لن يتمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) من العثور على النجوم السريعة جدًا، ولكن يمكن لتلسكوب جديد أن يكتشفها.

أحدث تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ثورةً في فهمنا للكون، مقدمًا مشاهد لا مثيل لها للمجرات البعيدة والكواكب الخارجية والظواهر السماوية. ومع ذلك، وعلى الرغم من قدراته المذهلة، يواجه تلسكوب جيمس ويب بعض القيود، لا سيما فيما يتعلق برصد أسرع النجوم حركةً في الكون. فهذه النجوم، التي تتحرك بسرعات هائلة بسبب قوى الجاذبية الشديدة أو الأحداث النجمية النشطة، تُشكل تحديًا فريدًا لتقنيات الرصد الحالية. ولحسن الحظ، قد تُوفر التطورات في تصميم التلسكوبات وأجهزتها الحل قريبًا. ويمكن لتلسكوب من الجيل التالي أن يسد هذه الفجوة، ويكشف النقاب عن رؤى جديدة حول هذه النجوم المتجولة المراوغة.

لماذا يُكافح تلسكوب جيمس ويب الفضائي لرصد النجوم سريعة الحركة؟

صُمم تلسكوب جيمس ويب الفضائي في المقام الأول لرصد الفضاء السحيق، والتقاط الأشعة تحت الحمراء الخافتة من المجرات الأولى والأغلفة الجوية للكواكب الخارجية. في حين أن قدراته في مجال الأشعة تحت الحمراء تُمكّن علماء الفلك من النظر إلى الفضاء بشكل أعمق من أي وقت مضى، إلا أن بصرياته المتخصصة ليست مُحسّنة لتتبع النجوم فائقة السرعة - تلك التي تتحرك بسرعات تتجاوز مئات أو آلاف الكيلومترات في الثانية. تُسهم عدة عوامل في محدودية قدرة تلسكوب جيمس ويب على رصد هذه الأجرام السماوية:

· فترات التعرض الطويلة: يعتمد تلسكوب جيمس ويب على فترات التعرض الطويلة لجمع صور مُفصلة للأجرام السماوية الخافتة. تُعدّ هذه الطريقة فعّالة للأجسام الثابتة أو بطيئة الحركة، ولكن النجوم سريعة الحركة قد تُصبح ضبابية أو يصعب تتبعها.

· حساسية الأشعة تحت الحمراء: في حين أن التصوير بالأشعة تحت الحمراء ممتاز للمجرات البعيدة والأجرام الأكثر برودة، إلا أن النجوم عالية السرعة غالبًا ما تُصدر إشعاعات كثيفة بأطوال موجية أخرى، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية - وهي أطياف لم يُصمّم تلسكوب جيمس ويب للرصد على نطاق واسع.

· حساسية الأشعة تحت الحمراء: في حين أن التصوير بالأشعة تحت الحمراء ممتاز للمجرات البعيدة والأجرام الأكثر برودة، فإن النجوم عالية السرعة غالبًا ما تُصدر إشعاعات كثيفة بأطوال موجية أخرى، مثل الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية - وهي أطياف لم يُصمّم تلسكوب جيمس ويب للرصد على نطاق واسع. • قيود مجال الرؤية: إن مجال رؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي شديد الحساسية، وإن كان ضيقًا نسبيًا، يجعله أقل ملاءمة لمسح مساحات واسعة قد توجد فيها نجوم سريعة الحركة، مما يحد من قدرته على رصد الحركة النجمية المفاجئة عبر السماء.

ونظرًا لهذه التحديات، يظل تلسكوب جيمس ويب الفضائي أداةً استثنائيةً لدراسة التاريخ العميق للكون، ولكن يتعين على الباحثين اللجوء إلى أساليب رصد مختلفة لتتبع النجوم فائقة السرعة.

