حتى الآن ، ربما كنت قد سمعت أن علماء الفلك قد أنتجوا أول خريطة طقس عالمية لقزم بني. (إذا لم تقم بذلك ، يمكنك العثور على القصة هنا.) ربما تكون قد بنيت نموذج المكعب أو نموذج بالون الأوريجامي على سطح القزم البني Luhman 16B الذي قدمه الباحثون (هنا).
بما أن إحدى قبعاتي هي ضابط الإعلام في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، حيث جرت معظم عملية رسم الخرائط ، فقد شاركت في كتابة بيان صحفي عن النتيجة. لكن أحد الجوانب التي وجدتها مثيرة للاهتمام بشكل خاص لم تحصل على تغطية كبيرة هناك. إن هذا الجزء الخاص من البحث هو مثال جيد على مدى سرعة علم الفلك في هذه الأيام ، وبشكل عام ، فإنه يوضح كيف يعمل البحث الفلكي. إذن ، إليك نظرة من وراء الكواليس - صنع ، إن شئت - لأول خريطة سطحية قزمة بنية اللون (انظر الصورة على اليمين).
كما هو الحال في العلوم الأخرى ، إذا كنت تريد أن تصبح عالم فلك ناجحًا ، فأنت بحاجة إلى القيام بشيء جديد ، وتجاوز ما تم فعله من قبل. هذا ، بعد كل شيء ، هو ما تدور حوله النتائج الجديدة القابلة للنشر. في بعض الأحيان ، يكون هذا التقدم مدفوعًا بمقاريب أكبر وتوافر أدوات أكثر حساسية. في بعض الأحيان ، يتعلق الأمر بالجهد والصبر ، مثل مسح عدد كبير من الأشياء واستخلاص النتائج من البيانات التي فزت بها.
يلعب الإبداع دورًا مهمًا. فكر في المقاريب والأدوات والأساليب التحليلية التي طورها الفلكيون كأدوات في صندوق أدوات متزايد باستمرار. تتمثل إحدى طرق الحصول على نتائج جديدة في دمج هذه الأدوات بطرق جديدة ، أو تطبيقها على كائنات جديدة.
هذا هو السبب في أن المشهد الافتتاحي الخاص بنا ليس شيئًا خاصًا في علم الفلك: فهو يظهر إيان كروسفيلد ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، وعدد من الزملاء (بما في ذلك مدير المعهد توماس هينينج) في أوائل مارس 2013 ، يناقشون إمكانية تطبيق طريقة واحدة محددة لرسم خرائط للأسطح النجمية على فئة من الكائنات التي لم يتم تعيينها بهذه الطريقة من قبل.
تُدعى هذه الطريقة تصوير دوبلر. يستفيد من حقيقة أن الضوء من نجم دوار يتغير قليلاً في التردد مع دوران النجم. مع مرور أجزاء مختلفة من الأسطح النجمية ، والتي تدور حول دوران النجم ، تختلف تغيرات التردد اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على مكان وجود المنطقة التي ينبعث منها الضوء على النجم. من هذه الاختلافات المنهجية ، يمكن إعادة بناء خريطة تقريبية للسطح النجمي ، تظهر مناطق أكثر قتامة وأكثر سطوعًا. النجوم بعيدة جدًا جدًا حتى بالنسبة لأكبر التلسكوبات الحالية لتمييز تفاصيل السطح ، ولكن بهذه الطريقة ، يمكن إعادة بناء خريطة سطحية بشكل غير مباشر.
الطريقة نفسها ليست جديدة. تم اختراع المفهوم الأساسي في أواخر الخمسينيات ، وشهدت الثمانينيات العديد من التطبيقات للنجوم الساطعة التي تدور ببطء ، حيث يستخدم الفلكيون التصوير الدوبلري لرسم خرائط لتلك النجوم (البقع الداكنة على سطح نجمي ؛ التناظرية النجمية إلى بقع الشمس).
