 5 مم ، ووقت تعرض يبلغ حوالي 1/15 من الثانية ، ومرشح يمرر أطوال موجية من الإشعاع الكهرومغناطيسي بين 400 و 700 نانومتر.

هذا النطاق من الطول الموجي ، المعروف باسم الضوء المرئي ، هو الذي يعرفه معظم الناس بشكل طبيعي من خلال دراسة علم الفلك. ولكن ، كما يوضح الرسم البياني التالي ، لا يشكل الضوء المرئي سوى جزء ضئيل من إجمالي الطيف الكهرومغناطيسي.

الطيف الكهرومغناطيسي الكامل ، يوضح النسبة الصغيرة التي يمكن الوصول إليها في الأطوال الموجية المرئية. فوردهام9-4

قضيت مسيرتي في دراسة علم الفلك الراديوي. أهتم بالضوء "غير المرئي" بأطوال موجية أكبر بكثير من الضوء المرئي - كما هو موضح في أقصى اليمين في الشكل أعلاه.

تنتج الأجسام الموجودة في الكون ، مثل المجرات والنجوم ، ضوءًا يمتد على كامل الطيف الكهرومغناطيسي. يكشف كل جزء من الطيف شيئًا مختلفًا عن فيزياء الأشياء.

تأمل الصورتين أدناه لنفس البقعة من السماء ، المتمركزة على مجرة. تم التقاط الصورة على اليسار بواسطة تلسكوب بأطوال موجية مرئية. الصورة على اليمين هي نفسها ، ولكن مع صورة راديو موضوعة في الأعلى.

في هذه الصورة ، تم اختيار اللون الأحمر لتمثيل انبعاث الراديو. تم دمج الصور والتعليق عليها بواسطة المؤلف. Digitized Sky Survey & amp Dr Emil Lenc (جامعة سيدني)

تكشف صورة الضوء المرئي عن الانبعاث الناتج عن النجوم في المجرة ، نتيجة ارتداد الذرات الساخنة في الطبقات الخارجية من الغلاف الجوي النجمي.

هذه فيزياء لطيفة نوعًا ما.

في تناقض صارخ ، تُظهر صورة الراديو بالونات ضخمة تمتد إلى ما وراء حدود المجرة كما تُرى في الضوء المرئي. ينتج انبعاث الراديو عن التفاعلات بين الإلكترونات السريعة والمجالات المغناطيسية.

من أين تأتي هذه المواد التي ينبعث منها الراديو؟ يوجد في قلب المجرة ثقب أسود هائل ، ربما يكون كتلته أكبر بمئات الملايين من المرات من شمسنا. في عملية جذب المواد من بيئتها والتهامها ، يقوم الثقب الأسود بإخراج بعض المواد في نفاثات تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

يمكن رؤية النفاثات في صورة الراديو التي تربط المجرة بـ "النقاط الساخنة" ، حيث تصطدم النفاثات بالبيئة بين المجرات. هذا أبعد ما يكون عن اللطف ، حيث يكشف عن بعض الفيزياء الأكثر تطرفًا المعروفة في الكون.

لذلك تكشف التلسكوبات الراديوية عن معلومات مختلفة تمامًا عن تلك التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوبات الضوء المرئي. يمكن قول الشيء نفسه عن تلسكوبات أشعة جاما والأشعة السينية ، عند نهاية الطول الموجي القصير للطيف الكهرومغناطيسي.

لتجميع صورة كاملة لفيزياء الكون والأشياء الموجودة فيه ، يحتاج علماء الفلك إلى جمع كل هذه المعلومات.

بالنسبة للأدوات التي يستخدمها علماء الفلك ، فإن جميع التلسكوبات تعمل من خلال نفس المبادئ بشكل أساسي. غالبًا ما يستخدم الضوء المرئي والتلسكوبات الراديوية مرايا (مصنوعة من الزجاج والمعدن ، على التوالي) لتركيز الإشعاع على كاشف ، كما هو موضح أدناه.

