Jaga_lux، ناتالیا در زندگی واقعی. چه چیزی ما را با این کارنا تهدید می کند؟ این کارینا یک ستاره غول پیکر است

29 آگوست 2018
تصویری زیبا از سحابی کارینا، یکی از بزرگترین و درخشان ترین سحابی های آسمان شب، توسط تلسکوپ VISTA در رصدخانه پارانال ESO در شیلی ثبت شد. مشاهدات فروسرخ به تلسکوپ VISTA این امکان را داده است که از میان توده‌های گاز داغ و غبار تاریکی که سحابی را پر کرده‌اند، ستارگان زیادی را ببیند، چه نوزادان تازه متولد شده و چه در پایان چرخه زندگی‌شان.

در فاصله حدود 7500 سال نوری از ما، در صورت فلکی کارینا (کارینا)، سحابی وجود دارد که در داخل آن ستاره ها در کنار یکدیگر متولد می شوند و می میرند. این فرآیندهای خشونت آمیز سحابی کارینا را تشکیل می دهند - یک ابر غول پیکر در حال توسعه پویا از گاز و غبار بین ستاره ای.

در اعماق آن، ستارگان پرجرم تشعشعات قدرتمندی از خود ساطع می کنند که تحت تأثیر آن گاز اطراف آنها می درخشد. در مقابل، نواحی مجاور سحابی حاوی توده‌های تاریک غبار هستند که ستارگان تازه متولد شده در آن کمین کرده‌اند. بنابراین، نبردی بین ستارگان و غبار در سحابی کارینا در جریان است و ستارگان تازه تشکیل شده در آن پیروز می شوند: تشعشعات پرانرژی و باد ستاره ای که آنها ساطع می کنند تبخیر شده و مهدکودک ستاره ای غبارآلود را که در آن متولد شده اند پراکنده می کند.

سحابی کارینا بیش از 300 سال نوری وسعت دارد. این یکی از بزرگترین مناطق تشکیل ستاره در کهکشان راه شیری است. در یک شب تاریک، به راحتی می توان در آسمان با چشم غیر مسلح دید. اما، با ناراحتی ما که در شمال زندگی می کنیم، فقط در نیمکره جنوبی قابل مشاهده است، زیرا در 60 درجه جنوب استوای سماوی قرار دارد.

در داخل این سحابی قابل توجه جسمی وجود دارد که به عنوان غیرمعمول ترین منظومه ستاره ای شناخته شده شناخته می شود - اتا کارینا. این ستاره دوگانه هیولا، از نظر انتشار انرژی در منطقه اطراف خود قدرتمندترین است. در دهه 1930، یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان بود، اما از آن زمان درخشندگی آن به شدت کاهش یافته است. او به چرخه زندگی خود پایان می دهد، اما یکی از پرجرم ترین و درخشان ترین ستاره های کهکشان راه شیری باقی می ماند.

در تصویر بالا، Eta Carinae را می توان به عنوان بخشی از یک نقطه نورانی روشن درست بالای بالای ویژگی V شکل که توسط ابرهای غبار تشکیل شده است، مشاهده کرد. در سمت راست اتا کارینا، همچنین در داخل سحابی کارینا، سحابی سوراخ کلید نسبتا کوچک قرار دارد، ابر فشرده و متراکمی از گاز مولکولی سرد حاوی چندین ستاره پرجرم. ظاهر این سحابی نیز در طول قرن گذشته به طرز چشمگیری تغییر کرده است.

سحابی کارینا در دهه 1750 توسط نیکلاس لوئیس دی لاکائیل و سپس در دماغه امید خوب کشف شد. از آن زمان تعداد زیادی عکس از او دریافت شده است. اما تصویری که با تلسکوپ پیمایشی مرئی و فروسرخ برای نجوم گرفته شده است، تصویری از میدان وسیع را با جزئیات بی سابقه ای ثبت می کند. حساسیت بالای گیرنده در ناحیه فروسرخ این امکان را فراهم می کند که تجمعات ستاره های جوان پنهان در داخل ابرهای غباری که سحابی را پر می کنند، آشکار شود. در سال 2014، با استفاده از تلسکوپ VISTA، تشعشعات فروسرخ نزدیک در سحابی کارینا شناسایی شد، که این امکان را فراهم کرد تا یک ایده عینی از مقیاس تشکیل ستاره در آن به دست آوریم. VISTA بزرگترین تلسکوپ مادون قرمز میدان گسترده جهان است که در بررسی آسمان تخصص دارد. قطر زیاد، میدان دید وسیع آن و به اخترشناسان اجازه می دهد تا تصاویر کاملاً جدیدی از اجرام در آسمان جنوبی دریافت کنند.

