نظر محققان درباره شبح یخی آسمانی
راز میهمان ۷ میلیارد ساله از اعماق کهکشان: عبوری که شاید دیگر تکرار نشود
فیکس سرور: دنباله دار 3I/ATLAS نه فقط سومین مسافر میان ستاره ای شناخته شده است، بلکه مطالعه آن می تواند سرنخ هایی از تاریخ پیدایش ماده در کهکشان در اختیار اخترشناسان بگذارد و می گویند دنباله دار اطلس از جایی آمده که خورشید ما تنها یکی از میلیونها نقطه نور در آن است؛ از میان ستارگانی که شاید زمانی منظومه ای دیگر را شکل داده بودند.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا، در طول تاریخ نجوم، اجرامی که از فضای میان ستاره ای وارد منظومه شمسی ما می شوند، همیشه توجه دانشمندان و علاقمندان به آسمان را جلب کرده اند. یکی از جدیدترین و جنجالی ترین این مسافران کهکشانی، دنباله دار 3I/ATLAS است؛ سومین جرم میان ستاره ای شناخته شده که تا حالا از نزدیکی زمین عبور کرده است.
این دنباله دار که در ابتدا بوسیله سیستم رصد خودکار ATLAS کشف شد، برعکس دنباله دارهای معمولی منظومه شمسی، مسیر باز و هذلولی شکلی دارد و تنها یک مرتبه از نزدیکی خورشید عبور می کند و سپس باردیگر به فضای میان ستاره ای بازمی گردد. خصوصیت های منحصر به فرد آن، همچون سرعت فوق العاده بالا، ترکیب شیمیایی غیرمعمول و نسبت بالای دی اکسید کربن به آب در هاله اش، دانشمندان را به بررسی منشأ و شرایط ایجاد آن در نواحی سرد و دور از ستارگان واداشته است.
این جرم نه فقط اطلاعات ارزشمندی درباره ی فرآیندهای ایجاد سیارات و تکامل اجرام در دیگر منظومه ها عرضه می کند، بلکه فرصتی منحصربه فرد برای آزمایش فناوری های رصدی و تحلیل علمی در شرایط محدود زمانی فراهم نموده است. با این وجود، محدودیت های رصدی و کم نور بودن آن سبب شده مطالعه دقیقش با چالش های جدی مواجه باشد.
در این مصاحبه، دکتر محمدمهدی مطیعی، عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران، درباره ی خصوصیت های علمی، اهمیت پژوهشی و چالش های رصدی دنباله دار 3I/ATLAS، نسبت CO₂ به آب، سن احتمالی بالاتر از ۷ میلیارد سال و فرصت های طلایی مطالعات میان ستاره ای توضیح می دهد و نگاه جدیدی به رازهای این مسافر کهکشانی عرضه می کند.
چرا 3I/ATLAS را “بین ستاره ای” می نامیم؟
محمدمهدی مطیعی، دکترای نجوم و اخترفیزیک و عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران در گفت و گو با ایسنا، اظهار کرد: اصطلاح «بین ستاره ای» (Interstellar) به جرمی اطلاق می شود که منشأ آن خارج از منظومه شمسی است و برعکس اجرام منظومه ما، دارای مدار بسته ای نیست که بتواند تحت تاثیر گرانش خورشید، بطور دوره ای به دور آن بچرخد. چنین جرمی می تواند از میدان گرانشی خورشید بگریزد و تنها به شکل گذرا از ناحیه منظومه شمسی عبور کند.
وی ادامه داد: رصد اولیه این دنباله دار توسط سامانه «سیستم هشدار غائی برخورد سیارک به زمین» یا ATLAS انجام شد که یک پروژه رصد خودکار است و برای یافتن اجرام نزدیک به زمین با تصویربرداری گسترده از آسمان طراحی شده است.
مطیعی اظهار داشت: بعد از گزارش اولیه، رصدخانه ها و تلسکوپ های مختلف برای پیگیری آن اقدام نمودند تا مجموعه ای از مشاهدات دقیق تر در بازه زمانی کافی به دست آید. بعد از تحلیل های اولیه، سازمان های مرتبط، آنرا بعنوان یک جسم بین ستاره ای ثبت و نامگذاری کردند.