التلسكوب الأنجلو-أسترالي ، إلى اليسار ، يعمل في نطاق الطول الموجي المرئي. يعمل تلسكوب باركس الراديوي ، إلى اليمين ، في نطاق الطول الموجي الراديوي. يستخدم كلا التلسكوبين مرايا لتركيز الإشعاع المتجمع على كاشف. تم دمج الصور وتعليقها بواسطة المؤلف. المرصد الفلكي الأسترالي (يسار) وصورة السيد جون سركيسيان ، ATNF (يمين).

نظرًا لأنه من الممكن بناء تلسكوبات راديوية شديدة الحساسية ولأن الانبعاثات الراديوية من الأجرام السماوية غالبًا ما تكون قوية ، يمكن لعلماء الفلك الراديوي دراسة الكائنات على مدار تاريخ الكون بأكمله ، والنظر إلى الوراء في الزمن تقريبًا طوال طريق العودة إلى الانفجار العظيم.

يمكن لعلماء الفلك الراديوي الكشف مباشرة عن بقايا الإشعاع من الانفجار العظيم ، والمعروف باسم الخلفية الكونية الميكروية (CMB). نشأ إشعاع CMB بعد 300000 عام فقط من الانفجار العظيم ويشكل اكتشافه جزءًا كبيرًا من الدليل على أن الكون نشأ في الانفجار العظيم.

هذه إحدى الطرق العديدة التي يواصل بها علم الفلك الراديوي مساعدتنا في اكتشاف وفهم هدفنا في الكون.


في الصميم

الأسئلة الرئيسية

  • كيف تنهار سحب الغاز والغبار لتشكل النجوم؟
  • لماذا تتكون معظم النجوم في مجموعات؟
  • بالضبط كيف تتشكل أنظمة الكواكب؟
  • كيف تتطور النجوم وتطلق العناصر الثقيلة التي تنتجها مرة أخرى في الفضاء لإعادة تدويرها إلى أجيال جديدة من النجوم والكواكب؟

دور ويب في الإجابة على هذه الأسئلة

صورة سبيتزر بالأشعة تحت الحمراء لمنطقة تشكل النجوم. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

لكشف ولادة النجوم والكواكب وتطورها المبكر ، نحتاج إلى أن نكون قادرين على النظر إلى قلوب نوى السحب الكثيفة والمغبرة حيث يبدأ تشكل النجوم. لا يمكن ملاحظة هذه المناطق عند أطوال موجات الضوء المرئي لأن الغبار سيجعل هذه المناطق معتمة ويجب ملاحظتها عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

يمكن اعتبار النجوم ، مثل شمسنا ، "جسيمات أساسية" للكون ، تمامًا مثل الذرات "جسيمات أساسية" للمادة. تشكل مجموعات النجوم المجرات ، بينما تنشأ الكواكب والحياة في النهاية حول النجوم. على الرغم من أن النجوم كانت الموضوع الرئيسي لعلم الفلك لآلاف السنين ، فقد بدأنا في فهمها بالتفصيل فقط في الآونة الأخيرة من خلال ظهور التلسكوبات وأجهزة الكمبيوتر القوية.

قبل مائة عام ، لم يكن العلماء يعرفون أن النجوم تعمل عن طريق الاندماج النووي ، وقبل 50 عامًا لم يعرفوا أن النجوم تتشكل باستمرار في الكون. لا يزال الباحثون لا يعرفون تفاصيل كيفية انهيار سحب الغاز والغبار لتشكيل النجوم ، أو لماذا تتشكل معظم النجوم في مجموعات ، أو بالضبط كيف تتشكل أنظمة الكواكب. تتفاعل النجوم الفتية في منطقة تشكل النجوم مع بعضها البعض بطرق معقدة. لا يزال يتعين تحديد تفاصيل كيفية تطورها وإطلاق العناصر الثقيلة التي تنتجها في الفضاء لإعادة تدويرها إلى أجيال جديدة من النجوم والكواكب من خلال مزيج من المراقبة والنظرية.

