الفلك

كيف بالضبط يستطيع تلسكوب هابل الفضائي رؤية ما يصل إلى 15 مليار سنة ضوئية؟

كيف بالضبط يستطيع تلسكوب هابل الفضائي رؤية ما يصل إلى 15 مليار سنة ضوئية؟


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.

لقد كنت أبحث عن تلسكوب هابل الفضائي على موقع nasa.gov ، وقرأت أن هابل يستخدم كاميرا رقمية لالتقاط صور مثل الهاتف الخلوي. هذا كل ما وجدته حتى الآن. لا يمكنني العثور على أي معلومات حول كيفية رؤيته بعيدًا في الفضاء. هل تم تصميم الكاميرا الرقمية لرؤية مليارات السنين الضوئية ، أم أن هابل لديها بعض التقنيات التي تسمح لها بالتكبير في الفضاء السحيق؟

إذا تمت الإجابة على هذا السؤال بالفعل ، فيرجى ترك الرابط في الإجابات.


وقد قرأت أن هابل يستخدم كاميرا رقمية لالتقاط صور مثل الهاتف الخلوي.

لا يمكنني العثور على مكان في nasa.gov يقول أن هابل يعمل مثل الهاتف الخلوي ، لكن المبدأ هو نفسه بالطبع.

يأخذ النظام البصري ضوءًا متوازيًا قادمًا من اتجاهات مختلفة ويركز كل حزمة متوازية على نقطة صغيرة.

اعتدنا أن نقول أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها الكاميرا عندما كانت الكاميرات كبيرة ولديها عدسات واضحة في أحد طرفيها ومستطيلات كبيرة من فيلم فوتوغرافي من جهة أخرى ، لكن معظم الناس يستخدمون الكاميرا الصغيرة داخل هواتفهم.

المصادر: يسار ، يمين

تلسكوب هابل هو أيضًا كاميرا ولكن مع عدسة أكبر بكثير. لقد تم بناؤه كثيرًا مثل هؤلاء ؛ الأولين من الكاميرات ، والثالثة هي تلسكوب بدون تصوير. من هذه الإجابة إلى هل يستطيع التلسكوب الفلكي رؤية الأشياء على الأرض؟ الذي يشرح بشكل أساسي أن التلسكوب هو مجرد كاميرا كبيرة :-)

المصادر: يسار ، يمين

مصدر

هل تم تصميم الكاميرا الرقمية لرؤية مليارات السنين الضوئية ، أم أن هابل لديها بعض التقنيات التي تسمح لها بالتكبير في الفضاء السحيق؟

هناك أربعة أشياء تسمح "لكاميرا" الفضاء هابل بتصوير أشياء بعيدة جدًا ، وبالتالي فهي أصغر حجمًا وأقل تعتيمًا مما يمكننا فعله باستخدام كاميرات الهاتف الخلوي.

  1. فتحة كبيرة حقًا ، 2.4 متر! إنها أكبر بكثير من فتحة عدسة 3 إلى 5 مم لكاميرا الهاتف الخلوي.
  2. طول بؤري طويل حقًا. عند f / 24 و 2.4 متر ، يبلغ طولها البؤري 57600 ملم ، وهو عشرة آلاف مرة من العدسة البؤرية f = 5.6 مم في هاتفي الخلوي.
  3. CCD جيد حقًا تم تحسينه لهذا التطبيق
  4. إنه في الفضاء ، فوق الغلاف الجوي للأرض ، لذلك لا توجد مشاكل اهتزازية أو فلكية لدينا على الأرض.

يمكن للناس في هذه الأيام تصوير الأجسام الفلكية الكبيرة في الليل باستخدام الهواتف المحمولة لأن الكاميرات الصغيرة تتحسن وخاصة لأن أجهزة الكمبيوتر داخل الهواتف المحمولة تتحسن مما يسمح بكميات ضخمة وكبيرة من معالجة الصور وسيم ولكن ليس بالضرورة صورًا دقيقة علميًا. انظر على سبيل المثال: درب التبانة بهاتف خلوي ، كيف يمكن ذلك؟ في التصوير الفوتوغرافي SE.


هابل هو تلسكوب. هذا يعني أن لديها مرآة كبيرة لتجميع الضوء وتركيزه على منطقة صغيرة ، ونظام من العدسات والمرايا لتكبير الصورة التي تشكلها المرآة الكبيرة.

الآن ، إلى أي مدى يمكنك أن ترى؟ 100 ميل؟ 1000؟ ستكون في طريقك للخروج! النجوم بالفعل على بعد تريليونات الأميال. بدون تلسكوب يمكنك رؤية مجرة ​​أندروميدا ، التي تبعد 14 مليار ميل.

يمكنك رؤيته لأنه مشرق للغاية في جوهره. لأنه شديد السطوع يمكنك رؤيته من بعيد. إذا كان لديك عيون أكبر ، فستتمكن من رؤية الأشياء البعيدة والأكثر قتامة. وتلسكوب هابل له "عين" كبيرة

يمتلك هابل خدعة أخرى: إنه يحتوي بالفعل على "كاميرا رقمية" ويمكنه استخدامها لإجراء تعريض ضوئي طويل. هذا يعني أنه يُسمح للضوء من فترة زمنية طويلة بالتراكم على الشريحة الحساسة للضوء. هذا يعني أنه حتى الأشياء الباهتة يمكن ملاحظتها.

من خلال مزيج من المرآة الكبيرة والتعريضات الطويلة ، يستطيع هابل الحصول على رؤية عميقة جدًا للأجسام البعيدة والقاتمة جدًا.


في تشكيل الكوكب ، الموقع ، الموقع ، الموقع

يعد الموقع من أهم أولويات مشتري المنازل الجديدة. العثور على منزل في الحي المناسب هو عنصر أساسي لعائلة سعيدة ومزدهرة.