یادداشت

محقق اصلی برنامه رصدی که این تصویر را تولید کرد، جیم امرسون (مدرسه فیزیک و نجوم، دانشگاه ملکه مری لندن، بریتانیا) بود. سیمون هاجکین و مایک اروین، واحد بررسی نجومی کمبریج، دانشگاه کمبریج، بریتانیا همکاران او بودند. پردازش داده ها توسط مایک ایروین و جیم لوئیس (واحد بررسی نجومی کمبریج، دانشگاه کمبریج، انگلستان) انجام شد.

برای یادگیری بیشتر

رصدخانه جنوبی اروپا (ESO، رصدخانه جنوبی اروپا) سازمان نجومی بین ایالتی پیشرو در اروپا است که از نظر بهره وری بسیار جلوتر از سایر رصدخانه های نجومی زمینی در جهان است. 15 کشور در کار آن شرکت می کنند: اتریش، بلژیک، بریتانیا، آلمان، دانمارک، اسپانیا، ایتالیا، هلند، لهستان، پرتغال، فنلاند، فرانسه، جمهوری چک، سوئیس و سوئد، و همچنین شیلی که قلمرو خود را فراهم کرد. برای استقرار رصدخانه های ESO و استرالیا که شریک استراتژیک آن است. ESO در حال پیگیری یک برنامه عظیم برای طراحی، ساخت و بهره برداری از ابزارهای رصدی قدرتمند زمینی است تا اخترشناسان را قادر به انجام تحقیقات علمی حیاتی کند. ESO همچنین نقش پیشرو در سازماندهی و حمایت از همکاری های بین المللی در زمینه نجوم ایفا می کند. ESO دارای سه پست رصدی منحصر به فرد در سطح جهانی در شیلی است: La Silla، Paranal و Chajnantor. رصدخانه پارانال دارای تلسکوپ بسیار بزرگ ESO (تلسکوپ بسیار بزرگ، VLT) است که می‌تواند در قالب تداخل سنج تلسکوپ بسیار بزرگ VLTI و دو تلسکوپ بزرگ زاویه دید: VISTA، که بررسی‌های آسمان مادون قرمز را انجام می‌دهد، و تلسکوپ پیمایش برد نوری VLT (تلسکوپ بررسی VLT). ESO همچنین یکی از شرکای اصلی در بهره برداری از دو ابزار موج زیر میلی متری در فلات Chajnantor است: تلسکوپ APEX و بزرگترین پروژه نجومی زمان ما، ALMA. در Cerro Armazones، در نزدیکی Paranal، ESO در حال ساخت تلسکوپ 39 متری ELT بسیار بزرگ است که "بزرگترین چشم بشریت به آسمان" خواهد بود.

ستاره فوق غول پیکر اتا کارینا (این کارینا)

این ستاره عظیم الجثه در فاصله 7500 سال نوری از زمین قرار دارد. حلقه بیرونی نعل اسب دارای دمای تقریباً 3 میلیون کلوین است. قطر این حلقه تقریباً دو سال نوری است. احتمالاً در اثر انفجاری که بیش از هزار سال پیش رخ داده است، شکل گرفته است. ابر آبی در وسط سه ماه نوری وسعت دارد و داغ ترین است. ناحیه سفید با قطر کمتر از یک ماه نوری، گرمترین ناحیه است و ممکن است دارای یک سوپراستار باشد..

این کارینا (η Car, η Carinae) یک ستاره ابرغول در صورت فلکی کارینا است، یک متغیر آبی روشن ( LBV) یکی از بزرگترین و ناپایدارترین ستارگان شناخته شده برای علم.

جرم η کارینا 100-150 جرم خورشید است که نزدیک به حد نظری است، درخشندگی بولومتری حدود 5 میلیون جرم خورشید است. این ستاره توسط سحابی بزرگ و درخشان NGC 3372 (سحابی کارینا) و همچنین سحابی کوچک هومونکولوس که اخیراً شکل گرفته است احاطه شده است (به زیر مراجعه کنید). نه چندان دور از ستاره سحابی سوراخ کلید قرار دارد. برخی از دانشمندان بر این باورند که η کارینا قبل از سایر ستارگان کهکشان راه شیری به ابرنواختر تبدیل خواهد شد.