مراحل تكوين النظام الشمسي. الائتمان: شو وآخرون. 1987

يتم توضيح مراحل تكوين النظام الشمسي إلى اليمين: بدءًا من النجم الأولي المضمن في سحابة غازية (أعلى يسار الرسم التخطيطي) ، إلى نجم مبكر بقرص نجمي (أعلى اليمين) ، إلى نجم محاط بـ "كواكب صغيرة" صغيرة. التي بدأت تتجمع معًا (أسفل اليسار) في نظام شمسي مثل نظامنا اليوم.

أدى الاكتشاف المستمر لأنظمة كوكبية جديدة وغير عادية إلى جعل العلماء يعيدون التفكير في أفكارهم ونظرياتهم حول كيفية تشكل الكواكب. يدرك العلماء أنه للحصول على فهم أفضل لكيفية تشكل الكواكب ، فإنهم بحاجة إلى المزيد من الملاحظات حول الكواكب حول النجوم الفتية ، والمزيد من الملاحظات حول بقايا الحطام حول النجوم ، والتي يمكن أن تتجمع وتشكل الكواكب.


أصول انفجار الراديو السريع

يقول فونج: "نحن نعلم أن انفجارات أشعة جاما الطويلة والمستعرات الأعظمية فائقة السطوع تنشأ على الأرجح من نجوم شابة ضخمة جدًا". "حقيقة أننا لا نجد أن FRBs مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بألمع مناطق الأذرع الحلزونية ، ومضيفيها بشكل عام ، يعني أنه يمكننا استبعاد وجود ارتباط قوي بدفعات أشعة غاما الطويلة وأنواع معينة من المستعرات الأعظمية."

انفجارات أشعة غاما القصيرة - الومضات عالية الطاقة من اندماجات النجوم النيوترونية التي تدوم لبضعة أجزاء من الألف من الثانية - من غير المرجح أن تكون مصدر FRBs. عادة ما تحدث عمليات اندماج النجوم النيوترونية في ضواحي المجرات ، بعيدًا عن الأذرع الحلزونية حيث توجد في الغالب FRBs.

من ناحية أخرى ، قد تكون المستعرات الأعظمية المنهارة الأساسية للنجوم متوسطة الحجم مصدرًا أكثر احتمالًا لـ FRB. من المرجح أن تكون مثل هذه النجوم في منطقة أكثر خفوتًا داخل الأذرع الحلزونية - وهو بالضبط نوع المنطقة التي تم العثور فيها على FRBs.

مصدر FRB محتمل آخر هو المغناطيسية، النجوم النيوترونية ذات المجالات المغناطيسية القوية للغاية. في الواقع ، تم تأكيد هذا الشك مؤخرًا بالنسبة لـ FRB الذي تم اكتشافه في مجرتنا العام الماضي ، والذي تم إرجاعه إلى نجم مغناطيسي. ومع ذلك ، فمن الممكن أن تقوم أنواع مختلفة من المصادر بعمل إشارات FRB مماثلة ، لذلك قد يتم اكتشاف مصادر جديدة للدفقات الراديوية.

شامي تشاترجي (جامعة كورنيل) ، الذي لم يشارك في الدراسة ، متحمس بشأن النتائج. يقول إنه يمكن لعلماء الفلك الآن البدء في البحث عن الاتجاهات: "هل جميع FRBs مرتبطة بتكوين النجوم؟ فقط البعض منهم؟ ويضيف أن هذه خطوة كبيرة للأمام ، "على الرغم من أننا ما زلنا نتعامل مع أعداد صغيرة من المصادر حتى الآن ، وهناك حاجة إلى العديد من عمليات الكشف هذه قبل أن نحصل على صورة نهائية".

يوافق دنكان لوريمر (جامعة وست فرجينيا) ، مكتشف أول FRB الذي لم يشارك أيضًا في الدراسة. "من المسلم به أن العينة صغيرة جدًا ، لكن الإشارات من نقطة العمل هذه لصالح أصل نجم نيوتروني ، بما يتوافق مع FRBs القادمة من النجوم المغناطيسية في هذه المجرات" ، كما يقول. "هذه الدراسة مثيرة للإعجاب للغاية وتعطي خارطة طريق واضحة لما سيكون ممكنًا مع عدد أكبر من الأشياء التي ستظهر بلا شك في السنوات القليلة المقبلة."


