دانشمندان با تصویر رادیویی رنگی، چهره‌ی پنهان راه شیری را آشکار کردند

در این میان، پرتوهای گاما قدرتمندترین نوع هستند — آن‌قدر نیرومند که می‌توانند رشته‌ی DNA انسان را بشکافند. در مقابل، امواج رادیویی در پایین‌ترین بخش طیف قرار دارند: ایمن، آرام و تقریباً در همه‌جا حاضر. ما در حقیقت در دریایی از امواج رادیویی زندگی می‌کنیم.

بخش زیادی از این امواج رادیویی که در سطح زمین با آن‌ها مواجه هستیم، حاصل فناوری‌های خود ماست — از رادیوهای AM و FM گرفته تا سیگنال‌های WiFi، GPS و ارتباطات بی‌سیم. اما منابع طبیعی نیز وجود دارند: جهان آکنده از امواج رادیویی است که از اجرام کیهانی مانند اختروش‌ها (quasars)، هسته‌های فعال کهکشانی، بقایای ابرنواخترها و حتی سیاراتی مانند مشتری منتشر می‌شود. جالب است بدانید مشتری نسبت به خورشید، امواج رادیویی بیشتری ساطع می‌کند.

رصد امواج رادیویی برای اخترشناسان مزایای فراوانی دارد. از آنجا که امواج رادیویی دارای طول‌موج‌های بسیار بلندتری نسبت به سایر تابش‌ها هستند، می‌توانند از میان ابرهای غبار و گاز عبور کنند — همان ابرهایی که دید سایر تلسکوپ‌ها را مسدود می‌کنند. افزون بر این، رادیو تلسکوپ‌ها در هر شرایط آب‌و‌هوایی و در هر ساعت شبانه‌روز قادر به کار هستند. این امواج به ما نوعی فیزیک متفاوت را نشان می‌دهند و با استفاده از تداخل‌سنجی، امکان ساخت تصاویر بسیار با وضوح بالا را فراهم می‌سازند. در واقع، در مطالعه‌ی ستارگان جوان و سیاراتی که در حال شکل‌گیری هستند — اجرامی که در طول‌موج‌های دیگر پشت لایه‌ای ضخیم از غبار پنهان‌اند — امواج رادیویی کلیدی‌ترین ابزار علمی به‌شمار می‌آیند.

گروهی از دانشمندان استرالیایی اخیراً با استفاده از مجموعه‌ای از تلسکوپ‌های رادیویی، نقشه‌ی کاملی از کهکشان راه شیری تهیه کردند. این پروژه بیش از ۱۸ ماه به طول انجامید و بیش از ۴۰٬۰۰۰ ساعت زمان ابررایانه برای پردازش داده‌ها و ساخت تصویری عظیم از کهکشان ما صرف شد. پژوهشگران با نگاشت طول‌موج‌های مختلف رادیویی به رنگ‌های قرمز، سبز و آبی (RGB)، تصویری ساختند که برای چشم انسان قابل مشاهده است.

نتیجه‌ی این پروژه در مقاله‌ای با عنوان
«پیمایش تمام‌سماء کهکشانی و فراکهکشانی با آرایه‌ی میدان وسیع مردکسون – نسخه‌ی گسترش‌یافته (GLEAM-X): صفحه‌ی کهکشانی»
منتشر شده است. این مقاله در مجله‌ی Publications of the Astronomical Society of Australia چاپ شد و نویسنده‌ی اصلی آن «سیلویا مانتووانینی» (Silvia Mantovanini)، دانشجوی دکتری دانشگاه کرتیـن (Curtin University) در استرالیاست.

به گفته‌ی «ناتاشا هرلی-واکر» (Natasha Hurley-Walker)، محقق ارشد پروژه:

«این تصویر کم‌فرکانس به ما اجازه می‌دهد تا ساختارهای اخترفیزیکی عظیمی را در کهکشان خود ببینیم که در فرکانس‌های بالاتر قابل مشاهده نیستند.»

تصویر جدید نسخه‌ی پیشرفته‌تری از تصویری است که در سال ۲۰۱۹ منتشر شده بود. آن تصویر از پروژه‌ی GLEAM (پیمایش تمام‌سماء کهکشانی و فراکهکشانی) به‌دست آمده بود، اما تصویر جدید از نسخه‌ی توسعه‌یافته‌ی آن، یعنی GLEAM-X حاصل شده است. تصویر سال ۲۰۱۹ عمدتاً بر اجرام فراکهکشانی تمرکز داشت، در حالی‌که تصویر تازه روی خود کهکشان راه شیری متمرکز است. این تصویر جدید وضوحی دو برابر بیشتر از نسخه‌ی پیشین دارد، بخش دوبرابری از آسمان را پوشش می‌دهد و ده برابر حساس‌تر است.