مثل العائلات التي تبحث عن منزل ، تحتاج الكواكب الوليدة أيضًا إلى الموقع المناسب للنمو والازدهار. اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون هابل لاستكشاف الكتلة النجمية العملاقة الشابة Westerlund 2 أن النجوم المقيمة في وسط المدينة المزدحمة بالنظام تواجه حيًا صعبًا يمنع تكوين الكوكب. تُظهر ملاحظات هابل أن النجوم ذات الكتلة المنخفضة بالقرب من نواة العنقود لا تحتوي على سحب كبيرة وكثيفة من الغبار والتي يمكن أن تتحول في النهاية إلى كواكب في غضون بضعة ملايين من السنين.

لكن الحياة أسهل كثيرًا بالنسبة للنجوم والكواكب المحتملة في الضواحي العنقودية ، بعيدًا عن المركز الكثيف. اكتشف هابل تلك السحب المكونة للكواكب المضمنة في أقراص تحيط بالنجوم في هذه الأحياء.

يرجع غياب السحب المكونة للكواكب حول النجوم بالقرب من المركز بشكل أساسي إلى جيرانهم المتنمرين: النجوم العملاقة اللامعة ، التي يصل وزن بعضها إلى 80 ضعف كتلة الشمس. ضوءها فوق البنفسجي المتلألئ والرياح النجمية الشبيهة بالأعاصير من الجسيمات المشحونة تحلق أقراصًا حول النجوم المجاورة ذات الكتلة المنخفضة ، مما يؤدي إلى تشتيت سحب الغبار العملاقة.

إن فهم أهمية الموقع والبيئة في رعاية تكوين الكواكب أمر بالغ الأهمية لبناء نماذج لتشكيل الكواكب وتطور النجوم. يقع Westerlund 2 على بعد 20000 سنة ضوئية ، وهو مختبر فريد لدراسة العمليات التطورية النجمية لأنه قريب نسبيًا ، وشبابًا جدًا ، ويحتوي على عدد كبير من النجوم.


بقع هابل سديم انبعاثي جميل في مونوسيروس

تُظهر صورة هابل هذه السديم الانبعاثي NGC 2313. مصدر الصورة: NASA / ESA / Hubble / R. Sahai.

NGC 2313 هو سديم انبعاثي يقع على بعد حوالي 3756 سنة ضوئية في كوكبة Monoceros.

يشار إليه أيضًا باسم LDN 1653 و Parsamyan 17 في الفهارس الفلكية ، وقد تم اكتشاف السديم في 4 يناير 1862 من قبل عالم الفلك الألماني هاينريش لويس داريست.

يتم تنشيط NGC 2313 من خلال نجم متوسط ​​الكتلة ساطع وشاب يسمى V565.

قال علماء الفلك هابل: "V565 & # 8212 محاط بأربعة ارتفاعات حيود بارزة & # 8212 تضيء حجابًا فضيًا على شكل مروحة من الغاز والغبار ، بينما النصف الأيمن من هذه الصورة محجوب بسحابة كثيفة من الغبار".

"السدم ذات الأشكال المتشابهة & # 8212 نجمة مصحوبة بمروحة ساطعة من الغاز & # 8212 تمت الإشارة إليها ذات مرة بالسدم المذنبة ، على الرغم من أن الاسم لم يعد مستخدمًا."

لاحظ الباحثون أن "اللغة التي يستخدمها علماء الفلك تتغير كلما أصبحنا أكثر دراية بالكون".

"التاريخ الفلكي مليء بالعبارات التي عفا عليها الزمن الآن لوصف الأشياء في سماء الليل ، مثل" السدم الحلزونية "للمجرات الحلزونية أو" الكواكب السفلية "لعطارد والزهرة".

تتكون الصورة الجديدة لـ NGC 2313 من الملاحظات التي تم الحصول عليها من كاميرا هابل المتقدمة للمسح (ACS) في الأجزاء القريبة من الأشعة تحت الحمراء والبصرية من الطيف.

تم استخدام مرشحين # 8212 مرشح V (F606W) ومرشح الأشعة تحت الحمراء القريبة (F814W) & # 8212 لأخذ عينات من الأطوال الموجية المختلفة.

ينتج اللون من تعيين درجات مختلفة لكل صورة أحادية اللون مرتبطة بمرشح فردي.


حدود ما يمكن أن يراه هابل

لن يرى أقوى تلسكوب في التاريخ أبدًا المجرة الأبعد.

"لا يمكن لأي مسافة من المكان أو انقضاء الوقت أن تقلل من صداقة أولئك الذين يقتنعون تمامًا بقيمة بعضهم البعض." -روبرت سوثي

مع كل ما فعله تلسكوب هابل الفضائي - بما في ذلك التحديق في بقعة فارغة من السماء لأسابيع من الوقت - قد تعتقد أنه لا يوجد حد للمدى الذي يمكن أن يراه. بعد كل شيء ، فإن الفضاء الفارغ الذي يبدو مظلمًا يضيء بالضوء الآتي من آلاف المجرات ، مما يؤدي إلى استنتاج مفاده أن هناك مئات المليارات منها تغطي السماء بأكملها.

في الواقع ، بعض هذه المجرات باهتة وبعيدة جدًا لدرجة أن هابل يستطيع ذلك بالكاد يراهم. ولكن ما قد يفاجئك هو أن هناك اثنين من الأسباب التي تجعل هابل محدودًا فيما يمكنك رؤيته ، أحد الأسباب واضح والآخر أكثر دقة.