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران اشاره کرد: پیشوندِ I برای اجرام میان ستاره ای یا Interestellar استفاده می شود و عدد 3 نشان دهنده آن است که این سومین جسم میان ستاره ای کشف شده تا حالا است.
وی تاکید کرد: مسیر هذلولی شکل این دنباله دار، که نشان دهنده حرکتی باز و بدون بازگشت به فضای منظومه شمسی است، به همراه سرعت بالای آن ـ که با سرعت های معمول اجرام موجود در منظومه شمسی همخوانی ندارد ـ همچون خصوصیت هایی است که این جرم را از دیگر دنباله دارها یا سیارک های منظومه شمسی متمایز می کند.
مهم ترین داده هایی که از 3I/ATLAS جمع آوری شد
وی افزود: با اهمیت ترین داده ای که تاکنون از 3I/ATLAS به دست آمده برمبنای طیف سنجی و نورسنجی در بازه نور مرئی و مادون قرمز نزدیک است که نشان میدهد این جرم احیانا یک جسم بین ستاره ای با خواص سطحی غیرمعمول (ترکیبی از خصوصیات دنباله دار و سیارک) است.
مطیعی با تأکید بر این که با استفاده از این داده ها، سرعت و مسیر بین ستاره ای این دنباله دار تأیید شده است، افزود: اندازه تقریبی آن در محدوده چند صد متر تا چند کیلومتر و شواهدی محدود برای فعالیت دنباله ای (گرد و غبار) و ترکیبات شیمیایی سطحی آن که با بعضی از سیارک ها و دنباله دارهای منظومه شمسی تفاوت هایی دارند، نیز مشخص شده است. اما در مجموع هنوز معلوم نیست که این جسم یک دنباله دار فعال یا بیشتر شبیه سیارک بین ستاره ای نسبتاً خنثی است.
این محقق اخترفیزیک یکی از داده های جالب این سیاره را نسبت بالای CO₂ به آب در هاله آن دانست و در اینباره توضیح داد: نسبت بالای CO₂ به H₂O در هاله (coma) یک جرم بین ستاره ای مانند 3I/ATLAS اطلاعات مفید و ارزشمندی درباره ی منشأ و شرایط محیطی آن در ناحیه ای که شکل گرفته است، در اختیار قرار می دهد. نسبت CO₂ به آب بالا نشان دهنده فراوانی نسبی یخ های کربن دار یا مواد غنی از CO₂ نسبت به یخ آب در پوسته فرّارِ آزاد شده این دنباله دار است که می تواند چند علت داشته باشد:
* اول آن که این جسم در ناحیه سردتر و دورتر از ستاره مادر تشکیل شده است.
* دوم وجود ساختاری است که CO₂ در آن راحتتر آزاد می شود.
* سوم آن که ممکنست محیطی که این جسم در آن تشکیل شده است، خیلی سرد بوده یا ساز و کارهای تشعشی در آن محیط سبب شده اند که ترکیب سطح تغییر یافته باشد.
مطیعی اضافه کرد: در مجموع اگر جسم در ناحیه ای خیلی دورتر از ستاره مادر و سرد شکل گرفته باشد، انتظار می رود یخ های CO و CO₂ نسبت به آب بیشتر حفظ شوند CO₂ و CO در دماهای پایین تر نیز فرّارند، به ویژه اگر ساختار یخ متخلخل باشد، در عبور از نزدیکی خورشید (یا ستاره میزبان)، بسته به میزان گرم شدن، ممکنست CO₂ زودتر یا با نرخ بیشتری آزاد شود.
وی اظهار داشت: از طرفی قرارگیری طولانی مدت در محیط بین ستاره ای یا مثلا عبور نزدیک از کنار ستاره که ممکنست تشعشعات شدیدی داشته باشد، می تواند لایه رویی دنباله دار را که غنی از آب است حذف کند، اما دی اکسید کربن بتواند از سطح بیرون رود که نتیجه آن رشد نسبی CO₂ در هاله است.