قدر مطلق ستاره 12- متر است، به این معنی که در فاصله 10 پارسک، اتا کارینا در آسمان زمین به روشنی ماه در ماه کامل خواهد بود. برای مقایسه: خورشید از چنین فاصله ای را به سختی می توان با چشم غیر مسلح دید.

در زمان تاریخی، η از کارینا تا حد زیادی روشنایی خود را تغییر داده است. در کاتالوگ هالی در سال 1677، قدر چهارم نشان داده شده است، در سال 1730 ستاره یکی از درخشان ترین ستاره های کیل شد، اما در سال 1782 دوباره بسیار ضعیف شد. در سال 1820، افزایش شدید درخشندگی ستاره آغاز شد و در آوریل 1843 به قدر ظاهری 0.8- متر رسید و بعد از سیریوس، دومین درخشان در آسمان شد. پس از آن، روشنایی صدها بار کاهش یافت و در سال 1870 ستاره با چشم غیرمسلح نامرئی شد. برای سال 2005، قدر ظاهری ستاره حدود 5-6 متر است. در همان زمان، η Carina یکی از درخشان ترین منابع تابش مادون قرمز در خارج از منظومه شمسی باقی می ماند. این ستاره در فاصله 7500-8000 سال نوری از خورشید قرار دارد.

این کارینا به سرعت در حال از دست دادن جرم است که فوتوسفر آن از نظر گرانشی به ستاره متصل نیست و توسط تشعشعات به فضای اطراف "دور می شود". در طغیان 1841-1843، سحابی دوقطبی Homunculus در اطراف ستاره شکل گرفت که اندازه آن 12 در 18 ثانیه قوس است. جرم گرد و غبار در هومونکولوس حدود 0.04 جرم خورشیدی است، در مجموع، چندین جرم خورشیدی در طول شیوع این بیماری رها شده است.

این ستاره دارای نام مدرن فورامن (لات. انجمن"سوراخ")، مرتبط با سحابی سوراخ کلید نزدیک به ستاره.

تلسکوپ VISTA در پرتوهای فروسرخ یکی از بزرگترین سحابی های کهکشان راه شیری را تصویربرداری کرد.

تصویری زیبا از سحابی کارینا، یکی از بزرگترین و درخشان ترین سحابی های آسمان شب، توسط تلسکوپ VISTA در رصدخانه پارانال ESO در شیلی ثبت شد. مشاهدات فروسرخ به تلسکوپ VISTA این امکان را داده است که از میان توده‌های گاز داغ و غبار تاریکی که سحابی را پر کرده‌اند، ستارگان زیادی را ببیند، چه نوزادان تازه متولد شده و چه در پایان چرخه زندگی‌شان.

درون این سحابی قابل توجه جسمی قرار دارد که به نام غیرمعمول ترین منظومه ستاره ای شناخته شده، Eta Carinae شناخته می شود. این ستاره دوگانه هیولا، از نظر انتشار انرژی در منطقه اطراف خود قدرتمندترین است. در دهه 1930، یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان بود، اما از آن زمان درخشندگی آن به شدت کاهش یافته است. او به چرخه زندگی خود پایان می دهد، اما یکی از پرجرم ترین و درخشان ترین ستاره های کهکشان راه شیری باقی می ماند.

سحابی کارینا در دهه 1750 توسط نیکلاس لوئیس دی لاکائیل و سپس در دماغه امید خوب کشف شد. از آن زمان تعداد زیادی عکس از او دریافت شده است. اما تصویری که با VISTA (تلسکوپ پیمایشی مرئی و فروسرخ برای نجوم) گرفته شده است، یک تصویر میدان وسیع با جزئیات بی سابقه ای ارائه می دهد. حساسیت بالای گیرنده در ناحیه فروسرخ این امکان را فراهم می کند که تجمعات ستاره های جوان پنهان در داخل ابرهای غباری که سحابی را پر می کنند، آشکار شود. در سال 2014، با استفاده از تلسکوپ VISTA، حدود پنج میلیون منبع منفرد از تشعشعات فروسرخ در سحابی کارینا شناسایی شد که امکان دستیابی به یک ایده عینی از مقیاس تشکیل ستاره در آن را فراهم کرد. VISTA بزرگترین تلسکوپ مادون قرمز میدان گسترده جهان است که در بررسی آسمان تخصص دارد. قطر بزرگ آینه اصلی، میدان دید وسیع و گیرنده های بسیار حساس به اخترشناسان این امکان را می دهد که تصاویر کاملاً جدیدی از اجرام در آسمان جنوبی به دست آورند.

