نمایش اسکلت فروسرخی یک کهکشان به دست جیمز وب

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 گزارش اسپیس، تصاویر کهکشان NGC 1559 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 1559 را ردیابی کند.

تصویر جدید جیمز وب از NGC 1559 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 1559 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 1559 همچنین خانه چهار ابرنواختر کشف شده در 40 سال گذشته است که سه مورد اول از آنها موسوم به SN 1984J، SN 1986L و SN 2005df همگی توسط رابرت ایوانز ستاره‌شناس آماتور استرالیایی کشف شدند و چهارمین ابرنواختر آن به نام SN 2009ib توسط برنامه CHASE که یک جستجوگر خودکار ابرنواخترها در رصدخانه سرو تولولو در شیلی است، کشف شد.

دو ابرنواختر آخر یعنی SN 2005df و SN 2009ib از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، زیرا اخترشناسان را قادر به محاسبه فاصله ما تا NGC 1559 کرده‌اند؛ موضوعی که می‌تواند به محاسبه نرخ انبساط جهان کمک کند.

ابرنواختر SN 2009ib 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 2009 از SN 2009ib برای محاسبه فاصله ما تا NGC 1559 استفاده کردند که به پاسخی معادل 19.8 مگاپارسک یا 64.57 میلیون سال نوری رسیدند.

در عین حال، SN 2005df یک ابرنواختر نوع 1a است که نشان‌دهنده نابودی یک ستاره کوتوله سفید است. ابرنواخترهای نوع 1a 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 2019 از SN 2005df همراه با دو نوع شمع استاندارد دیگر یعنی ستاره‌های متغیر از نوع Cepheid و Mira برای تأیید فاصله تا NGC 1559 استفاده کردند و به پاسخ 19.8 مگاپارسک، مطابق با اندازه‌گیری قبلی از SN 2009ib رسیدند.

تیم هوانگ و ریس تا حدودی بر اساس این اندازه‌گیری فاصله توانستند روشنایی ابرنواخترهای نوع 1a 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 73.3 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 1a پاسخ متفاوتی به اندازه‌گیری‌های نرخ انبساط بر اساس مطالعه پس‌زمینه مایکروویو کیهانی ارائه می‌دهد. ثابت هابل در آن شیوه اندازه‌گیری معادل 67.8 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 1559 یک ویژگی قابل توجه دیگر نیز دارد. در سال 2023 ستاره‌شناسان تایوانی از داده‌های رصدخانه پرتوی ایکس چاندرا متعلق به ناسا برای یافتن 8 منبع پرتوی ایکس فوق درخشان(ULX) در NGC 1559 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 8 منبع پرتوی ایکس فوق درخشان در NGC 1559 با نام X-24 بالاتر از بقیه قرار دارد و تابش پرتوی ایکس آن با تناوب 7500 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 1559 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.