باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، قام علماء الفلك بالغوص عميقاً في تجمع نجمي شاب ضخم ومثير للاهتمام في مجرة درب التبانة. يسمى ويستيرلوند 1. يقع على بعد حوالي 12,000 سنة ضوئية من الأرض، ويعتبر ويستيرلوند 1 أيضاً أقرب تجمع نجمي ضخم إلينا.

تجمعات النجوم الضخمة مثل ويستيرلوند 1 هي مجموعات من النجوم تحتوي على كتل تعادل عشرات الآلاف من الشمس. في هذه التجمعات الضخمة، تكون العمليات التي تعزز بيئات تشكيل النجوم وتزيد من ولادة النجوم والكواكب فعالة للغاية.

بعرض يزيد عن 6.6 سنة ضوئية، تمتلك ويسترلوند 1 كتلة تعادل حوالي 63,000 شمس. فهي تستضيف أكبر وأكثف تجمع من النجوم العملاقة في درب التبانة، مع مئات من النجوم الضخمة جدًا متجمعة في منطقة صغيرة نسبيًا، مما يجعل ويسترلوند 1 هدفًا مغريًا لعلماء الفلك الذين يهدفون إلى فهم أفضل لمجموعة متنوعة من الظواهر النجمية وتطور الأنظمة الكوكبية.

صورة جديدة والنتائج المرتبطة بـ ويسترلوند 1 تم تقديمها من قبل المسح الموسع للتجمعات المفتوحة ويسترلوند 1 و 2 (EWOCS).

“لقد دفعنا حد الكشف لدينا إلى[[LINK22]] الأقزام البنية[[LINK22]] في التجمع، وهي أصغر النجوم التي يمكن أن تتشكل!” قال قائد فريق EWOCS ماريو جوزيبي من مرصد باليرمو الفلكي في إيطاليا لموقع Space.com. “وبالتالي، سنكون قادرين على تحديد المحتوى الحقيقي للتجمع وقياس خصائص مثل توزيع الكتلة لنجومه.”

تقدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أيضًا ملاحظات مفصلة وعميقة تم أخذها في أطوال موجية من الضوء تحت الحمراء يمكن استخدامها لتسليط الضوء على النجوم الشابة التي لا تزال محاطة بـالأقراص الكوكبية الأولية.

“قد تكون هذه كواكب تتشكل الآن”، تابع جوزيبي. “سيسمح لنا كل هذا، لأول مرة، بتحديد تأثير بيئة انفجار النجوم على منتجات تكوين النجوم وعملية تشكيل الكواكب.”

ويسترلوند 1 هو أرض العجائب لعلماء الفلك

لا يعمل EWOCS فقط مع المشاهدات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي، بل أيضًا مع البيانات من تلسكوب هابل الفضائي، ومصفوفة أتاكاما الكبيرة لقياسات المليمتر/ما دون المليمتر (ALMA), وتلسكوب شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا (Chandra X-ray Space Telescope), وغيرها، لدراسة ويسترلوند 1 بالإضافة إلى التجمع السوبركلوستر الأصغر قليلاً ويسترلوند 2.

“يستضيف ويسترلوند 1 أكبر وأكثر تجمع كثافة من النجوم الضخمة التي نعرفها في المجرة، مع مئات من النجوم الضخمة جدًا مكدسة في منطقة صغيرة جدًا، حيث أن جميعها تقريبًا في أنظمة ثنائية قريبة”، قال جوزيبي. “في مثل هذه الحالات، يكون بيئة تكوين النجوم مهيمنة بواسطة الإشعاع الطاقي [الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية] وجسيمات عالية السرعة وعالية الطاقة، التي تنظم تكوين النجوم والكواكب.”

يمكن أن تحدد مجموعة من الظروف المختلفة في المجرات معدل تكوين النجوم. كمثال، يمكن أن تُ triggered فترات ولادة نجوم مكثفة، المعروفة باسم “فترات انفجار النجوم”، عندما تتصادم المجرات مما يؤدي إلى تدفق الغاز والغبار، وهما المكونان الأساسيان للنجوم الجديدة.

“في هذه الحالات، يأخذ بيئة تكوين النجوم النموذجية شكل مناطق تكوين نجوم ضخمة للغاية وفائقة الضخامة،” قال جيوسيبي.

كانت مثل هذه الحالات أكثر شيوعًا في [[LINK28]] الكون المبكر المضطرب [[LINK28]] عندما كانت [[LINK29]] التصادمات المجرية [[LINK29]] أكثر احتمالًا. لقد تم كبح معدلات التكوين في مجرة درب التبانة لأنها مجرة “حديثة”، مما يعني أن مناطق انفجار النجوم قليلة ومتباعدة.

