ستعمل خريطة جديدة لمجرة درب التبانة على تحسين فهمنا لفيزياء النجوم، وفي نهاية المطاف تاريخ المجرة بأكمله
سيكشف علماء الفلك قريبا عن خريطة جديدة للواقع الكوني. وفي نهاية عام 2013، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) المركبة الفضائية غايا لمهمة مدتها خمس سنوات لرسم خرائط السماء بمستوى غير مسبوق من التفاصيل. ومن المتوقع أن تتمكن المركبة الفضائية، بنهاية عملها، من تحديد موقع نحو مليار نجم في مجرة درب التبانة والمجرات القريبة بدقة، وقد تم بالفعل نشر أول مجموعة من بيانات الموقع الناتجة عن تشغيلها. يقوم Gaia بمسح السماء بدقة عالية تسمح باكتشاف الأجسام الصغيرة التي يصل حجمها إلى خمسة ميكرونات.ثانية قوسية: بحجم عملة معدنية صغيرة على القمر كما يرى من الأرض. وستحدد الكاميرا التي تبلغ دقتها مليار بكسل أيضًا مسافة النجم وسرعته في بعدين، وهي معلومات ستسمح بفهم جديد لبيئتنا في المجرة.
في عيناي كاثرين جونستونوهو عالم فلك من جامعة كولومبيا، ويشبه إنشاء هذه الخريطة النجمية إنشاء أول خريطة لقارات الأرض، وهي خريطة حولت صورة غامضة لجسم أزرق وأخضر إلى عالم به جبال وأنهار ووديان. يقول جونستون: "إنه أمر غريب، لكننا بالكاد نعرف بالضبط كيف تبدو مجرتنا، مقارنة بالمجرات الأخرى التي لدينا معرفة أكثر دقة عن شكلها". وتوضح أنه يبدو من المستحيل تقريبًا تصوير مجرة بأكملها عندما نكون بداخلها، ولكن هذا هو بالضبط ما ستفعله المركبة الفضائية جايا.
ينتظر الكثيرون بفارغ الصبر الخريطة المحدثة. وفق تيمو فروستي، كبير العلماء في مشروع جايا، في يوم نشر البيانات الأولى، في سبتمبر 2016، وصل ما لا يقل عن 10,000 شخص إلى الأرشيف عبر الإنترنت. تتضمن البيانات الموقع الأولي لمليار نجم (يجب نشر بيانات أكثر دقة في المستقبل) والمسافات والحركات الجانبية لمليوني نجم من ألمع النجوم في السماء. وفي كل مجموعة بيانات سيتم نشرها لاحقا، سيتم الكشف عن مسافات وحركات المزيد والمزيد من النجوم البعيدة في المجرة، وبالتالي سيتم إنشاء خريطة دائمة الانتشار، مثل التموجات في الماء، مع شمسنا في المركز.
وقد أدت النتائج التي تم الحصول عليها بالفعل إلى موجة من الاكتشافات. على سبيل المثال، استخدم علماء غايا النتائج الأولية لحل نزاع حول مسافة الكوكبالثريا، العنقود النجمي الشهير المعروف أيضًا باسم "الأخوات السبع" (بالعبرية كيما). نشأ هذا الجدل في أعقاب أحدث مجموعة البيانات التي أصدرها مشروع رسم الخرائط hipparkos التي سبقت غايا. لم يكن هذا الخلاف أمرًا بسيطًا على الإطلاق: فبدون المسافة الصحيحة، لم يتمكن علماء الفلك من تحديد سطوع النجوم وأنصاف أقطارها بأي درجة من اليقين. اتضح أن قياس هيبارخوس كان خاطئًا، وكان القياس الدقيق مهمًا أيضًا لأن الثريات هي حالة اختبار لفهم عمليات تكوين النجوم. يقول فروستي: "إن النظرية المتعلقة بالنجوم الشباب تمثل مشكلة كبيرة". "إنهم ليسوا مستقرين، لذلك هناك العديد من البدائل. ومن أجل تركيز هذه النماذج، فإن الملاحظات الدقيقة مهمة جدًا بالنسبة لنا."