تخمین هایی که از دنباله دار زده شد
مطیعی تصریح کرد: تخمین ها حاکیست که ممکنست مسن تر از منظومه شمسی ما باشد و این مورد چه معنایی می تواند داشته باشد را این محقق حوزه اختر فیزیک این گونه بیان می کند که اخترشناسان با استفاده از داده های جمع آوری شده از تلسکوپ های فضایی مانند هابل، اندازه هسته این دنباله دار را تخمین زده اند. این تخمین ها به آنها اجازه می دهد تا سن دنباله دار را نیز محاسبه کنند. بر طبق این محاسبات، سن این جسم بالاتر از ۷ میلیارد سال است که این مقدار بیش از سن منظومه شمسی (حدود ۴.۶ میلیارد سال) است.
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران افزود: این امر نشان میدهد که این دنباله دار یکی از قدیمی ترین اجرام شناخته شده است که اکنون در منظومه شمسی قرار دارد و می تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد ایجاد منظومه شمسی در اختیار دانشمندان قرار دهد. اما ثابت کردن این مورد احتیاج به تلفیقی از طیف سنجیِ دقیق، آنالیز شیمیایی، مدل سازیِ مواد و روش های دیگر دارد.
وی ادامه داد: بعنوان مثال اگر فراوانی عناصر یا نسب های ایزوتوپی آنها نشان دهنده نسلی قدیمی تر از گاز بین ستاره ای باشد، نشان میدهد منشأ آن در ارتباط با نسلی از ستارگان پیشین است. طیف سنجی ترکیبی مولکولی و بررسی فراوانی های شیمیایی و همینطور رصد در طول موج های مختلف با استفاده از تلسکوپ های متعدد می توانند در این رابطه راه گشا باشند.
به قول این محقق حوزه اختر فیزیک، تعیین سن مستقیم با روش های رادیومتری در عمل برای یک دنباله دار دور امکان ندارد، بدین سبب تخمین سن به روش های مستقیم مانند آنچه در زمین صورت می گیرد، برای این جرم امکان ندارد.
مسیر دنباله داری با سن بیش از کهکشان
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران با اشاره به اینکه مسیر این دنباله دار یک مسیر بسته با دوره تناوب مانند بیضی نیست، اظهار داشت: انرژی مداری آن مثبت است و مسیر دنباله دار به صورت هذلولی است. جهت و سرعت ورود آن به منظومه شمسی نشان میدهد که این شیء از فضای میان ستاره ای آمده و تنها یک مرتبه از نزدیکی خورشید عبور می کند و سپس باردیگر وارد فضای بین ستاره ای می شود.
مطیعی تصریح کرد: مشاهدات نشان داده اند که زاویه مدار آن با دایره البروج (مسیر حرکت زمین به دور خورشید) زیاد است. این شیب بالا سازگار با منشأ میان ستاره ای است، چون اگر از دیسک پیش سیاره ای منظومه ای درحال چرخش آمده بود، به طور معمول شیب های نزدیک به صفر تا اندک انتظار میرفت.
وی تصریح کرد: سرعت ورودی این جرم نسبت به خورشید در حدود ۶۱ کیلومتر بر ثانیه است که برابر با حدود ۲۱۹ هزار کیلومتر بر ساعت می شود. از نظر علمی عبور چنین جرمی خیلی باارزش است، اما احتمال آن که آثار مخرب یا تأثیرات بزرگی روی سیارات منظومه شمسی داشته باشد، عملاً وجود ندارد.
به نقل از ایشان، تنها می توان با مطالعه آن اطلاعاتی درباره ی فرآیندهای ایجاد سیارات در منظومه دیگر، شکل نامنظم این جرم و سرعت چرخش آن به دست آورد. همینطور با اندازه گیری عناصر فرار و نرخ تبخیر می توان درک صحیحی از مقاومت مواد در شرایط ستاره ای دیگر به دست آورد. در مجموع این جسم تهدیدی برای زمین یا منظومه شمسی نخواهد بود.
