تقدم الصور الجديدة لمجرة درب التبانة رؤى مذهلة حول هيكلها، مما يفتح آفاقاً جديدة لفهم الكون.
تعتبر مجرة درب التبانة بيئة غنية ومعقدة. نراها كخط مضيء يمتد عبر السماء الليلية، يتكون من عدد لا يحصى من النجوم.
لكن هذا هو الضوء المرئي فقط. إن مراقبة السماء بطرق أخرى، مثل الموجات الراديوية، توفر مشهداً أكثر دقة—مليئاً بالجسيمات المشحونة والحقول المغناطيسية.
على مدى عقود، استخدم علماء الفلك التلسكوبات الراديوية لاستكشاف مجرتنا. من خلال دراسة خصائص الأجسام الموجودة في مجرة درب التبانة، يمكننا فهم تطورها وتكوينها بشكل أفضل.
تقدم دراستنا، التي نُشرت مؤخراً في مجلة الجمعية الفلكية الأسترالية، رؤى جديدة حول بنية مستوى مجرتنا.
مراقبة السماء بالكامل
لكشف السماء الراديوية، استخدمنا مصفوفة مورتشيسون واسعة المجال، وهي تلسكوب راديوي في المناطق النائية الأسترالية، تتكون من 4096 هوائي منتشرة على عدة كيلومترات مربعة. تراقب هذه المصفوفة مناطق واسعة من السماء في وقت واحد، مما يمكنها من رسم خريطة المجرة بسرعة.
بين عامي 2013 و2015، تم استخدام المصفوفة لمراقبة السماء في نصف الكرة الجنوبي بالكامل من خلال مسح غالاكتيك وإكسترا غالاكتيك لجميع السماء (GLEAM). غطى هذا المسح مجموعة واسعة من ترددات الموجات الراديوية.
أعطت التغطية الواسعة لترددات GLEAM علماء الفلك أول خريطة “للون الراديو” في السماء، بما في ذلك المجرة نفسها. كشفت عن الوهج المنتشر لقرص المجرة، بالإضافة إلى الآلاف من المجرات البعيدة والمناطق التي تولد فيها النجوم وتموت.
مع ترقية المصفوفة في عام 2018، قمنا بمراقبة السماء بدقة وحساسية أعلى، مما أدى إلى مسح GLEAM-eXtended (GLEAM-X).
الفرق الكبير بين المسحين هو أن GLEAM كان قادراً على اكتشاف الصورة الكبيرة ولكن ليس التفاصيل، بينما رأى GLEAM-X التفاصيل ولكن ليس الصورة الكبيرة.
فسيفساء جميلة
لجمع كلاهما، استخدم فريقنا تقنية تصوير جديدة تسمى “تجميع مجال الصورة”. قمنا بدمج الآلاف من ملاحظات GLEAM وGLEAM-X لتشكيل فسيفساء ضخمة للمجرة.
نظرًا لأن المسحين راقبا السماء في أوقات مختلفة، كان من المهم تصحيح تشوهات الأيونوسفير—التحولات في الموجات الراديوية الناتجة عن عدم انتظامات في الغلاف الجوي العلوي للأرض. خلاف ذلك، كانت هذه التشوهات ستغير موضع المصادر بين الملاحظات.
تطبق الخوارزمية هذه التصحيحات، مما يجعل البيانات من ليالي مختلفة تتماشى بسلاسة. استغرق ذلك أكثر من مليون ساعة معالجة على الحواسيب الفائقة في مركز أبحاث باوزي في أستراليا الغربية.
النتيجة هي فسيفساء جديدة تغطي 95 بالمئة من مجرة درب التبانة المرئية من نصف الكرة الجنوبي، تمتد عبر ترددات راديوية من 72 إلى 231 ميغاهيرتز. الميزة الكبيرة لنطاق التردد الواسع هي القدرة على رؤية مصادر مختلفة بلونها “الراديو” اعتمادًا على ما إذا كانت الموجات الراديوية تنتجها حقول مغناطيسية كونية أو غاز ساخن.
يظهر الانبعاث الناتج عن انفجار النجوم الميتة باللون البرتقالي. كلما انخفض التردد، زادت سطوعه. في حين أن المناطق التي تولد فيها النجوم تتألق باللون الأزرق.
تساعد هذه الألوان علماء الفلك على تحديد المكونات الفيزيائية المختلفة للمجرة في لمحة.
تعتبر الصورة الراديوية الجديدة لمجرة درب التبانة الأكثر حساسية والأوسع نطاقًا حتى الآن عند هذه الترددات المنخفضة. ستمكن من العديد من العلوم المجريّة، من اكتشاف ودراسة بقايا النجوم القديمة والضعيفة إلى رسم خريطة الأشعة الكونية النشطة والغبار والحبيبات التي تهيمن على الوسط بين النجوم.
لن يتم تجاوز قوة هذه الصورة حتى يتم الانتهاء من تلسكوب SKA-Low الجديد وتشغيله، والذي سيكون في النهاية أكثر حساسية بآلاف المرات وبدقة أعلى من سابقتها، مصفوفة مورتشيسون واسعة المجال.
لا يزال هذا التحديث بعيداً بضع سنوات. في الوقت الحالي، تقف هذه الصورة الجديدة كمعاينة ملهمة للعجائب التي سيكشف عنها SKA-Low بالكامل يومًا ما.
تعتبر هذه الاكتشافات خطوة هامة نحو فهم أعمق لمجرة درب التبانة وما تحتويه من أسرار.