ولادیلن استپانوویچ، کمی در مورد پیشینه کشف اثر لیزر فضایی به ما بگویید. به طور کلی چه چیزی چنین کشفی را ممکن کرد؟

بله، در واقع، من در مورد این اثر در موسسه فیزیک لبدف و چند روز قبل در مرکز تحقیقات فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت در نزدیکی واشنگتن صحبت کردم. در آنجا مرکز کنترل تلسکوپ فضایی هابل است که با کمک آن این کشف انجام شد. تنها این ابزار منحصر به فرد نجومی امکان انجام چنین مطالعاتی را به طور قابل اعتماد می دهد.

یک پروژه علمی بزرگ - تلسکوپ فضایی هابل چند میلیارد دلاری - به مدت 12 سال در مداری به ارتفاع 500 کیلومتر در پایین زمین کار می کند. این نه تنها در شرایط کاری عالی نگهداری می شود، بلکه به طور مداوم در طول ماموریت های سرویس شاتل فضایی به طور مداوم بهبود می یابد. در جریان چهارمین ماموریت خدماتی موفق اخیر "شاتل" کلمبیا (به ارزش صدها میلیون دلار) در مارس سال جاری، عملکرد هابل به طور اساسی بهبود یافت، عمق اسکن فضایی ده برابر شد. مشاهده برخورد کهکشان هایی که در فاصله حدود نیم میلیارد سال نوری رخ می دهند ممکن شد. به گفته کارشناسان ناسا، آخرین پیشرفت تلسکوپ هابل با کمک آن عصر جدیدی از تحقیقات را باز می کند.

تمام مشاهدات روی تلسکوپ در مرکز گودارد پردازش می شود و در یک سال در دسترس دانشمندان سراسر جهان قرار می گیرد. هر محققی در هر کشور و در هر مکان به این اطلاعات علمی منحصر به فرد به صورت رایگان از طریق اینترنت دسترسی پیدا می کند. در این راستا، یادآوری این نکته مفید است که یک جلسه رصد تلسکوپ هابل در طی 3-4 چرخش در اطراف زمین حدود نیم میلیون دلار برای مالیات دهندگان آمریکایی هزینه دارد.

به طور طبیعی، ستاره شناسان و اخترفیزیکدانان از صدها آزمایشگاه و دانشگاه در بسیاری از کشورها، پتانسیل فکری و مالی خود را، احتمالاً در مقیاسی مشابه، برای تفسیر داده های رصدی به دست آمده سرمایه گذاری می کنند. علاوه بر این، برنامه رصدی هابل بر مبنای رقابتی با مشارکت بین‌المللی ساخته می‌شود و منظومه شمسی، کهکشان ما، و فضای فراکهکشانی وسیع - کهکشان‌های دیگر تا حومه کیهان را پوشش می‌دهد.

اما اجازه دهید به لیزر در مجاورت ستاره Eta Karina، درخشان ترین و پرجرم ترین ستاره در کهکشان ما برگردیم... جوهر اثر لیزر کیهانی چیست؟

من سال ها پیش پس از کشف میزرهای مایکروویو که در ابرهای بین ستاره ای کار می کردند، اثر لیزر را در محدوده نوری پیش بینی کردم. لیزرها به تحریک شدیدتر یا به قول خودشان پمپاژ نیاز دارند. چنین شرایطی در جو ستارگان وجود دارد، اما مشاهده اثر لیزر در آنها در پس زمینه تابش شدید از خود ستاره دشوار است. این کارینا در فاصله حدود 8 هزار سال نوری از ما قرار دارد. این یک ستاره بسیار ناپایدار است. 150 سال پیش منفجر شد و در طول انفجار در نیمکره جنوبی به عنوان دومین ستاره درخشان (پس از سیریوس) مشاهده شد.

در نتیجه انفجار یک ستاره، مقدار زیادی ماده به شکل اتم های تمام عناصر جدول تناوبی مندلیف به فضای اطراف پرتاب شد. اتم های موجود در مجاورت یک ستاره با تابش با دمای بالا (20-30 هزار درجه) از سطح آن (فوتوسفر ستاره) یونیزه می شوند. در مخلوطی از اتم‌های یونیزه شده در ابرهای گازی، یعنی یک پلاسمای دور ستاره‌ای نادر، است که در نزدیکی یک ستاره، مانند لیزرهای معمولی، حالت غیرتعادلی ایجاد می‌شود، و گسیل القایی فوتون‌ها در انتقال‌های کوانتومی، در مورد ما، آهن رخ می‌دهد. یون ها درست است که هیچ آینه ای در فضا وجود ندارد و بنابراین تابش لیزر غیر جهت دار است، یعنی در همه جهات از جمله در جهت زمین رخ می دهد.