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران اضافه کرد: با استفاده از انواع تلسکوپ ها زمینی و فضایی در طول موج های مختلف می توان این دنباله دار را رصد کرد و اطلاعات ارزشمندی از آن به دست آورد. بعنوان مثال، یکی از بهترین فرصت ها برای استخراج بیشترین اطلاعات، ترکیب داده های مرئی، فروسرخ و رادیویی از رصدهای هم زمان و استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب و ALMA می تواند باشد.
تردید درباره ی منشأ دنباله دار اطلس
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران در پاسخ به این سوال که آیا خصوصیت های عجیب یا خارج از انتظار در 3I/ATLAS مشاهده شده اند که تردیدهایی را درباره ی ی منشأ طبیعی آن ایجاد کنند؟، اظهار داشت: تا جایی که مشاهدات انتشار یافته و تحلیل های جامعه نجومی نشان می دهد، برای 3I/ATLAS خصوصیت «عجیبی» که لازم باشد منشأ غیرطبیعی (مصنوعی یا فراطبیعی) را جدی بگیریم، گزارش نشده است. رصدهای طیفی، تصویری و فوتومتریِ انجام شده نشان دهنده خواص سازگار با یک دنباله دار یا جرم کوچک طبیعی، فعالیت دنباله داری (در صورت وجود)، ترکیب های آشنا و منحنی هایی نوری که با چرخش و شکل توضیح پذیرند، هستند.
وی افزود: شواهدی قاطع از رفتاری مثل ارسال پیام های رادیویی، الگوهای حرکتی غیرقابل توضیح، یا ساختار مصنوعی واضح گزارش نشده است.
مطیعی تصریح کرد: مطالعه دنباله دارهای میان ستاره ای مانند 3I/ATLAS از نظر پژوهشی اهمیت زیادی دارد؛ چون این اجرام نمونه های واقعیِ ماده تولیدشده در مکان دیگری در کهکشان ما را بطور مستقیم در اختیار می گذارند. بعنوان نمونه بررسی فرآیندهای تشکیل سیاره در دیگر منظومه ها، تنوع ساختاری و تکاملی اجرام کوچک، آزمایش نظریه های خروج اجرام از منظومه ها و دینامیک ستاره ای، درک ترکیب آلی و پیش زیستی در سطح کهکشان، بررسی تعاملات ماده میان ستاره ای با محیط منظومه شمسی، منشأ و فراوانی اجرام میان ستاره ای، تشابه یا تفاوت در ترکیب شیمیایی سیارات و مواردی از این دست می توانند از مطالعه چنین اجرامی حاصل شوند.
مطیعی در جواب این سوال که آیا ممکنست این نوع اجسام در آینده نزدیک بیشتر کشف شوند؟ آیا ما آمادگی رصدی و فناوری لازم را داریم؟ گفت: بله. احتمال کشف بیشتر اجرام میان ستاره ای در آینده نزدیک بطور قابل توجهی بالاست. افزایش پتانسیلهای رصدی (به ویژه رصدخانه هایی با میدان دید وسیع و حساسیت بالاتر) نرخ کشف این اجرام را زیاد می کند. از نظر فناوری و رصدی ما دستیافته های مهمی داریم، اما برای بهره برداری حداکثری، هنوز چالش ها و کمبودهایی وجود دارد. تلسکوپ های نسل جدید با دوربین های بزرگ تر و پردازش بلادرنگ قادرند اجرام کم نور و گذرا را سریع تر و در تعداد بیشتر پیدا کنند. همینطور بهبود در پردازش داده و الگوریتم های تشخیص حرکت، یادگیری ماشین برای جداسازی منابع گذرا از نویز و شبکه های اطلاع رسانی خودکار، کشف و پیگیری چنین اجرامی راسریع تر ممکن می کنند.
مطیعی در جواب این پرسش که آیا احتمال دارد عبور چنین جسمی از منظومه شمسی «هشدار» یا آزمایشی برای دفاع سیاره ای به حساب آید؟، اظهار داشت: بعید است عبور اجرام میان ستاره ای مانند 3I/ATLAS به خودی خود بعنوان «هشدار» یا آزمون فوریِ دفاع سیاره ای تلقی شود. این اجسام به طور معمول کوچک اند و احتمال برخورد آنها با زمین خیلی کم است. با این وجود، از نظر تهیه پتانسیلهای دفاع سیاره ای و آمادگی جهانی، عبور چنین اجرامی فرصتِ باارزشی برای تمرین رصد، ردگیری، تخمین مسیر و آزمایش فرایندهای تصمیم گیری است.
