نمایش اسکلت فروسرخی یک کهکشان به دست جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب، نمایی از اسکلت یک کهکشان را در طیف فروسرخ به نمایش گذاشته است.

باشگاه خبرنگاران نوشت: دید فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب، بینش ما را از یک کهکشان مارپیچی بزرگ و میله‌ای تغییر داده است و اسکلت گرد و غبار آن را که با درخشش ستارگان جوان روشن شده است، آشکار کرده است.

به نقل از اسپیس، تصاویر کهکشان NGC ۱۵۵۹ در نور مرئی مانند تصاویری که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته است، گرداب درخشانی از نور با خوشه‌های ستاره‌ای درخشان و جوان را نشان می‌دهد که در بازو‌های مارپیچی پراکنده با خطوط غبار سیاه پوشیده شده‌اند.

اما جیمز وب اکنون از این تابش خیره کننده عبور کرده و با دید فروسرخ خود، باطن این کهکشان را آشکار کرده است.

دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) جیمز وب، نور ستاره‌ها را می‌بیند که از میان غبار پنهان و همچنین درخشش گاز هیدروژن یونیزه شده در مناطق ستاره‌ساز فیلتر شده است. در همین حال، ابزار فروسرخ میانی (MIRI) این تلسکوپ فضایی توانسته غبار را به طور مستقیم رصد کند و ابر‌های ذرات ریز تولید شده توسط نسل‌های گذشته ستارگان را به تصویر بکشد و ساختار مارپیچی NGC ۱۵۵۹ را ردیابی کند.

تصویر جدید جیمز وب از NGC ۱۵۵۹ فقط از نظر زیبایی عالی نیست، بلکه از نظر علمی نیز بسیار ارزشمند است و به عنوان بخشی از پروژه PHANGS (فیزیک با وضوح بالا زاویه‌ای در نزدیک کهکشان‌ها) برای درک بهتر چگونگی تولد ستارگان، نحوه زندگی و نحوه مرگ آن‌ها در همه نوع کهکشان‌ها در سراسر جهان تولید شده است.

پروژه PHANGS همچنین علاقه‌مند است در مورد تعامل بین آن ستارگان و ابر‌های گاز و غبار موجود در یک کهکشان و همچنین نحوه تأثیر آن‌ها بر ساختار کلی و مقیاس بزرگ کهکشان بیشتر بیاموزد.

این پروژه که توسط یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان هدایت می‌شود، در حال نقشه‌برداری از این کهکشان‌ها در سراسر طیف الکترومغناطیسی است و نه تنها از جیمز وب، بلکه از تعداد زیادی از رصدخانه‌های قدرتمند دیگر برای این منظور استفاده می‌کند. این فهرست شامل تلسکوپ فضایی هابل، آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) و آرایه فشرده آتاکاما (ACA) در شیلی، آرایه بسیار بزرگ (VLA) تلسکوپ‌های رادیویی در ایالات متحده، تلسکوپ رادیویی MeerKAT در آفریقای جنوبی و آرایه میلیمتری گسترده شمالی (NOEMA) در فرانسه است.

با این حال، NGC ۱۵۵۹ در میان کهکشان‌هایی که PHANGS مشاهده می‌کند، برجسته است، زیرا در بخشی منزوی از فضا قرار دارد و هیچ همسایه کهکشانی نزدیکی ندارد و در نیمکره جنوبی فلکی تور قرار دارد.

کهکشان NGC ۱۵۵۹ همچنین خانه چهار ابرنواختر کشف شده در ۴۰ سال گذشته است که سه مورد اول از آن‌ها موسوم به SN ۱۹۸۴J، SN ۱۹۸۶L و SN ۲۰۰۵df همگی توسط رابرت ایوانز ستاره‌شناس آماتور استرالیایی کشف شدند و چهارمین ابرنواختر آن به نام SN ۲۰۰۹ib توسط برنامه CHASE که یک جستجوگر خودکار ابرنواختر‌ها در رصدخانه سرو تولولو در شیلی است، کشف شد.

دو ابرنواختر آخر یعنی SN ۲۰۰۵df و SN ۲۰۰۹ib از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، زیرا اخترشناسان را قادر به محاسبه فاصله ما تا NGC ۱۵۵۹ کرده‌اند؛ موضوعی که می‌تواند به محاسبه نرخ انبساط جهان کمک کند.

ابرنواختر SN ۲۰۰۹ib چیزی است که به عنوان ابرنواختر نوع II-P شناخته می‌شود که انفجار مهیب یک ستاره بزرگ را نشان می‌دهد.

اخترشناسان به رهبری کاتالین تاکاتس از دانشگاه آندرس بلو در شیلی در سال ۲۰۰۹ از SN ۲۰۰۹ib برای محاسبه فاصله ما تا NGC ۱۵۵۹ استفاده کردند که به پاسخی معادل ۱۹.۸ مگاپارسک یا ۶۴.۵۷ میلیون سال نوری رسیدند.