تستخدم مجموعات بحثية أخرى البيانات الجديدة لدراسة النجوم غير العادية (تلك التي يبدو ضوءها خافتًا جدًا أو ساطعًا جدًا، أو التي تتحرك بسرعة كبيرة جدًا أو ببطء شديد). ويقول: "يعتقد علماء الفلك أننا نفهم جيدًا كيفية عمل النجوم". ديفيد سبيرجيل، عالم فلك في جامعة برينستون. "لكنني أظن أنه عندما تتحسن البيانات المتوفرة لدينا، سنكتشف أن صورتنا الأساسية صحيحة بالفعل، ولكن هناك أشياء ظننا أننا فهمناها ولكننا في الواقع لا نفهمها". ويرتبط رسم خرائط النجوم أيضًا بفيزياء الكواكب، لذا فإن المشروع يشمل أيضًا علماء فلك يبحثون عن كواكب مثيرة للاهتمام تدور حول نجوم في درب التبانة. وعلى الرغم من أن جايا لم تكتشف مثل هذه العوالم بعد، إلا أن العلماء يأملون أن تتمكن في المستقبل من تحديد مواقع آلاف الكواكب، أو حتى عشرات الآلاف.
وعلى الرغم من وصول الكنز إلى أيديهم في سبتمبر 2016، إلا أن علماء الفلك ما زالوا ينتظرون بفارغ الصبر الملاحظات التالية لغايا. ومن المتوقع أن ينشر المشروع بيانات جديدة أربع مرات أخرى. يقول: "من الممكن القيام بالكثير من العمل العلمي باستخدام مجموعة البيانات المنشورة الأولى، لكنه ليس مشابهًا لما سنكون قادرين على القيام به في نهاية المهمة". ديفيد هوج، عالم فلك من جامعة نيويورك. وستسمح مجموعة البيانات الكاملة، التي سيتم الانتهاء منها في عام 2022، للعلماء بمعالجة الهدف العلمي الرئيسي للمشروع: اكتشاف بنية درب التبانة والديناميكيات التي تحدث فيها لتسليط الضوء على التاريخ العنيف للمجرة. على سبيل المثال، بعض النجوم في مجرة درب التبانة وُلدت في مجرات أصغر ابتلعتها مجرتنا العملاقة فيما بعد. ويمكن الآن رؤية بقايا هذه المجرات الصغيرة على شكل تيارات خافتة من النجوم الممتدة عبر السماء، مما يوفر أدلة حول الجدول الزمني لتطور بيئتنا المجرية. "نجد المجرات التي كانت موجودة في الماضي، ونجد المدارات التي تحركت فيها، ونجد النجوم التي كانت جزءا منها. تقول كاثرين جونستون: "هذه هي الطريقة التي يمكننا من خلالها بناء قصة اجتياح مجرتنا للمجرات الأخرى".
والحقيقة هي أنه من المستحيل أن نعرف مسبقًا ما الذي سنحصل عليه في نهاية المطاف عندما ينتهي هذا المشروع. بالإضافة إلى مهمة جايا الأساسية، ستقوم أيضًا بمراقبة الآلاف من الأجسام غير النجمية في النظام الشمسي. وقد يرسم خريطة لتوزيع المادة المظلمة في درب التبانة، وقد يحدد موقع مئات الآلاف منها الكوازارات: النوى الساطعة للمجرات القديمة. وعلى المدى الطويل، ستعمل جايا أيضًا على تحسين عمليات رصد التلسكوبات الأخرى، لأنه بمساعدتها ستعرف هذه الأدوات بالضبط أين تبحث، كما يقول فروستي. وفي الوقت نفسه، ينظم ديفيد هوج "سباقات جايا" في نيويورك وهايدلبرج، وهي تجمعات يُدعى إليها علماء الفلك من جميع المجالات لاستكشاف البيانات في بيئة تعاونية. يقول هوغ: "أعتقد أن الطريقة الصحيحة للتفكير في الأمر، والسبب الحقيقي الذي يجعل الجميع متحمسين للغاية، هو أنها فرصة لتحقيق الاكتشافات". "الناس متحمسون لأن هذا عالم جديد. ومجموعة البيانات الأولى المنشورة هي مجرد لمحة أولى عن هذا العالم الجديد.
البيانات الرقمية لمهمة غايا
- 1.5 مليون كيلومتر مسافة المركبة الفضائية من الأرض
- نعم 50 - دقة كاميرا جايا مقارنة بدقة تلسكوب هابل الفضائي
- نعم 30 - كمية الضوء التي يمكن أن تجمعها المرايا الرئيسية مقارنة بالقمر الصناعي لرسم خرائط النجوم هيبارخوس
- 70 - عدد المرات التي ستراقب فيها Gaia كلًا من أهدافها المليارية