چالش های موجود در مطالعه میان ستاره ای
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران با اشاره به اینکه در مطالعه اجرام میان ستاره ای مانند 3I/ATLAS چندین چالش فنی و عملی وجود دارد که رصد و تحلیل را دشوار می کند، این چالش ها را شامل این موارد دانست:
* زمان بندی کوتاه
* کم نور بودن
* هندسه مسیر
* محدودیت های اختصاص زمان رصد در تلسکوپ های بزرگ و نیز دیگر محدودیت های فنی.
وی ادامه داد: اغلب این مشکلات با تلفیقی از ابزارهای رصدی جدید در تلسکوپ هایی مانند جیمز وب و دیگر تلسکوپ ها در محدوده های طول موجی مختلف قابل کاهش اند؛ اما بعضی محدودیت ها هنوز چالش برانگیزند. بعنوان مثال خیلی از اجرام میان ستاره ای زمانی کشف می شوند که در راه گذر سریع هستند یا نزدیک حضیض مداری خود قرار گرفته اند.
عضو شورای دبیران کمیته آماتوری انجمن نجوم ایران اظهار داشت: زمان قابل استفاده برای پیگیری دقیق و تصمیم گیری مأموریتی کوتاه است و فرصت کافی برای طیف سنجی باکیفیت بالا، رصدهای تکراری بمنظور بررسی تغییرات نوری جسم و محاسبه دقیق پارامترهای مداری خیلی کوتاه است. همینطور طراحی و پرتاب فضاپیمایی برای دیدار مستقیم با این اجرام در عمل وجود ندارد.
ایشان در ادامه ضمن اشاره به پرسشی درباره ی وجود داده های جدید در حوزه ترکیب سطحی یا ساختار داخلی این اجرام، اضافه کرد: این داده ها به طور معمول در سایت های معتبر علمی یا پایگاه های داده در ارتباط با تلسکوپ ها و رصدخانه های معتبر دنیا، بعد از بررسی های اولیه و استخراج نتایج علمی، در اختیار قرار خواهند گرفت.
مطیعی اشاره کرد: همچون می توان به نتایج طیف سنجی نوری و فروسرخ، خطوط جذب و تابش مولکولی و باندهای ترکیبات آلی، بررسی یخ های آب، مونوکسید و دی اکسید کربن و متان و همینطور مواد معدنی دیگر مانند سیلیکات ها و کربن ها اشاره نمود. همینطور آشکارسازی یخ ها و پی گیری مولکول های آلی پیچیده، آشکارسازی خطوط مولکولی گاز مادرِ دنباله دار و انتشار گرد و غبارِ ریز، نورسنجی و تعیین شکل دقیق، قطر مؤثر، چرخش و ناهمسانی های سطحی، بررسی وجود ساختار توخالی یا توده ای، اندازه گیری بازتاب دنباله دار و خصوصیت های قطبیدگی نور بازتاب شده ـ که می تواند اطلاعاتی درباره ی بافت سطح جسم مانند زبری، اندازه ذرات گرد و غبار و ترکیبات موجود عرضه نماید ـ از دیگر محورهای مورد بررسی هستند.
وی تصریح کرد: مشاهدات حرارتی برای برآورد دمای سطح و اندازه گیری نشر حرارتی که به تخمین چگالی و ساختار داخلی جسم کمک می نماید، خیلی حائز اهمیت می باشد. همینطور مشاهدات راداری و تصویرسازی سطحی با وضوح بالا، بررسی افزایش یا کاهش سرعت و میزان از دست رفتن جرم نیز همچون دستیافته های علمی باارزش رصدهای دقیق در آینده نزدیک خواهند بود.
منبع: fixserver.ir
این پست فیکس سرور را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان فیکس سرور در مورد این مطلب