  1. من الواضح أن مرآة هابل "فقط" يبلغ قطرها 2.4 متر ، مما يعني أنه لا يمكنها جمع سوى قدر من الضوء - بقدر ما يمكن أن تجمعه تلك المرآة من عدد من الفوتونات. حتى أكثر من 23 يومًا ، وهو أطول تعرض تم التقاطه لمنطقة ما على الإطلاق ، وهو ما يمكّنها فقط من رؤية المجرات شديدة السطوع على مسافات أكبر.
  2. بمهارة: كلما نظرنا بعيدًا في الكون ، فإن احمرار سيظهر ضوء أي كائن.

لفترة قصيرة ، هذه النقطة الثانية هي في الواقع شيء جيد!

كما ترى ، عندما يتعلق الأمر بالنجوم الأصغر والأكثر سخونة والأكثر سطوعًا ، ومعظم ضوءها ليس كذلك ما يعتبره البشر مرئيًا: إنه في الواقع الأشعة فوق البنفسجية. ومع توسع الكون ، مع تباعد المجرات ، يتمدد نسيج الفضاء معه.

هذا يعني أن الفوتونات ، الكميات الفردية للضوء الموجودة في هذا الزمكان - المنبعثة من النجوم والمجرات البعيدة في طريقها إلى أعيننا - تتعرض للانزياح نحو الأحمر أيضًا ، وتمتد أطوال موجاتها بسبب تمدد الكون نفسه.

عندما نرى مجرة ​​حمراء لامعة بعيدة ، نستطيع ذلك تقدير ما هو انزياحه الأحمر من خلال النظر إلى السطوع النسبي للألوان في الضوء الأزرق والأخضر والأحمر والأشعة تحت الحمراء (القريبة) ، ولكن هذا جيد فقط لتقدير. إذا كنت تريد معرفة انزياحها الحقيقي نحو الأحمر - ومن ثم بعدها ، باستخدام قانون هابل - فأنت بحاجة إلى قياس شيء أكثر تحديدًا.

لحسن الحظ ، فإن فيزياء الذرات ، والتحولات الذرية على وجه الخصوص ، هي نفسها في كل مكان في الكون. إذا كان بإمكانك قياس طيف خطوط الانبعاث (أو الامتصاص ، اعتمادًا على نوع المجرة) القادمة من جسم ما ، وتحديد العناصر الموجودة ، يمكنك الحساب بطريقة مباشرة للغاية:

  • انزياحها الأحمر ،
  • بعده ،
  • وكم كان عمر الكون عندما انبعث هذا الضوء.

بقدر ما تذهب التحولات الذرية ، فإن أقوى الخطوط وأكثرها سهولة في أي نجم أو مجرة ​​هي من الهيدروجين ، وتتحول إما في الأشعة فوق البنفسجية (سلسلة ليمان) ، أو المرئية (سلسلة بالمر) ، أو الأشعة تحت الحمراء (سلسلة باشن) ).

لكن هذه الخطوط - وأطوالها الموجية - محسوبة في بقية الإطار من هذه المجرات. مع توسع الكون ، فإن هذه الأطوال الموجية تتحول إلى الأحمر بشكل هائل. والانتقال الأقوى والأكثر سهولة في التعرف عليه ، انتقال ليمان-ألفا ، والذي يحدث عادةً عند 121.567 نانومتر ، يمكن أن ينتقل بعيدًا بشكل لا يصدق.

صيغة ما سيكون الطول الموجي المرصود؟ خذ الطول الموجي لإطار الراحة واضربه في (1 + ض)، أين ض هو الانزياح الأحمر للكائن. أعلاه ، يعطينا خط Lyman-alpha عند 540 نانومتر تقريبًا - الضوء الأخضر الملون - انزياحًا أحمر يمينًا حوالي 3.4 ، أو مسافة 22 مليار سنة ضوئية ، مع ضوءه المنبعث من عندما كان عمر الكون 1.9 مليار سنة فقط ، أو 13٪ عمرها الحالي.

الآن ، عندما تنظر إلى أحدث وأكبر كاميرا على Hubble ، كاميرا المجال الواسع 3 (WFC3) ، يمكن أن تذهب المرشحات المتوسطة والضيقة بعيدًا: بحد أقصى يبلغ 1700 نانومتر تقريبًا!

لذلك قد تعتقد ، بناءً على هذا ، أنه يمكننا أن نرى الطريق بالكامل ، من الناحية النظرية ، إلى انزياح أحمر يبلغ 12 أو 13 ، وبالتالي إلى الأوقات التي كان فيها الكون 3٪ فقط من عمره الحالي!

لسوء الحظ ، فإن ذلك سيعتمد على افتراض أننا تستخدم فلاتر الأشعة تحت الحمراء عندما قمنا بهذه الملاحظات العميقة: لم نفعل ذلك. استخدمنا نطاقات واسعة المجال (لجمع أكبر قدر من الضوء) ، وكانت الأطول الموجية الأطول التي ذهبنا إليها حوالي 850 نانومتر (بحدود 900 نانومتر).

في الواقع ، عندما نتعمق قدر الإمكان ، على الرغم من أننا لا نستطيع الحصول على الأشياء بنفس الدقة أو الضعف كما يستطيع هابل ، فإننا غالبًا ما يكون من الأفضل استخدام تلسكوبات فضائية مخصصة تعمل بالأشعة تحت الحمراء ، مثل سبيتزر!

نحتاج بعد ذلك إلى تأكيد الأطياف على هؤلاء المرشحين من خلال ملاحظات متابعة من تلسكوبات من فئة 8 إلى 10 أمتار على الأرض. لفترة طويلة ، بدا أن المجرة UDFj-39546284 كانت صاحبة الرقم القياسي ، مع انزياح أحمر مذهل 11.9! ولكن كما قد تكون خمنت ، مجرة ​​كهذه ستكون غير مرئية تمامًا لتلسكوب هابل. كما أظهرت ملاحظات المتابعة ، كانت هناك خطوط انبعاث زائفة من متداخل منخفض الانزياح الأحمر أدى إلى إرباك النتائج.