“تستضيف مجرة درب التبانة اليوم فقط عددًا قليلاً من العناقيد الهائلة، مع وجود أقل من عشرة معروفة”، تابع جوزيبي. “تعتبر هذه المناطق القليلة مهمة بشكل حاسم لأنها تتيح لنا دراسة ظروف تشكيل النجوم والكواكب التي تتميز بها مجرات الانفجار النجمي في الكون المبكر وتوسيع معرفتنا بتشكيل النجوم والكواكب إلى أقصى الظروف البيئية وأكثرها طاقة التي نعرفها عن تشكيل النجوم.”

هذا هو ما يجعل دراسة ويسترلوند 1، وهي واحدة من هذه المناطق، مهمة جدًا.

العناقيد الفائقة غالبًا ما تكون مخفية بواسطة سحب من الغاز والغبار بين النجوم في درب التبانة وعادة ما تكون مدفونة في حقول نجوم كثيفة. وهذا يعني أن دراسة هذه المواقع التي تشهد تشكيل نجوم مكثف، خاصة عند التحقيق في النجوم ذات الكتلة المنخفضة في المنطقة، تتطلب تلسكوبًا قويًا ذو مساحة كبيرة لجمع الضوء يمكنه التقاط الضوء تحت الأحمر، الذي، كما تم الإشارة إليه بإيجاز، قادر على التسلل عبر السحب الكثيفة من المادة بين النجوم. الضوء المرئي لا يستطيع فعل ذلك.

لهذا السبب، توجه فريق EWOCS إلى JWST وأدواته الرئيسية، أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam). على الرغم من أن ويستيرلوند 1 قد تمت دراسته بواسطة العديد من التلسكوبات الأخرى، بما في ذلك هابل، إلا أن JWST لا يزال قد قدم لجيuseppe وزملائه بعض النتائج غير المتوقعة.

“أكبر المفاجآت جاءت من صور MIRI، التي كشفت عن كثافة وهيكل غازي [غاز وغبار] في جميع أنحاء وحول العنقود”، قال الباحث. “مثل هذا الغلاف الغازي يكاد يكون من المستحيل أن يكون بقايا من السحابة الأم التي تشكل منها العنقود منذ حوالي 5 ملايين سنة.”

هذا لأن العنقود الشاب الذي يحتوي على عدد معتدل من النجوم الضخمة يخلق تجاويف كبيرة في سحابته خلال أقل من مليون سنة.

“يستضيف ويسترلوند 1 أكبر تجمع نجمى معروف في عنقود مجري، ويبلغ من العمر على الأقل 5 ملايين سنة، لذا يجب أن يكون قد قام بتطهير جميع سحابه”، قال جيوسيبي. “في صور ميري، نعتقد أننا نشهد تراكم المواد داخل العنقود من الغاز والغبار المنبعث عن أكبر النجوم في العنقود خلال مراحل تطورها النهائية، وتفاعل الرياح الناتجة عن أنواع مختلفة من النجوم الضخمة.”

أضاف جيوسيبي أن صور ميري كشفت أيضًا عن تدفقات غريبة وقشور حول أكبر النجوم تطورًا في ويستريلوند 1.

“في السنتين إلى الثلاث القادمة، سننشر معظم علوم EWOCS”، قال جيوسيبي. أوضح الباحث أن الإصدار التالي سيكون دراسة [[LINK32]]للغاز الحار داخل العنقود [[LINK32]]، المدروس من خلال الانبعاث المنتشر في الأشعة السينية.

ستقوم فريق EWOCS بعد ذلك بإصدار تحليل للظواهر عالية الطاقة التي تحدث في بعض الأجسام المدمجة في ويسترلوند 1 بالإضافة إلى حساب توزيع الكتلة للنجوم منخفضة الكتلة في العنقود. كما يعتزم الباحثون تحليل السكان الحاملين للأقراص في العنقود، وإجراء دراسة للتدفقات حول أكثر النجوم تطوراً في المنطقة، وهي العمالقة الحمراء والعمالقة الصفراء الفائقة.

“هذا مجرد ذكر لبعضها. كل هذه الدراسات ستكون ممكنة ليس فقط بفضل JWST ولكن أيضًا بفضل مراصد كبيرة أخرى مثل شاندرا في الأشعة السينية، وALMA وهابيل”، اختتم جوزيبي. “بالإضافة إلى ذلك، فإن تحليل الملاحظات الخاصة بويسترلوند 2، وهو عنقود أقل كتلة لكنه أصغر سناً من ويسترلوند 1، في مرحلة جيدة، وسنبدأ في نشر تلك النتائج قريبًا.”

تم قبول بحث الفريق للنشر في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية وهو متاح كنسخة مسبقة على موقع المستودع arXiv.