تساءل كروسفيلد وزملاؤه: هل يمكن تطبيق هذه الطريقة على قزم بني - وسيط بين كوكب ونجم ، أكثر ضخامة من كوكب ، ولكن مع كتلة غير كافية للانشطار النووي لإشعال جوهر الجسم ، وتحويله إلى نجم؟ للأسف ، أظهرت بعض الحسابات السريعة ، مع الأخذ بعين الاعتبار ما يمكن وما لا تستطيع التلسكوبات والأدوات الحالية فعله بالإضافة إلى خصائص الأقزام البنية المعروفة ، أنها لن تعمل.
كانت الأهداف المتاحة باهتة للغاية ، ويحتاج التصوير الدوبلري إلى الكثير من الضوء: لسبب واحد لأنك تحتاج إلى تقسيم الضوء المتاح إلى ألوان لا تعد ولا تحصى من الطيف ، ولأنك تحتاج أيضًا إلى أخذ العديد من القياسات المختلفة إلى حد ما - بعد كل شيء ، بحاجة إلى مراقبة كيفية تغير تغيرات الترددات الدقيقة الناجمة عن تأثير دوبلر بمرور الوقت.
حتى الآن ، عادي جدا. ربما توصلت معظم المناقشات حول كيفية إبداء ملاحظات من نوع جديد تمامًا إلى استنتاج مفاده أنه لا يمكن القيام بذلك - أو لا يمكن القيام به بعد. ولكن في هذه الحالة ، ظهر محرك آخر للتقدم الفلكي: اكتشاف أشياء جديدة.
في 11 مارس ، أعلن كيفين لومان ، عالم الفلك في جامعة ولاية بنسلفانيا ، عن اكتشاف مهم: باستخدام البيانات من مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WISE) التابع لوكالة ناسا ، فقد حدد نظامًا من قزمين بنيين يدوران حول بعضهما البعض. بشكل ملحوظ ، كان هذا النظام على بعد 6.5 سنة ضوئية فقط من الأرض. فقط نظام النجوم Alpha Centauri ونجم Barnard أقرب إلى الأرض من ذلك. في الواقع ، كان نجم بارنارد آخر مرة تم اكتشاف كائن بالقرب من نظامنا الشمسي - وتم هذا الاكتشاف في عام 1916.
الفلكيون المعاصرون ليسوا معروفين بالخروج بأسماء سريعة ، والكائن الجديد ، الذي تم تسميته WISE J104915.57-531906.1 ، لم يكن استثناءً. لكي نكون منصفين ، هذا لا يعني أن يكون اسمًا حقيقيًا ؛ إنه مزيج من أداة الاكتشاف WISE مع إحداثيات النظام في السماء. في وقت لاحق ، تم اقتراح التسمية البديلة "Luhman 16AB" للنظام ، حيث كان هذا هو الرقم 16العاشر النظام الثنائي الذي اكتشفه كيفن ليمان ، حيث يشير A و B إلى مكوني النظام الثنائي.
في هذه الأيام ، يمنح الإنترنت المجتمع الفلكي الوصول الفوري إلى الاكتشافات الجديدة بمجرد الإعلان عنها. يبدأ العديد من علماء الفلك ، على الأرجح معظمهم ، يوم عملهم من خلال تصفح التقديمات الحديثة إلى astro-ph ، القسم الفيزيائي الفلكي في arXiv ، وهو مستودع دولي للأوراق العلمية. مع بعض الاستثناءات - تصر بعض المجلات على حقوق النشر الحصرية لبعض الوقت على الأقل - وهذا هو المكان الذي سيحصل فيه علماء الفلك في معظم الحالات على أول لمحة عن أحدث الأوراق البحثية لزملائهم.
نشر ليمان ورقة بحثه "اكتشاف قزم بني ثنائي في 2 فرسخ من الشمس" على موقع astro-ph في 11 مارس. بالنسبة إلى Crossfield وزملائه في MPIA ، كان هذا بمثابة تغيير في اللعبة. فجأة ، كان هناك قزم بني يمكن أن يعمل التصوير الدوبلري له ، وينتج أول خريطة سطحية على الإطلاق لقزم بني.