قل مرحباً بالمجرة EGS-zs8–1 ، في انزياح أحمر قياسي جديد 7.7، وهو أعلى انزياح أحمر مؤكد لمثل هذه المجرة. بأرقام كهذه ، كان عمر الكون 660 مليون سنة فقط عندما انبعث الضوء من هذه المجرة ، وهو حاليًا على مسافة 29 مليار سنة ضوئية بعيدًا ، صاحب الرقم القياسي الكوني الى الان لأبعد مجرة ​​تم اكتشافها على الإطلاق.

لكن مجرة ​​مثل هذه تحقق بالفعل الحد الأقصى لما يمكن أن يصل إليه هابل. سلسلة لايمان لا تتغير ، ولذا حتى لو تمكنا من الحصول على سطور أخرى في السلسلة (بالقرب من حد ليمان) ، فلن نتجاوز الانزياح الأحمر بمقدار 8 أو 9 مع هابل. سيء جدا ، لأن هناك مايو تكون المجرات بعيدة مثل انزياح أحمر قدره 15 أو 20!

بينما يكافح هابل للوصول إلى أطوال موجية طويلة واحد ميكرون ، فإن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) سيصل إلى حوالي 30 ميكرون بحساسية أفضل من أي شيء آخر جاء من قبل ، مع دقة أفضل وحوالي ستة أضعاف قوة هابل في تجميع الضوء!

بقليل من الحظ ، سنكون قادرين ، لأول مرة ، على اكتشاف ليس المجرات الأبعد بحدود تقنية التلسكوب الحالية لدينا ، ولكن للعثور على أبعد المجرات التي يقدمها الكون. بقدر ما هو هابل ، له حدود بطبيعته. ولكن حتى ظهور علم الفلك الراديوي ذي الطول الموجي الفائق ، فإن JWST هي الطريقة التي سنجد بها المجرات الأبعد ، وكيف سنتمكن من البدء في فعل ذلك في ثلاث سنوات فقط.

لا استطيع الانتظار. أخيرًا ، نحن على استعداد لتقشير آخر حجاب المجهول في الكون المرئي. إنه بشأن الوقت.


تلسكوب هابل الفضائي يتجسس المجرة على بعد 32 مليار سنة ضوئية

هذه صورة تلسكوب هابل الفضائي. الائتمان: ناسا

عندما وجد فريق من علماء الفلك مجرة ​​في اتجاه Ursa Major منذ عامين ، لم يكونوا متأكدين مما يمكنهم فعله.

بدا GN-z11 ، كما أطلقوا عليه ، صغيرًا ومحمرًا ولامعًا بشكل غير متوقع. لقد ظهر بعيدًا حتى بالمعايير الكونية. ولكن نظرًا لأنه كان بعيدًا عن متناول تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ، فقد تركهم في حيرة.

الآن هم على يقين من أنه يمثل التاريخ.

دفع الفريق الدولي ، الذي يضم عالِم فلك من بالتيمور ، هابل إلى أقصى حدوده هذا العام لإثبات أن GN-z11 هي أبعد مجرة ​​تم رصدها على الإطلاق.

قال غابرييل برامر ، عالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور والمؤلف الثاني للدراسة: "الضوء الذي ترك هذه المجرة التي نرصدها الآن ترك المجرة قبل 13.4 مليار سنة". "بقدر ما نعلم ، يبلغ عمر الكون حوالي 13.8 مليار سنة. نحن نرى مجرة ​​كما كانت عندما كان الكون حوالي 3٪ من عمره الحالي."

الضوء من GN-z11 هو أقرب 200 مليون سنة إلى Big Bang من حامل الرقم القياسي السابق ، المجرة المسماة EGSY8p7 التي تم العثور عليها العام الماضي. هذا يضع GN-z11 على بعد حوالي 32 مليار سنة ضوئية.

نظرًا لأن توسع الكون على مدى بلايين السنين يجعل حساب المسافة معقدًا ، فإن الفلكيين يمثلون المسافة عمومًا كدالة للوقت - كم من الوقت تستغرق الأشعة الضوئية التي تنشأ من جسم معين للوصول إلينا.

هناك طريقة أخرى للتعبير عن المسافة من خلال وحدة قياس تسمى الانزياح الأحمر. كلما كان الجسم بعيدًا ، كلما كانت أطوال موجات الضوء أطول - وبالتالي أكثر احمرارًا - عندما تصل إلينا.

تم قياس الانزياح الأحمر الطيفي لـ EBSY8p7 عند 8.8 كبيرة ، ثم يُعتقد أنه يقع عند الحافة الخارجية لنطاق هابل أو خارجها. يحتوي GN-z11 على انزياح أحمر يبلغ 11.1 ، وهي قفزة كبيرة لم يرها الكثيرون.

النتائج - تم وصفها في مقال حديث في The مجلة الفيزياء الفلكية - أعط العلماء ما يبدو أنه أفضل وجهة نظرهم حتى الآن للظروف قرب نهاية ما يسمى بالعصور المظلمة للكون ، عندما كان الكون لا يزال معتمًا وقبل أن تكون النجوم والكوازارات الأولى.

قال باسكال أوش ، عالم الفلك بجامعة ييل والباحث الرئيسي في الدراسة: "لقد اتخذنا خطوة كبيرة إلى الوراء عبر الزمن ، تتجاوز ما كنا نتوقع أن نتمكن من فعله مع هابل".

اكتشف Oesch وفريقه GN-z11 في عام 2014 خلال مسح روتيني لقطعة صغيرة من السماء.