تكوينات VLASS

شكل "Y" الأيقوني لـ VLA له وظيفة محددة. كلما كانت المصفوفة أوسع ، كانت عينها أكبر ، وكلما زادت التفاصيل التي يمكن أن تراها في الفضاء. يمنحنا شكل VLA الفريد ثلاثة أذرع طويلة من تسعة تلسكوبات لكل منها. كما أنه يمنح علمائنا المرونة في مد الذراعين عندما نحتاج إلى التكبير لمزيد من التفاصيل. انقر فوق التكوين أدناه لمعرفة المزيد عنه.

التكوين ب

تستخدم الهوائيات في مصفوفة كبيرة جدًا مثل عدسة الزوم في الكاميرا. عندما تكون في التكوين B ، فإن التلسكوبات تمتد لأكثر من 11 كيلومترًا (7.08 ميلًا) بطول كل ذراع. في هذا التكوين ، لدينا دقة حادة للغاية ويمكننا رؤية تفاصيل رائعة.

تكوين BnA

BnA هو تكوين مختلط. يمتد الذراع الشمالي للمصفوفة إلى موقع التكوين A. يسمح هذا لـ VLA بتصوير الأشياء القريبة من الأفق الجنوبي بنفس الحساسية مثل تلك الموجودة في الأعلى.

تحقق من مقاطع الفيديو هذه للحصول على مزيد من المعلومات حول تكوينات VLA المختلفة والآلات المذهلة التي تحرك ملفات 230 طن الهوائيات حولها.


تلسكوب هابل الفضائي يلتقط صورة مقربة لمجرة ميتوك

تُظهر صورة هابل هذه مجرة ​​Meathook ، وهي مجرة ​​حلزونية مشوهة تقع على بعد 60 مليون سنة ضوئية في كوكبة فولان. رصيد الصورة: NASA / ESA / Hubble / S. Smartt وآخرون.

NGC 2442 و NGC 2443 هما جزءان من مجرة ​​حلزونية وسيطة واحدة ، تقع على بعد حوالي 60 مليون سنة ضوئية في كوكبة فولان الجنوبية.

اكتشف عالم الفلك البريطاني جون هيرشل ، المعروف باسم مجرة ​​ميتوك ، هذا النظام الغريب في 23 ديسمبر 1834.

تُعرف أيضًا باسم LEDA 21373 و ESO 59-8 و IRAS 07365-6924 ، ويبلغ قطرها 75000 سنة ضوئية.

إنه يتميز بذراعين حلزونيين مغبرين يمتدان من شريط مركزي واضح مما يمنحه مظهرًا يشبه الخطاف ، ومن هنا اسمه المستعار.

من المرجح أن يكون شكلها غير المتماثل وغير المنتظم للغاية نتيجة لقاء قريب مع مجرة ​​أصغر.

في مارس 2015 ، لوحظ وجود مستعر أعظم من النوع Ia يسمى SN 2015F في مجرة ​​Meathook.

كان يلمع بشكل ساطع لبعض الوقت وكان من السهل رؤيته من الأرض حتى من خلال تلسكوب صغير.

قال عالم الفلك في هابل: "إن انفجار المستعر الأعظم SN 2015F نتج عن نجم قزم أبيض".

"كان القزم الأبيض جزءًا من نظام نجمي ثنائي وسحب الكتلة من رفيقه ، وأصبح في النهاية جشعًا للغاية ويتحمل أكثر مما يستطيع تحمله."

"أدى هذا إلى عدم توازن النجم وأدى إلى اندماج نووي جامح أدى في النهاية إلى انفجار مستعر أعظم عنيف."