جزء اصلی ماده پرتاب شده توسط ستاره هیدروژن است و دقیقاً تابش تک رنگ شدید آن است که تحت تأثیر تابش ستاره مرکزی اتا کارینا ایجاد می شود که پمپاژ سطوح یون آهن لیزر فضایی را فراهم می کند. در نتیجه، خطوط طیفی ضعیف یون‌های آهن، که تقریباً 0.01 درصد از ماده دور ستاره‌ای را تشکیل می‌دهند، به خطوط لیزر درخشان تبدیل می‌شوند. تلسکوپ هابل به دلیل قدرت تفکیک زاویه‌ای استثنایی، امکان رصد تابش این نواحی دور ستاره‌ای لیزری را جدا از تابش ستاره فراهم می‌کند. به همین دلیل این اثر پیدا شد. در اصل، محیط این ستاره درخشان (چند میلیون بار درخشانتر از خورشید است) یک آزمایشگاه طبیعی غول پیکر از فیزیک اتمی و طیف سنجی است.

پروفسور جوهانسون از موسسه نجوم دانشگاه لوند (سوئد) و من در سال‌های اخیر در حال مطالعه فرآیندهای اتمی-فیزیکی غیرعادی در مجاورت این ستاره بوده‌ایم که با استفاده از تجهیزات طیفی منحصر به فرد تلسکوپ هابل رصد شده‌اند. در طول این مطالعات، ما موفق به کشف تعدادی از اثرات بسیار جالبی شدیم که قبلاً در شرایط اخترفیزیکی مشاهده نشده بودند، از جمله اثر لیزر. این مطالعات به طور مشترک با دکتر گل از مرکز فضایی گدارد انجام شد.

و این برای علم مثلاً برای اخترفیزیک چه معنایی دارد؟

ستارگان در حال انفجار ناپایدار که به آنها ابرنواختر می گویند، اجرام منحصر به فردی در فضا هستند. ستاره اتا کارینا نزدیک ترین ابرنواختر به ما است که می توان آن را با جزئیات بسیار بیشتر از ابرنواخترهای دور مطالعه کرد. اخترفیزیکدانان هنوز ماهیت این انفجارها را نمی دانند و بنابراین مشاهده ماده پرتاب شده به فضای دور ستاره ای که توسط تابش ستاره روشن شده و بنابراین مشاهده شده است، برای درک ماهیت چنین انفجارهای ستاره ای بسیار مهم است. اتفاقا انفجار آخرین ابرنواختر که پنجاه برابر اتا کارینا از ما دورتر است در سال 1987 بود و شبیه انفجار اتا کارینا بود. علاوه بر این، کاملاً ممکن است که انفجار ابرنواخترها در کهکشان ما بدون هیچ اثری برای ما زمینی ها سپری نشود.

به طور کلی، سه مشکل جهانی مورد توجه عموم بشر است: خود انسان و زندگی، زمینی که در آن زندگی می کند، و کیهانی که در آن غوطه ور است. همه این مشکلات به روشی بدیهی و به دور از بدیهی بودن و برای ما نامشخص به هم مرتبط هستند. و مهم است که روسیه سهم قابل توجهی در این روند دانش داشته باشد. گاهی اوقات این سهم با یک پیشرفت تکنولوژیکی و سرمایه گذاری های مالی بزرگ همراه است. (پیشرفت سریع ما به فضا را به یاد بیاورید.) اکنون، به خواست سرنوشت، سهم ما بیشتر با پتانسیل فکری عظیم روسیه مرتبط است.

اخیراً با یک گزارش علمی در هیئت رئیسه آکادمی علوم روسیه در مورد مشکلی که مستلزم هزینه های مالی قابل توجهی است صحبت کردم که هنوز برای روسیه مجاز نیست، سخنان فیزیکدان بزرگ، بنیانگذار فیزیک هسته ای، لرد ارنست را به یاد آوردم. رادرفورد که در دهه 30 قرن گذشته در ثروتمندترین امپراتوری بریتانیا توسط او گفت: "ما پول نداریم، اما باید فکر کنیم." انگار داشت به ما می گفت.