بالإضافة إلى ملاحظة المجرة ، استخدموا التصوير من كل من تلسكوب هابل المداري - أقوى تلسكوب في التاريخ - وتلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ، وهو أداة تعمل بالأشعة تحت الحمراء في باسادينا ، كاليفورنيا ، للتأكد من لونها لتقدير المسافة.

لقد توصلوا إلى انزياح أحمر يقدر بـ 10.2 ، والذي كان في حد ذاته رقمًا قياسيًا لـ Hubble ، لكن الصورة جاءت مع تداخل بصري كافٍ ، أو "ضوضاء" ، بحيث كان للعدد هامش خطأ كبير.

وقال برامر أيضًا ، إن أعضاء الفريق لم يكونوا متأكدين من أنهم لم يروا "دخيلًا" - كائنًا أقرب كثيرًا - عن طريق الخطأ.

لكن السطوع غير العادي للمجرة أعطى الباحثين خيارًا ثانيًا محظوظًا: استخدام طريقة قياس أكثر دقة تُعرف باسم التحليل الطيفي - وهي طريقة لتقسيم الضوء المرئي إلى ألوان مكوناته - لتأكيد تقدير المسافة.

بعد تحليله بهذه الطريقة ، سجل GN-z11 الانزياح الأحمر القياسي البالغ 11.1 - وأظهر العديد من الخصائص الواضحة لمجرة وليدة ، وليس متطفلًا.

لسبب واحد ، وجد الفريق أنه على الرغم من أن حجم مجرتنا درب التبانة يبلغ 0.04 في المائة فقط ، يبدو أن GN-z11 تشكل نجومًا بمعدل مذهل ، أسرع بثلاث مرات من المتوقع وأسرع 20 مرة من مجرة ​​درب التبانة. طريق.

هذا ، كما يقولون ، هو سبب سطوعه أكثر بكثير مما توقعته العديد من النماذج.

قالت مارين فرانكس ، عضو الفريق من جامعة ليدن في هولندا ، لمجلة علم الفلك: "لقد اقترح عملنا السابق أن مثل هذه المجرات الساطعة لا ينبغي أن توجد في وقت مبكر جدًا من الكون".

قال أويش: "ما نراه هو نجوم شابة ، ونجوم ضخمة ، ونجوم تتشكل للتو. للوهلة الأولى ، بدت هذه المجرة حمراء اللون ، ولكن هذا بسبب أنها بعيدة جدًا. إذا نظرنا عن كثب ، فهي في الواقع زرقاء للغاية". .

جمع هابل مئات الصور للمجرات في نطاق الانزياح الأحمر 7 أو 8 خلال 26 عامًا من وجوده ، كما قال برامر ، مما سمح لعلماء الفلك بتطوير صورة واضحة نسبيًا للخصائص العامة لتلك المجرات - معدلات تكوين نجومهم ، وتركيبهم الكيميائي ، سطوعها - في تلك الأوقات والمسافات.

وقد ساعد ذلك العلماء في إنشاء خريطة أكمل وأكثر مصداقية لكيفية تطور الكون إلى ما يقرب من نصف مليار سنة بعد الانفجار العظيم.

من الصعب استقراء مثل هذه الصورة الواضحة من مثال واحد لانزياح أحمر أعلى من 11 ، لكن علماء الفلك يقولون إنه لا يزال من المدهش رؤية دليل على أن مجرة ​​واحدة على الأقل كانت تعمل وتعمل ونشطة بشكل كامل في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقده الكثيرون سابقًا.

يعتقد علماء الفلك أنه يجب أن تكون هناك فجوة زمنية كبيرة بين الانفجار العظيم والعصور التي تشكلت فيها النجوم الأولى ، لتشكيل المجموعات التي ستصبح مجرات ، كما قال أوش.

يشير عمل الفريق إلى أن الفجوة أصغر وأن السكان البدائيين أكثر نشاطًا.

لا يزال البعض في الميدان متشككًا في النتائج.

قال عالم الفلك ريتشارد إليس من المرصد الأوروبي الجنوبي في رسالة بالبريد الإلكتروني إن اللمعان الذي تدعي المجموعة أنه أعلى بثلاث مرات من لمعان الأجسام المماثلة "في أوقات متأخرة جدًا" ، وأن علماء الفلك الذين يسعون إلى قياس مسافات أكبر من الانزياح الأحمر 10 يفعلون ذلك عادةً بالتزامن مع تلسكوبات أرضية قوية مثل تلك الموجودة في WM مرصد كيك في هاواي.

قال إليس: "لا يمكن أن يأتي الدليل النهائي إلا من طيف دقة أعلى مثل الطيف الذي تم نشره لحاملي الأرقام القياسية السابقة ، إما عن طريق تكامل طويل مع تلسكوب أرضي أو ، قريبًا ، مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي" - هابل خليفة أكثر قوة ، والذي هو الآن قيد الإنشاء ومن المتوقع إطلاقه في عام 2018.

يتفق الجميع على أن هابل قد بدا بعيدًا في الكون كما هو ، نظرًا لحجم مرآته الأساسية (قطرها 2.4 مترًا) والقيود الأخرى.

يعمل معهد علوم تلسكوب الفضاء ، الذي يقوم بمعايرة أدوات هابل ويفسر بياناته الأولية ، على قدم وساق في عملية مساعدة ناسا في بناء تلسكوب ويب بمرآة بطول 6.5 متر.

يقول علماء الفلك إن مآثر هابل الأخيرة تشير إلى أن ويب سيكون بشكل روتيني قادرًا على النظر بعيدًا ، مما يوفر إجابات أفضل لما يسميه أوش "الأسئلة الكبيرة جدًا".

"من أين أتت هذه المجرات؟ من أين أتينا جميعًا؟ من أين بدأ كل شيء؟" سأل. "هذا ما نطلبه حقًا. نحن نقترب طوال الوقت."