هل تستطيع التلسكوبات القائمة على الراديو إنتاج صور ضوئية مرئية؟ - الفلك

المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي ، ص. Box O، Socorro، NM 87801

جهة الاتصال: Dave Finley، Public Information Officer (505) 835-7302 [email protected]

بمناسبة معلم جديد مهم في تاريخ علم الفلك الراديوي ، صنع العلماء في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) في سوكورو ، نيو مكسيكو ، الصور الأولى باستخدام هوائي التلسكوب الراديوي في الفضاء. الصور ، أكثر من مليون مرة أكثر تفصيلاً من تلك التي أنتجتها العين البشرية ، استخدمت القمر الصناعي الياباني HALCA الجديد ، الذي يعمل جنبًا إلى جنب مع مصفوفة خط الأساس الطويلة جدًا (NSF) التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ومصفوفة كبيرة جدًا (VLA) التلسكوبات الراديوية الأرضية. هذه الصور التاريخية هي نتيجة جهد طويل الأمد من NRAO بدعم من الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا).

& quot هذا النجاح يعني أن قدرتنا على عمل صور لاسلكية مفصلة للأشياء في الكون لم تعد مقيدة بحجم الأرض ، كما قال مدير NRAO بول فاندن بوت. & quot؛ أصبحت رؤية الفلك أكثر وضوحا. & quot

تم إطلاق HALCA في 11 فبراير من قبل المعهد الياباني لعلوم الفضاء والملاحة الفضائية (ISAS) ، وهو أول قمر صناعي مصمم لتصوير علم الفلك الراديوي. إنه جزء من تعاون دولي تقوده ISAS وبدعم من المرصد الفلكي الوطني الياباني التابع لـ NRAO ومختبر الدفع النفاث التابع لوكالة الفضاء الكندية (JPL) ووكالة الفضاء الكندية والمرفق الوطني الأسترالي للتلسكوب وشبكة VLBI الأوروبية والمعهد المشترك لقياس التداخل الأساسي الطويل جدًا في أوروبا.

في 22 مايو ، لاحظت HALCA مجرة ​​نشطة بعيدة تسمى PKS 1519-273 ، بينما لاحظها أيضًا VLBA و VLA. تم استلام البيانات من القمر الصناعي بواسطة محطة تتبع في منشأة NRAO في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية. تم إرسال البيانات المسجلة على شريط من القمر الصناعي ومن التلسكوبات الراديوية الموجودة على الأرض إلى مركز عمليات Array التابع لـ NRAO (AOC) في سوكورو ، نيو مكسيكو.

في سوكورو ، استخدم علماء الفلك وعلماء الكمبيوتر جهاز كمبيوتر لأغراض خاصة للجمع الرقمي للإشارات من القمر الصناعي والتلسكوبات الأرضية لجعلها تعمل معًا كتلسكوب راديوي عملاق واحد. تم تعديل هذه الآلة المخصصة ، VLBA Correlator ، التي تم إنشاؤها كجزء من أداة VLBA ، على مدار السنوات الأربع الماضية للسماح لها بدمج البيانات من القمر الصناعي. اكتمل ارتباط بيانات الرصد بنجاح في 12 يونيو ، بعد تحديد التوقيت الدقيق لتسجيل القمر الصناعي. أنتجت المعالجة الحاسوبية الإضافية صورة PKS 1519-273 - أول صورة تم إنتاجها باستخدام تلسكوب لاسلكي في الفضاء.

بالنسبة لجيم أولفيستاد ، عالم الفلك في NRAO الذي صنع الصورة الأولى ، أنهى النجاح بحثًا طويلاً عن هذه القدرة الجديدة. شارك أولفيستاد في تجربة منذ أكثر من عقد من الزمان تم فيها استخدام القمر الصناعي للاتصالات التابع لناسا ، TDRSS ، لاختبار فكرة القيام بالتصوير الفلكي الراديوي من خلال الجمع بين البيانات من التلسكوبات الراديوية الفضائية والأرضية. أظهرت تلك التجربة أن الهوائي المداري يمكنه ، في الواقع ، أن يعمل جنبًا إلى جنب مع المراصد الراديوية الأرضية ، ومهد الطريق لـ HALCA والقمر الصناعي الروسي المخصص لعلم الفلك الراديوي المسمى RadioAstron.