مانتووانینی می‌گوید:

«این تصویر زنده و پرجزئیات دیدگاهی بی‌نظیر از کهکشان ما در فرکانس‌های پایین رادیویی ارائه می‌دهد و بینشی ارزشمند درباره‌ی سیر تکامل ستارگان، از چگونگی تولدشان در نواحی مختلف کهکشان گرفته تا تعاملشان با دیگر اجرام و در نهایت مرگشان، به ما می‌دهد.»

یکی از منابع کلیدی تابش رادیویی، بقایای ابرنواخترها (SNRs) هستند — بقایایی از ستارگان عظیمی که منفجر شده‌اند. مانتووانینی به‌ویژه علاقه‌مند به مطالعه‌ی همین بقایا است و تصویر جدید می‌تواند راه را برای شناسایی و بررسی دقیق‌تر آن‌ها هموار کند. تاکنون صدها بقایای ابرنواختر شناسایی شده‌اند، اما اخترشناسان بر این باورند که تعداد واقعی آن‌ها بسیار بیشتر است.

با این حال، شناسایی آن‌ها دشوار است، زیرا از نظر ظاهری شباهت زیادی با ساختارهای دیگری مانند حباب‌های ناشی از بادهای ستاره‌ای یا ابرهای تصادفی دارند. اما شناسایی و مطالعه‌ی آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این بقایا اطلاعات حیاتی درباره‌ی چرخه‌ی زندگی و تحول ستارگان در کهکشان ما فراهم می‌کنند. پژوهشگران در مقاله‌ی خود نوشتند:

«ما انتظار داریم حدود دو هزار بقایای ابرنواختر دیگر را در امتداد صفحه‌ی کهکشانی شناسایی کنیم و اطمینان داریم این داده‌ها به کشف نمونه‌های کم‌نورتر و قدیمی‌تر کمک خواهد کرد و شکاف فعلی را در درک ما از جمعیت SNRها پر خواهد نمود.»

یکی از ویژگی‌های مهم تصویر جدید، توانایی آن در تمایز میان ستارگان جوان و بقایای ابرنواختر است — هر دو توسط گازهای اطراف احاطه شده‌اند. مانتووانینی توضیح می‌دهد:

«در این تصویر، بقایای ستارگان منفجرشده را به‌صورت دایره‌های قرمز بزرگ می‌بینید، در حالی که نواحی آبی کوچک‌تر، پرورشگاه‌های ستاره‌ای هستند که در آن‌ها ستارگان تازه در حال تولدند.»

جالب آن‌که مطالعه‌ی کهکشان خودمان گاهی دشوارتر از بررسی کهکشان‌های دوردست است. اخترشناسان می‌توانند کهکشان‌هایی در میلیاردها سال نوری دورتر را رصد کنند، اما چون ما درون دیسک کهکشان راه شیری قرار داریم، نگاه به مرکز کهکشان به دلیل تراکم زیاد غبار و ستارگان دشوار است.

دکتر ناتاشا هرلی-واکر، استاد دانشگاه کرتیـن و محقق اصلی پروژه‌ی GLEAM-X می‌گوید:

«این تصویر کم‌فرکانس، ساختارهای اخترفیزیکی عظیمی را در کهکشان ما آشکار می‌کند که در فرکانس‌های بالاتر قابل مشاهده نیستند. تاکنون هیچ تصویری با این گستره و وضوح از کل صفحه‌ی کهکشانی جنوبی منتشر نشده بود و این دستاورد، نقطه‌ی عطفی هیجان‌انگیز در اخترشناسی است.»

با این حال، این تصویر برای همیشه دقیق‌ترین و حساس‌ترین تصویر نخواهد بود. همکاری‌های بین‌المللی در حال ساخت رصدخانه‌ی آرایه‌ی کیلومتر مربعی (Square Kilometre Array Observatory – SKAO) هستند، قدرتمندترین تلسکوپ رادیویی جهان که قرار است بالاترین وضوح ممکن در تمام اخترشناسی را فراهم کند.

هرلی-واکر در پایان می‌گوید:

«تنها تلسکوپ رادیویی عظیم SKA-Low، که قرار است در دهه‌ی آینده در منطقه‌ی واجاری یاماجی در استرالیای غربی تکمیل شود، می‌تواند از نظر حساسیت و وضوح از این تصویر فراتر برود.»

🔭 به‌این‌ترتیب، این پژوهش نه‌تنها نقشه‌ای بی‌سابقه از کهکشان ما ارائه کرده، بلکه گامی بزرگ در جهت درک منشأ، تحول و مرگ ستارگان در کهکشان راه شیری برداشته است. تصویری که اکنون داریم، تنها پیش‌نمایشی از آن چیزی است که در آینده با نسل بعدی تلسکوپ‌های رادیویی خواهیم دید — نگاهی تازه و رنگارنگ به جهان پیرامون‌مان، در فرکانس‌هایی که چشم انسان هرگز قادر به دیدن آن‌ها نیست.