يحتاج هابل إلى نظارات

ومع ذلك ، كانت الصور الأولى التي أرسلها هابل كارثة ، لأن مرآته الرئيسية قد تم طحنها بالشكل الخطأ. في عام 1993 ، أخذ مكوك الفضاء إنديفور خبراء إلى هابل لإصلاح المشكلة ، وأعطاه زوجًا من النظارات. كان هذا مجرد واحد من خمسة تحديثات تلقاها التلسكوب على مر السنين ، وآخرها جاء في عام 2009.


الصعود إلى النجاح

صعد تلسكوب هابل إلى موقعه الحالي في ذروة الإنجاز من بعض الوديان العميقة التي أوشكت على الانهيار.

في كتابه "The Universe a Mirror: The Saga of the Hubble Space Telescope and the Visionaries Who Build it" (مطبعة جامعة برينستون ، 2008) ، قام الكاتب العلمي روبرت زيمرمان بتأريخ مسيرة عقود طويلة للحصول على تلسكوب هابل إلى حيث انه اليوم. أولاً ، كان هناك عمل روتيني لإقناع مجتمع علم الفلك بالموافقة على الاستثمار في مثل هذا المشروع المكلف ، ثم حمل الكونجرس على تمويله ، ومواصلة تمويله أثناء البناء. لم يكن فقط التلسكوب الذي عانى خلال تلك السنوات كتب زيمرمان أيضًا عن الأشخاص الذين كرسوا أنفسهم لتلسكوب هابل على حساب حياتهم المهنية أو حتى حياتهم الشخصية.

كان من المقرر أصلاً إطلاق تلسكوب هابل الفضائي في عام 1983 لكنه لم ينطلق من الأرض حتى عام 1990. بعد وقت قصير من إطلاق التلسكوب ، أدرك الفريق العلمي أن الصور التي كانوا يتلقونها كانت ضبابية. اتضح أن مرآة التلسكوب كانت مطحونة بشكل طفيف إلى سمك خاطئ. (نشأ الخلل بسبب خطأ في معدات الاختبار المستخدمة أثناء بناء المرآة.)

في عام 1993 ، قامت أول بعثة خدمة هابل بتركيب أجهزة يمكنها التكيف مع الخلل في المرآة ، وسرعان ما ازدهر التلسكوب إلى أقصى إمكاناته. لقد كشفت عن معلومات جديدة على جميع المقاييس ، من النظام الشمسي إلى الكون المرئي بأكمله. اكتشف هابل أربعة أقمار جديدة حول بلوتو ، وأظهر أن المجرات كثيرًا ما تصطدم وتندمج معًا ، وقياسات محسنة بشكل كبير لعصر الكون ، وأظهر أن الفضاء لا يتوسع فحسب ، بل ينتشر بشكل أسرع وأسرع.

بحلول عام 2003 ، كان هابل قد قدم أكثر من عقد من العلوم القيمة والصور الجميلة. في تلك المرحلة ، كان من الممكن أن يتقاعد ولا يزال يُعتبر ناجحًا. لكن كانت هناك خطط قيد العمل لإضافة جهازيْن جديدَين إلى هابل وإصلاح جهازين توقفا عن العمل. [صور: بعثات خدمة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا]

تمت المهمة الخامسة والأخيرة حتى الآن لإصلاح هابل المأهولة في عام 2009. هذه المهمة هي نموذج مصغر لقصة حياة هابل: مليئة بالمكالمات القريبة التي كادت أن تسبب كارثة للتلسكوب ، مثلما حدث عندما لم يكن هناك مسمار يمسك بدرابزين. انطلقوا ومنعوا رواد الفضاء تقريبًا من الوصول إلى إحدى الأدوات التي تحتاج إلى إصلاح.

في النهاية ، كانت المهمة ناجحة تمامًا. قام رواد الفضاء بتركيب جهازين جديدين ، وإصلاح اثنين من الأجهزة المكسورة ، وتركيب بطاريات جديدة ، وجيروسكوبات جديدة وجهاز كمبيوتر علمي جديد ، لإطالة عمر هابل. اليوم ، لا يزال أحد أقوى التلسكوبات وأكثرها طلبًا في العالم.


يراقب هابل كيف ينمو كوكب عملاق

يعطي تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا علماء الفلك نظرة نادرة على كوكب بحجم كوكب المشتري لا يزال يتشكل ويتغذى على المواد المحيطة بنجم شاب.

قال بريندان بولر Brendan Bowler من جامعة تكساس في أوستن: "نحن لا نعرف الكثير عن كيفية نمو الكواكب العملاقة". "يمنحنا نظام الكواكب هذا الفرصة الأولى لمشاهدة سقوط المواد على كوكب ما. تفتح نتائجنا مجالًا جديدًا لهذا البحث."

على الرغم من أنه تم فهرسة أكثر من 4000 من الكواكب الخارجية حتى الآن ، تم تصوير حوالي 15 منها فقط بشكل مباشر حتى الآن بواسطة التلسكوبات. والكواكب بعيدة جدًا وصغيرة جدًا ، فهي مجرد نقاط في أفضل الصور. تمهد تقنية الفريق الحديثة لاستخدام هابل لتصوير هذا الكوكب مباشرة طريقًا جديدًا لمزيد من البحث عن الكواكب الخارجية ، خاصة خلال السنوات التكوينية للكوكب.

يدور هذا الكوكب الخارجي الضخم ، المسمى PDS 70b ، حول النجم القزم البرتقالي PDS 70 ، المعروف بالفعل بوجود كوكبين نشطين داخل قرص ضخم من الغبار والغاز يحيط بالنجم. يقع النظام على بعد 370 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة قنطورس.