& quot هذه الصورة الأولى هي معلم تقني مهم ، وتوضح جدوى مهمة أكثر تقدمًا ، ARISE ، التي تنظر فيها ناسا حاليًا ، ومثل أولفيستاد.

لم تُظهر الصورة الأولى أي بنية في الجسم ، حتى عند المستوى الدقيق للغاية من التفاصيل التي يمكن تحقيقها باستخدام HALCA ، فهو ما يسميه علماء الفلك بمصدر & quot ؛ & quot ؛ يظهر هذا الكائن أيضًا كمصدر نقطي في الملاحظات الأرضية بالكامل. بالإضافة إلى ذلك ، لاحظت تجربة TDRSS لعام 1986 الكائن ، وعلى الرغم من أن هذه التجربة لم تنتج صورة ، إلا أنها أشارت إلى أن PKS 1519-273 يجب أن تكون مصدرًا نقطيًا.

& quot قد لا تبدو هذه الصورة النقطية البسيطة مثيرة للإعجاب للغاية ، ولكن جمالها لنا هو أنها تُظهر أن نظامنا المعقد بأكمله يعمل بشكل صحيح. لا يشتمل النظام على الهوائيات المدارية والأرضية فحسب ، بل يشمل أيضًا تحديد المدار ومحطات التتبع والمرابط وبرنامج معالجة الصور ، كما قال جوناثان رومني ، عالم الفلك في NRAO الذي قاد تطوير رابط VLBA ، و تعزيزه لمعالجة البيانات من التلسكوبات الراديوية التي تدور في مدارات. & quot؛ سنكون متشككين في صورة معقدة إذا لم نتمكن من الحصول على صورة نقطة جيدة أولاً ، وأضاف رومني.

الهدف الثاني للمراقبة ، الكوازار 1156 + 295 ، الذي لوحظ في 5 يونيو ، قدم صورة أكثر إثارة للاهتمام. من خلال المراصد الراديوية الأرضية ، يُعرف هذا الجسم ، على مسافة 6.5 مليار سنة ضوئية ، بإظهار استطالة في هيكله إلى الشمال الشرقي من القلب. ومع ذلك ، من خلال نظام الفضاء الأرضي ، من الواضح أنه يحتوي على نواة ومعقدة & quot ؛ تنبثق من الصميم. هذه النفاثات ، التي تتكون من جسيمات دون ذرية تتحرك بالقرب من سرعة الضوء ، تُرى في العديد من الكوازارات والمجرات النشطة في جميع أنحاء الكون. في الواقع ، 1156 + 295 هي واحدة من فئة من الأجسام التي تم العثور عليها مؤخرًا بواسطة مرصد كومبتون لأشعة غاما التابع لناسا لإظهار انبعاث قوي لأشعة غاما ، مثل هذه الأجسام هي من بين أكثر الأجسام ضغطًا وحيوية في الكون.

& quot من خلال إظهار أن هذا الجسم هو في الواقع نظام نفاث أساسي ، أنتجت HALCA أول معلومات علمية جديدة لها ، وتوضح قدراتها التصويرية لمجموعة متنوعة من التحقيقات الفيزيائية الفلكية ، على حد قول رومني. تظهر هذه الصورة أن النفاث يمتد بشكل أقرب إلى القلب ، أو "المحرك المركزي" للكوازار مما يظهر في التصوير الأرضي فقط ، "أضاف رومني.

& quot هذا إنجاز مثير وتاريخي لعلم الفلك الراديوي ، & quot؛ قال ميلر جوس ، مدير VLA / VLBA في NRAO. & quotA في NRAO ، رأينا زملائنا - العلماء والمهندسين الكهربائيين ومبرمجي الكمبيوتر والفنيين في Socorro و Green Bank - يعملون لسنوات في هذا المشروع. الآن ، يمكنهم أن يفخروا بنجاحهم. & quot

يسعى علماء الفلك الراديوي ، مثل علماء الفلك الذين يستخدمون الضوء المرئي ، عادةً إلى التقاط صور للأجسام التي يوجهون إليها تلسكوباتهم. نظرًا لأن موجات الراديو أطول بكثير من الموجات الضوئية ، يجب أن يكون التلسكوب الراديوي أكبر بكثير من الأداة البصرية من أجل رؤية نفس القدر من التفاصيل. كانت القدرة الأكبر على رؤية التفاصيل ، والتي تسمى القوة الحسمية ، مهمة بحثية لعلماء الفلك الراديوي لأكثر من نصف قرن.