در عین حال، SN ۲۰۰۵df یک ابرنواختر نوع ۱a است که نشان‌دهنده نابودی یک ستاره کوتوله سفید است. ابرنواختر‌های نوع ۱a دارای روشنایی استاندارد هستند و هر چه دورتر باشند، کم‌نورتر به نظر می‌رسند، اما اگر بدانیم درخشندگی واقعی و قابل استانداردسازی آن‌ها چقدر است، می‌توانیم دقیقاً بفهمیم که چقدر باید دور باشند تا به همان اندازه کم‌نور به نظر برسند. از این رو می‌توان از آن‌ها برای تعیین فاصله‌های کیهانی استفاده کرد. به همین دلیل آن‌ها همچنین به عنوان «شمع استاندارد» در نظر گرفته می‌شوند.

اخترشناسان به رهبری کارولین هوانگ و آدام ریس از دانشگاه جانز هاپکینز در سال ۲۰۱۹ از SN ۲۰۰۵df همراه با دو نوع شمع استاندارد دیگر یعنی ستاره‌های متغیر از نوع Cepheid و Mira برای تأیید فاصله تا NGC ۱۵۵۹ استفاده کردند و به پاسخ ۱۹.۸ مگاپارسک، مطابق با اندازه‌گیری قبلی از SN ۲۰۰۹ib رسیدند.

تیم هوانگ و ریس تا حدودی بر اساس این اندازه‌گیری فاصله توانستند روشنایی ابرنواختر‌های نوع ۱a را در کهکشان‌های دورتر برای اندازه‌گیری دقیق‌تر فواصل آن‌ها کالیبره کنند. سپس آن‌ها این فواصل را با تعیین انتقال به طیف سرخ‌شان مقایسه کردند تا مشخص کنند که ثابت هابل که معیاری از انبساط جهان است، معادل ۷۳.۳ کیلومتر در ثانیه بر مگاپارسک است.

این محاسبه جالب است و رازآلودی بیشتری به تناقض کیهانی موسوم به «تنش هابل» اضافه کرده است، چرا که در آن شیوه اندازه‌گیری، نرخ انبساط با استفاده از ابرنواختر‌های نوع ۱a پاسخ متفاوتی به اندازه‌گیری‌های نرخ انبساط بر اساس مطالعه پس‌زمینه مایکروویو کیهانی ارائه می‌دهد. ثابت هابل در آن شیوه اندازه‌گیری معادل ۶۷.۸ کیلومتر بر ثانیه در مگاپارسک است.

هنوز این به شکل یک راز باقی مانده است که چرا این اندازه‌گیری‌ها در حالی که در همه فاکتور‌ها باید یکسان باشند، متفاوت هستند.

کهکشان NGC ۱۵۵۹ یک ویژگی قابل توجه دیگر نیز دارد. در سال ۲۰۲۳ ستاره‌شناسان تایوانی از داده‌های رصدخانه پرتوی ایکس چاندرا متعلق به ناسا برای یافتن ۸ منبع پرتوی ایکس فوق درخشان (ULX) در NGC ۱۵۵۹ استفاده کردند.

منابع پرتوی ایکس فوق درخشان اجرام مرموزی هستند که سیلی از پرتو‌های ایکس بسیار پرانرژی را در مقادیری بیشتر از آنچه در هر فرآیند شناخته شده در ستاره‌ها توضیح داده می‌شود، آزاد می‌کنند. گمان این است که این پدیده‌ها شامل اجرام فشرده‌ای مانند ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌ها هستند.

یکی از ۸ منبع پرتوی ایکس فوق درخشان در NGC ۱۵۵۹ با نام X-۲۴ بالاتر از بقیه قرار دارد و تابش پرتوی ایکس آن با تناوب ۷۵۰۰ ثانیه (دو ساعت و پنج دقیقه) تغییر می‌کند. گمان می‌رود که این تناوب مربوط به دوره مداری جسمی باشد که احتمالاً یک ستاره است که در اطراف سیاهچاله‌ای با جرم ستاره‌ای حرکت می‌کند و نیروی گرانشی آن آنقدر قوی است که می‌تواند مواد را از جسم در حال چرخش جدا کند و آن را مصرف کند. اگر چنین باشد، این اولین منبع پرتوی ایکس فوق درخشان باینری فشرده است که کشف می‌شود.

کهکشان NGC ۱۵۵۹ به عنوان یک کهکشان مارپیچی بسیار زیبا که در میانه ناکجاآباد قرار دارد و تعداد کمی از کهکشان‌ها نزدیک به آن قرار گرفته‌اند، جایگاه مهمی را برای اخترشناسان در مطالعه ستارگان، کهکشان‌ها و کیهان دارد.