قال Yifan Zhou ، من جامعة تكساس في أوستن: "هذا النظام مثير للغاية لأننا نستطيع أن نشهد تشكيل كوكب". "هذا هو الكوكب الأصغر الذي صوره هابل بشكل مباشر على الإطلاق." في عمر خمسة ملايين سنة ، لا يزال الكوكب يجمع المواد ويبني الكتلة.

توفر حساسية هابل للأشعة فوق البنفسجية (UV) نظرة فريدة على الإشعاع الناتج عن الغاز شديد السخونة المتساقط على الكوكب. وأضاف تشو: "أتاحت لنا ملاحظات هابل تقدير مدى سرعة اكتساب الكوكب للكتلة".

سمحت أرصاد الأشعة فوق البنفسجية ، التي تضيف إلى مجموعة الأبحاث حول هذا الكوكب ، للفريق بقياس معدل نمو كتلة الكوكب مباشرة لأول مرة. لقد اكتسب العالم البعيد بالفعل ما يصل إلى خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري خلال فترة تبلغ حوالي خمسة ملايين سنة. تضاءل معدل التراكم المقاس الحالي إلى النقطة التي إذا ظل المعدل ثابتًا لمليون سنة أخرى ، فإن الكوكب سيزداد فقط بمقدار 1/100 إضافية من كتلة كوكب المشتري.

يؤكد Zhou و Bowler على أن هذه الملاحظات هي لقطة واحدة في الوقت المناسب - هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتحديد ما إذا كان المعدل الذي يضيف به الكوكب الكتلة يتزايد أم يتناقص. "قياساتنا تشير إلى أن الكوكب في نهاية عملية تكوينه."

يتم تعبئة نظام PDS 70 الشاب بقرص غاز وغبار بدائي يوفر الوقود لتغذية نمو الكواكب في جميع أنحاء النظام بأكمله. كوكب PDS 70b مُحاط بقرص الغاز والغبار الخاص به والذي يقوم بسحب المواد من القرص المحيطي الأكبر حجمًا. يفترض الباحثون أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد من القرص المحيط بالكوكب إلى الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتقوم بنقل المواد إلى سطح الكوكب.

وأوضح تشو: "إذا كانت هذه المادة تتبع أعمدة من القرص إلى الكوكب ، فإنها ستسبب نقاطًا ساخنة محلية". ويمكن أن تكون هذه النقاط الساخنة أعلى بعشر مرات على الأقل من درجة حرارة كوكب الأرض. تم العثور على هذه البقع الساخنة تتوهج بشدة في ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

تقدم هذه الملاحظات رؤى حول كيفية تشكل الكواكب الغازية العملاقة حول شمسنا قبل 4.6 مليار سنة. قد يكون كوكب المشتري قد تجمَّع على قرص محيط من المواد المتساقطة. قد تكونت أقماره الرئيسية أيضًا من بقايا الطعام في ذلك القرص.

كان التحدي الذي واجهه الفريق هو التغلب على وهج النجم الأم. يدور PDS 70b تقريبًا على نفس المسافة التي يدور بها أورانوس عن الشمس ، لكن نجمه أكثر سطوعًا بمقدار 3000 مرة من الكوكب عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية. أثناء معالجة تشو للصور ، أزال بعناية وهج النجم ليترك وراءه الضوء المنبعث من الكوكب فقط. من خلال القيام بذلك ، قام بتحسين حدود مدى قرب كوكب ما من نجمه في ملاحظات هابل بمعامل خمسة.

وأضاف بولر: "بعد 31 عامًا من الإطلاق ، ما زلنا نبحث عن طرق جديدة لاستخدام هابل". "ستفتح إستراتيجية ييفان للمراقبة وتقنية المعالجة اللاحقة نوافذ جديدة لدراسة أنظمة مماثلة ، أو حتى نفس النظام ، مرارًا وتكرارًا مع هابل. مع الملاحظات المستقبلية ، يمكننا اكتشاف متى يسقط معظم الغاز والغبار على كواكبهم وما إذا يفعل ذلك بمعدل ثابت ".

تم نشر نتائج الباحثين في أبريل 2021 في المجلة الفلكية.


إلى أي مدى يمكنك أن ترى في الكون؟

عندما تنظر إلى سماء الليل ، فإنك ترى مسافات شاسعة بعيدة ، حتى مع مقلة عينك العارية. ولكن ما هو أبعد شيء يمكنك رؤيته بالعين المجردة؟ وماذا لو حصلت على مساعدة باستخدام منظار أو تلسكوب أو حتى باستخدام تلسكوب هابل الفضائي.

عند الوقوف على مستوى سطح البحر ، يكون رأسك على ارتفاع مترين ، ويبدو الأفق على بعد حوالي 3 أميال ، أو 5 كم. نحن قادرون على رؤية المزيد من الأشياء البعيدة إذا كانت أطول ، مثل المباني أو الجبال ، أو عندما نكون أعلى في الهواء. إذا وصلت إلى ارتفاع 20 مترًا ، فإن الأفق يمتد إلى حوالي 11 كيلومترًا. لكن يمكننا رؤية أشياء في الفضاء تكون أكثر بعدًا بالعين المجردة. القمر على بعد 385000 كم والشمس ضخمة 150 مليون كم. مرئي على طول الطريق هنا على الأرض ، فإن أبعد جسم في النظام الشمسي يمكننا رؤيته ، بدون تلسكوب ، هو زحل على بعد 1.5 مليار كيلومتر.

