عندما يتعلق الأمر بجاذبية فورية وواسعة النطاق ، فإن المخططات الفلكية صعبة. هناك سبب لدينا أروع صور الفضاء لعام 2012 ، ولكن ليس 'أروع الرسوم التخطيطية لعلم الفلك لعام 2012.' ولكن يمكن القول إن المخططات (بشكل أكثر تحديدًا: المؤامرات التي تساعدنا في تصور كمية مادية واحدة أو أكثر) هي المفتاح لفهم ما يحدث مع كل تلك الكائنات التي نعرف صورها الملونة ونحبها.
من المؤكد أن بعض الرسوم البيانية أصبحت مشهورة جدًا. خذ مخطط هابل الذي يرسم الانزياحات الحمراء للمجرات مقابل مسافاتها: تشير نسخته الأولى إلى اكتشاف أننا نعيش في كون متوسع. حصل تجسيد أحدث ، يظهر كيف يتسارع التوسع الكوني ، على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2011 لمبدعيها.
رسم تخطيطي مشهور آخر هو مخطط Hertzsprung-Russell (مخطط الموارد البشرية ، باختصار ، كما هو موضح أعلاه.) لا يخبرك نجم واحد كثيرًا عن النجوم بشكل عام. ولكن إذا قمت برسم سطوع وألوان العديد من النجوم ، فستبدأ الأنماط في الظهور - مثل النطاق العريض المميز لـ 'التسلسل الرئيسي' الذي يقسم مخطط الموارد البشرية بشكل قطري ، وعالم العمالقة والعملاقين في أعلى اليمين والأقزام البيضاء أدناه على اليسار.
عندما تعرف علماء الفلك على هذه الأنماط لأول مرة ، اتخذوا الخطوات الأولى نحو فهمنا الحديث لكيفية تطور النجوم بمرور الوقت.
نُشر أول مخطط للموارد البشرية من قبل عالم الفلك الأمريكي هنري نوريس راسل في عام 1913 (أو على الأقل وصفه بالكلمات ، إذا نظرت إلى المقال ) ؛ أول مخطط هابل في عام 1929. من فوق رأسي ، لا أستطيع التفكير في أي مؤامرة فلكية شهيرة ذات جذور أحدث.
لكن هذا لا يعني أنه لا توجد بعض المؤامرات التي يجب أن تكون مشهورة عن طريق الحقوق. إليكم تصويري لما يجب أن يكون ، في عام 2003 ، أحد الأمثلة الشاملة الأولى من نوعها (من هذا المقال بواسطة Blanton et al. 2003). يوضح الرسم التخطيطي ألوان العديد من المجرات المختلفة ، ومدى تكرار أو تقليل تكرار مواجهة المرء للمجرات بهذه الألوان المعينة:
إذا لم تكن معتادًا على هذا النوع من المؤامرات ، فمن الأفضل التفكير في الخطوط العمودية كتقسيم المخطط إلى صناديق - فكر في 'أسطوانات زجاجية يمكنك وضع أشياء فيها'. بعد ذلك ، احصل على عينة من صور المجرات البعيدة. فيما يلي بعض ما استرجعته باستخدام ملف أداة Skyserver بلطف من الأشخاص الذين أنتجوا ملف مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) - مسح ضخم ، في أحدث إصدار للبيانات ، يسرد أكثر من 1.4 مليون مجرة:
المجرات من مسح سلون الرقمي للسماء.
إذا كانت هذه الصور أقل تفصيلاً مما اعتدت عليه ، فذلك لأن المجرات بعيدة جدًا حتى بمعايير خارج المجرة - يستغرق ضوءها ما يقرب من 1.3 مليار سنة للوصول إلينا. ومع ذلك ، يمكنك بسهولة التمييز بين الألوان المختلفة للمجرات.
بهذه المعلومات ، نعود إلى صناديقنا (الزجاجية). فكر في المجرات ذات الألوان المختلفة على أنها كرات رخامية مختلفة الألوان. يقبل كل صندوق مجرات ذات ظل لوني معين - لذا ضع كل قطعة من الرخام في الحاوية المناسبة! كما تفعل ، سوف تملأ بعض الصناديق أكثر ، وبعضها أقل. تشير الأشرطة الملونة إلى مستوى تعبئة كل حاوية. على المقياس الموجود على اليسار ، يمكنك قراءة الأرقام المقابلة. على سبيل المثال ، يحتوي الصندوق الأفضل ملءًا على ما يزيد قليلاً عن 5 في المائة من جميع كرات المجرة الرخامية.
الآن بعد أن عرفت كيفية قراءة الرسم التخطيطي ، دعنا نزيل الخطوط العمودية الزائدة. في ورقة بحثية نُشرت في مجلة أبحاث فلكية ، هذا ما سيبدو عليه 'المدرج التكراري' من هذا النوع:
توزيع المجرة حسب اللون. الائتمان: ماركوس بوسيل
لقد تركت التلوين على الرغم من أنك ربما لم تجده في ورقة فلكية. يعتبر مقياس اللون الخاص بعلماء الفلك ، والمشار إليه بـ 'g-r' على المحور الأفقي ، تقنيًا بعض الشيء - دعنا نتجاهل تلك التفاصيل ونلتزم بالألوان التي نراها في الرسم التخطيطي.
لملء الخانات في هذا المخطط المحدد ، قام علماء الفلك من تعاون SDSS بفرز 183487 مجرة من مسحهم حسب اللون.