إن رؤية مستوى من التفاصيل مساوٍ لتلك التي كشفت عنها التلسكوبات البصرية يتطلب طبق تلسكوب راديوي على بعد أميال. In the 1950s, British and Australian scientists developed a technique that used smaller, widely-separated antennas, and combined their signals to produce resolving power equal to that of a single dish as large as the distance between the smaller dishes. This technique, called interferometry, is used by the VLA, with 27 antennas and a maximum separation of 20 miles, and the VLBA, with 10 antennas and a maximum separation of 5,000 miles. Systems such as the VLBA, in which the antennas are so widely separated that data must be individually tape-recorded at each site and combined after the observation, are called Very Long Baseline Interferometry (VLBI) systems. VLBI was developed by American and Canadian astronomers and was first successfully demonstrated in 1967.

The VLBA, working with radio telescopes in Europe, represents the largest radio telescope that can be accommodated on the surface of the Earth. With an orbit that carries it more than 13,000 miles above the Earth, HALCA, working with the ground-based telescopes, extends the "sharp vision" of radio astronomy farther than ever before. Using HALCA, radio astronomers expect to routinely produce images with more than 100 times the detail seen by the Hubble Space Telescope.

Astronomers around the world are waiting to use the satellite to seek answers to questions about some of the most distant and intriging objects in the universe. As much as one-third of the VLBA's observing time will be devoted to observations in conjunction with HALCA. Over the expected five-year lifetime of HALCA, scientists hope to observe hundreds of quasars, pulsars, galaxies, and other objects.

Launched from Japan's Kagoshima Space Center, HALCA orbits the Earth every six hours, ranging from 350 to 13,200 miles high. The 1,830-pound satellite has a dish antenna 26 feet in diameter. The antenna, folded like an umbrella for the launch, was unfolded under radio control from the ground on Feb. 26. The antenna was pointed toward PKS 1519-273 after a three-month checkout of the spacecraft's electronics, computers and guidance systems.

HALCA observations represent a true international scientific collaboration. In addition to the HALCA spacecraft, built, launched, and operated by Japan's ISAS, the participation of a large number of ground-based radio telescopes is also essential. NRAO's VLBA and VLA instruments, including the VLBA correlator, will be a vital component of this collaboration. Other radio telescopes in the U.S., Japan, Europe, and Australia, also will participate.

NRAO's facility at Green Bank, WV, is one of five tracking stations where the data collected on the spacecraft are received and recorded. Another is at an ISAS facility in Japan, and JPL operates three additional tracking stations, in California, Australia, and Spain. JPL also collects information from all tracking stations to determine the very accurate spacecraft orbit necessary to reduce these observations.

The NRAO Space VLBI efforts in Socorro and Green Bank were supported by funding from the National Aeronautics and Space Administration. The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

1519-273.jpg -- Active galaxy (PKS 1519-273) as imaged with HALCA satellite, along with the National Science Foundation's VLBA and VLA ground-based radio telescopes. This is the first VLBI image ever made using an orbiting radio-astronomy satellite.

1519_ground.jpg -- The same active galaxy as seen with ground-only radio telescopes. This image is to the same scale as the space-ground image.

1156+295.jpg -- The quasar 1156+295 as seen using the HALCA satellite in conjunction with the VLBA. This image shows the quasar's core, bottom right, and a jet of subatomic particles emerging from the core toward the top left.


شاهد الفيديو: كيف تنتقل المعلومات عبر الهواء .? How does data travel wirelessly (قد 2022).