في أحلك الظروف ، يمكن للعين البشرية أن ترى نجومًا بقوة 6.5 أو أكبر. والذي يعمل حوالي 9000 نجم فردي. يبلغ طول سيريوس ، وهو ألمع نجم في السماء ، 8.6 سنة ضوئية. أبعد نجم لامع ، دينب ، يبعد حوالي 1500 سنة ضوئية عن الأرض. إذا كان هناك من ينظر إلينا مرة أخرى ، في الوقت الحالي ، فقد يشهد انتخاب البابا الثاني والخمسين ، القديس هورميداس ، في القرن السادس.
حتى أن هناك زوجين من النجوم الساطعة حقًا في نطاق 8000 سنة ضوئية ، والتي بالكاد يمكننا رؤيتها بدون تلسكوب. إذا انفجر نجم ، فيمكننا رؤيته بعيدًا. كان السوبرنوفا الشهير 1006 هو الأكثر إشراقًا في التاريخ ، وقد سُجل في الصين واليابان والشرق الأوسط.

كان على بعد 7200 سنة ضوئية وكان مرئيًا في النهار. حتى أن هناك هياكل كبيرة يمكننا رؤيتها. خارج المجرة ، تقع سحابة Magellanic الكبيرة على بعد 160.000 سنة ضوئية ، بينما تبعد سحابة Magellanic الصغيرة حوالي 200000 سنة ضوئية. لسوء الحظ بالنسبة لنا في الشمال ، هذه الأشياء مرئية فقط من نصف الكرة الجنوبي ، وأبعد شيء يمكننا رؤيته بمقل أعيننا المجردة هو أندروميدا عند 2.6 مليون سنة ضوئية ، والتي تبدو في السماء المظلمة وكأنها نقطة ضبابية.

إذا غشنا وحصلنا على القليل من المساعدة ، قل باستخدام المنظار & # 8211 ، يمكنك رؤية النجوم والمجرات الخافتة بحجم 10 & # 8211 على بعد أكثر من 10 ملايين سنة ضوئية. باستخدام التلسكوب يمكنك رؤية أبعد من ذلك بكثير. يتيح لك التلسكوب العادي مقاس 8 بوصات رؤية ألمع النجوم الزائفة ، على بعد أكثر من 2 مليار سنة ضوئية. باستخدام عدسة الجاذبية ، يمكن لتلسكوب هابل الفضائي المذهل رؤية المجرات ، بعيدًا بشكل لا يصدق ، حيث تركها الضوء مئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم.

إذا كان بإمكانك أن ترى في أطوال موجية أخرى ، يمكنك رؤية مسافات مختلفة. لحسن الحظ بالنسبة لأعضائنا الثمينة الحساسة للإشعاع ، يحجب غلافنا الجوي أشعة جاما والأشعة السينية. لكن إذا كان بإمكانك أن ترى في هذا الطيف ، يمكنك أن ترى أجسامًا تنفجر على بعد مليارات السنين الضوئية. وإذا كان بإمكانك أن ترى في الطيف الراديوي ، فستتمكن من رؤية إشعاع الخلفية الكوني الميكروي ، الذي يحيط بنا في جميع الاتجاهات ويميز حافة الكون المرئي.

لن & # 8217t أن يكون رائعًا؟ حسنًا ، ربما نستطيع ... قليلًا. Turn on your television, some of the static on the screen is this very background radiation, the afterglow of the Big Bang.

ماذا تعتقد؟ If you could see far out in the Universe what would you like a close up view of? Tell us in the comments below.


Looking Back in Time

When we use powerful telescopes to look at distant objects in space, we are actually looking back in time. كيف يمكن أن يكون هذا؟

Light travels at a speed of 186,000 miles (or 300,000 km) per second. This seems really fast, but objects in space are so far away that it takes a lot of time for their light to reach us. The farther an object is, the farther in the past we see it.

Our Sun is the closest star to us. It is about 93 million miles away. So, the Sun's light takes about 8.3 minutes to reach us. This means that we always see the Sun as it was about 8.3 minutes ago.

The next closest star to us is about 4.3 light-years away. So, when we see this star today, we’re actually seeing it as it was 4.3 years ago. All of the other stars we can see with our eyes are farther, some even thousands of light-years away.

Stars are found in large groups called galaxies. A galaxy can have millions or billions of stars. The nearest large galaxy to us, Andromeda, is 2.5 million light-years away. So, we see Andromeda as it was 2.5 million years in the past. The universe is filled with billions of galaxies, all farther away than this. Some of these galaxies are much farther away.

An image of the Andromeda galaxy, as seen by NASA's GALEX observatory. الائتمان: NASA / JPL-Caltech

In 2016, NASA's Hubble Space Telescope looked at the farthest galaxy ever seen, called GN-z11. It is 13.4 billion light-years away, so today we can see it as it was 13.4 billion years ago. That is only 400 million years after the big bang. It is one of the first galaxies ever formed in the universe.

Learning about the very first galaxies that formed after the big bang, like this one, helps us understand what the early universe was like.

This picture shows hundreds of very old and distant galaxies. The oldest one found so far in GN-z11 (shown in the close up image). The image is a bit blurry because this galaxy is so far away. Credit: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)


9. Anyone can make a request to use the Hubble Telescope.

Every year, Johns Hopkins University’s Space Telescope Science Institute issues an open call for proposals to conduct observations using Hubble. While there are no restrictions on who can apply, the competition is extremely tough. Hundreds of eager astronomers come forward each year, and following a review by a panel of experts, only around one-fifth of them actually receive time with the telescope. Those who fail to win a date with Hubble have to settle for perusing its extensive archive of photos, all of which are available to the public following a one-year waiting period.


شاهد الفيديو: اليابان ترصد شروق الأرض على سطح القمر Earth rise on Moon by KAGUYA (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Maeadam

    وضوح الرسالة

  2. Wetherby

    أنا آسف ، لقد تدخل ... في وجهي موقف مماثل. دعنا نناقش.



اكتب رسالة