العلم وراء النجوم سريعة الحركة

النجوم فائقة السرعة (HVS) نادرة، لكنها مثيرة للاهتمام بشكل لا يُصدق. تتحرك هذه النجوم بسرعات فائقة نتيجةً لمجموعة متنوعة من الظواهر الكونية، مثل تفاعلاتها مع الثقوب السوداء، وانفجارات المستعرات العظمى، والاندفاعات الجاذبية الديناميكية في البيئات النجمية الكثيفة. هناك عدة آليات تدفع النجوم إلى سرعات عالية:

· انبعاث الثقوب السوداء: تُقذف بعض النجوم خارج المجرات بعد تفاعلها مع ثقب أسود فائق الكتلة. تُسرّعها قوى الجاذبية إلى سرعات تتجاوز 1000 كم/ثانية، مما يدفعها في مسارات بين المجرات.

· انفجارات المستعرات العظمى: في الأنظمة النجمية الثنائية، إذا تعرض أحد النجوم لمستعر أعظم، فقد يندفع نجمه المرافق للخارج بسبب قوة الانفجار غير المتماثلة. يمكن أن تُولّد هذه العملية نجومًا هاربة تسير بسرعات هائلة.

· انفجارات المستعرات العظمى: في الأنظمة النجمية الثنائية، إذا تعرض أحد النجوم لمستعر أعظم، فقد يندفع نجمه المرافق للخارج بسبب قوة الانفجار غير المتماثلة. يمكن أن تُولّد هذه العملية نجومًا هاربة تسير بسرعات هائلة. • تصادمات المجرات: عند اندماج المجرات أو اصطدامها، قد تتناثر الحطامات النجمية في مسارات عشوائية، مما يؤدي إلى هروب بقايا نجمية سريعة الحركة إلى الفضاء السحيق.

يُعد فهم هذه النجوم أمرًا بالغ الأهمية لاكتشاف طبيعة تكوين المجرات، وتطور النجوم، وديناميكيات الجاذبية في الكون. إن عدم القدرة على تتبعها بفعالية باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) يترك فجوة رصدية تسعى التلسكوبات المستقبلية إلى سدّها.

تلسكوب الجيل التالي: الحل للنجوم فائقة السرعة

لاكتشاف النجوم فائقة السرعة ودراستها بنجاح، يتجه علماء الفلك إلى تلسكوبات مستقبلية مصممة بقدرات مُحسّنة في تتبع الحركة، والتصوير واسع المجال، والرصد متعدد الأطوال الموجية. ومن بين المرشحين الواعدين تلسكوب نانسي جريس رومان الفضائي، المقرر إطلاقه في منتصف عشرينيات القرن الحادي والعشرين. تشمل مزايا رومان في رصد النجوم سريعة الحركة ما يلي:

· مجال رؤية واسع: بخلاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يتميز رومان بمساحة مسح أوسع بكثير، مما يجعله أكثر ملاءمة لمسح المناطق التي يُحتمل وجود النجوم فائقة السرعة فيها.

· قدرات تصوير سريعة: ستُمكّن قدرة رومان على التقاط تسلسلات سريعة من الصور علماء الفلك من تتبع حركة النجوم بدقة أكبر.

· تغطية متعددة الأطوال الموجية: بفضل قدراته على نطاق طيفي أوسع، يستطيع رومان رصد الانبعاثات عبر أطوال موجية فوق بنفسجية ومرئية وتحت الحمراء، مما يُحسّن فرص تحديد الأجرام النجمية سريعة الحركة.

ستعزز البعثات القادمة الأخرى، بما في ذلك المراصد الأرضية والتلسكوبات الفضائية مثل التلسكوب العملاق للغاية (ELT) ومرصد أثينا للأشعة السينية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، جهود رصد وتحليل النجوم فائقة السرعة. تمثل هذه التطورات تحولاً حاسماً في علم الفلك الرصدي، فهي تضمن أننا لا ندرس الأجرام السماوية الثابتة فحسب، بل نتتبع أيضاً الحركة الديناميكية للنجوم سريعة الحركة التي يمكن أن تكشف عن ألغاز كونية أساسية.