إذن ماذا يخبرنا الرسم التخطيطي؟ من الواضح أن هناك قمتين: واحدة بالقرب من الطرف المزرق على اليسار ، والأخرى بالقرب من النهاية الحمراء على اليمين. يشير ذلك إلى نوعين متميزين من المجرات. المجرات من النوع الأول ، في المتوسط ، ذات لون أبيض مائل للزرقة ، مع بعض العينات أكثر بقليل وبعضها أزرق أقل بقليل (وهذا هو سبب اتساع القمة قليلاً). المجرات من النوع الآخر ، في المتوسط ، أكثر احمرارًا.
يشتق لون المجرة من نجومها. المجرة المزرقة هي المجرة ذات النجوم الزرقاء. النجوم المزرقة أكثر سخونة من تلك التي تميل إلى الحمرة. (فكر في تسخين المعدن: يبدأ لونه باللون الأحمر الباهت ، ثم يتحول إلى اللون البرتقالي ، ثم يتحول إلى اللون الأبيض ؛ إذا كان بإمكانك جعل المعدن أكثر سخونة ، فسوف يشع لونه مزرق.) النجوم الساخنة أكثر كثافة من النجوم الأكثر برودة ، وهي تعيش بسرعة وتموت صغار - يموت أضخم منها بعد أقل من مليون سنة ، وهي لحظة عابرة مقارنة بعمر شمسنا المقدر بعشرة مليارات سنة. لكي تتوهج مجرة باللون الأزرق الكلي ، يجب أن يكون لديها إمداد ثابت من هذه النجوم المزرقة قصيرة العمر ، مما ينتج نجوم زرقاء جديدة بكميات كافية مع احتراق النجوم القديمة. من الواضح أن المجرات من النوع المزرق تنتج باستمرار نجومًا مزرقة جديدة. نظرًا لعدم وجود آلية معروفة تجعل المجرة تنتج نجومًا مزرقة فقط ، يمكننا إسقاط المؤهل: هذه المجرات تنتج باستمرار نجومًا جديدة.
من ناحية أخرى ، لا تنتج المجرات الحمراء أي نجوم جديدة. إذا فعلوا ذلك ، فكل ما نعرفه عن تشكل النجوم يجب أن يكون هناك عدد كافٍ من النجوم الزرقاء لإعطاء هذه المجرات لونًا مزرقًا بشكل عام. بدون أي نجوم جديدة ، كل ما تبقى هو نجوم طويلة العمر وأقل كتلة ، وتميل إلى أن تكون أكثر برودة وأكثر احمرارًا.
إن وجود فئتين متميزتين من المجرات - تشكل النجوم مقابل 'الأحمر والميت' - هو القوة الدافعة وراء البحث الحالي حول تطور المجرات بنفس الطريقة التي كان بها مخطط الموارد البشرية للتطور النجمي. لماذا يوجد نوعان متميزان؟ ما الذي يجعل المجرات المزرقة تنتج النجوم ، وما الذي يمنع المجرات الحمراء؟ هل تنتقل المجرات من معسكر إلى آخر بمرور الوقت؟ وإذا كانت الإجابة بنعم ، فكيف وفي أي اتجاه؟ عندما تقرأ ملف مقال مثل هذا حول رعاية وتغذية المجرات في سن المراهقة ، أو هذا حول إعادة تدوير المجرات غازها ، الأمر كله يتعلق بمحاولة الفلكيين العثور على أجزاء من اللغز حول سبب وجود هاتين المجموعتين.
من الواضح أن هذا الرسم البياني يستحق تقديراً أوسع من الجمهور. ولا شك أن هناك العديد من المؤامرات الفلكية الأخرى التي لا تحظى بنفس القدر من التقدير. الرجاء مساعدتي في منحهم بعض التقدير الذي يستحقونه: ما هي المخططات الأكثر فعالية لزيادة فهمك لما هو موجود؟ الذي فاجأك؟ الذي أرسل إثارة أسفل عمودك الفقري؟ يرجى نشر ارتباط أو وصف ، ودعنا نرى ما إذا كان بإمكاننا إنشاء قائمة 'أفضل 10' من المخططات الفلكية. ومن يدري: قد نحاول حتى وضع 'أروع الرسوم التخطيطية في علم الفلك 2013' في نهاية العام.
__________________________________________
يمكن العثور على معلومات إضافية حول كيفية عمل مخطط المجرة ذي الذروة ، بما في ذلك الإصدارات المختلفة للتنزيل ونص بايثون الذي أنتجه هنا . إذا كنت تريد معرفة التفاصيل الفنية حول اللون: تتوافق القيم الموجودة على المحور x مع g-r ، حيث g هو سطوع النجم (معبرًا عنه بالقيمة الفلكية المعتادة نظام الحجم ) من خلال مرشح مخضر معين و r السطوع من خلال مرشح ضارب إلى الحمرة واحد. يمكن العثور على تفاصيل حول نظام التصفية ugriz المستخدم على هذه الصفحة SDSS . وفي حال كنت قلقًا بشأن التأثير المحتمل للانزياح الأحمر الكوني على المجرات في العينة: حرص علماء الفلك على تعويض هذا التأثير المحدد ، وتصحيح الألوان لتظهر كما لو كانت كل مجرة بعيدة جدًا. أن ضوءه سيستغرق 1.29 مليار سنة ليصل إلينا (أي عند انزياح أحمر كوني z = 0.1).
شكراً جزيلاً لكيت إتش آر روبين لتوجيهي إلى مخطط المجرة وللمناقشات المفيدة.