ومع ذلك ، سيستغرق الأمر قوة جمع الضوء لواحدة من أكبر التلسكوبات في العالم لتحقيق ذلك ، ويزداد الطلب على وقت المراقبة على هذه التلسكوبات. قرر كروسفيلد وزملاؤه أنهم بحاجة إلى تطبيق اختبار آخر قبل التقدم. سيومض أي كائن مناسب لتصوير دوبلر بشكل طفيف للغاية ، مما يؤدي إلى زيادة السطوع والظلام قليلاً مع دوران مناطق السطح الأكثر سطوعًا أو قتامة. هل تومض Luhman 16A أو 16B - في حديث الفلك: هل أظهر أحدهما ، أو ربما كلاهما ، تغيرًا كبيرًا؟
يأتي علم الفلك بمقاييس زمنية خاصة به. الاتصال عبر الإنترنت سريع. ولكن إذا كانت لديك فكرة جديدة ، فعادةً لا يمكنك الانتظار ليلًا حتى تسقط وتوجيه التلسكوب وفقًا لذلك. تحتاج إلى قبول عرض الملاحظة ، وتستغرق هذه العملية وقتًا - عادةً بين نصف عام وسنة بين اقتراحك والملاحظات الفعلية. كما أن التقديم ليس سوى إجراء شكلي. عادةً ما تتلقى المنشآت الكبيرة ، مثل التلسكوبات الكبيرة جدًا للمرصد الجنوبي الأوروبي ، أو التلسكوبات الفضائية مثل هابل ، تطبيقات لأكثر من 5 أضعاف مقدار وقت المشاهدة المتاح فعليًا.
ولكن هناك طريق مختصر - طريقة لإنجاز مشاريع مراقبة واعدة أو حساسة للوقت بشكل أسرع بكثير. يُعرف باسم "الوقت التقديري للمدير" ، حيث يحق لمدير المرصد - أو نائب - توزيع هذا الجزء من وقت المراقبة حسب تقديرهم.
في 2 أبريل ، تقدمت بيلير ، طالبة أخرى من وثائق MPIA (وهي الآن في جامعة أدنبره) ، بطلب للحصول على الوقت التقديري للمدير على تلسكوب MPG / ESO 2.2 متر في مرصد ESO's La Silla في تشيلي. تمت الموافقة على الاقتراح في نفس اليوم.
كان اقتراح Biller هو دراسة Luhman 16A و 16 B بأداة تسمى GROND. وقد تم تطوير الأداة لدراسة التفجيرات اللاحقة من الانفجارات القوية والبعيدة المعروفة باسم رشقات أشعة غاما. مع الأشياء الفلكية العادية ، يمكن لعلماء الفلك أن يأخذوا وقتهم. لن تتغير هذه الأجسام كثيرًا خلال الساعات القليلة التي يُجريها الفلكي ملاحظات ، أولاً باستخدام مرشح واحد لالتقاط نطاق واحد من الأطوال الموجية (فكر في "ضوء لون واحد") ، ثم مرشح آخر لنطاق طول موجة آخر. (عادةً ما تلتقط الصور الفلكية نطاقًا واحدًا من الأطوال الموجية - لون واحد - في كل مرة. إذا نظرت إلى صورة ملونة ، فعادةً ما تكون نتيجة سلسلة من الملاحظات ، مرشح لون واحد في كل مرة.)
تختلف رشقات أشعة جاما والظواهر العابرة الأخرى. يمكن أن تتغير خصائصها على مقياس زمني من الدقائق ، دون ترك أي وقت للملاحظات المتتالية. هذا هو السبب في أن GROND يسمح بملاحظات متزامنة لسبعة ألوان مختلفة.
اقترح Biller استخدام قدرة GROND الفريدة لتسجيل اختلافات السطوع لـ Luhman 16A و 16 B في سبعة ألوان مختلفة في وقت واحد - وهو نوع من القياس لم يتم إجراؤه من قبل على هذا المقياس. كان معظم المعلومات المتزامنة التي حصل عليها الباحثون من قزم بني عند طولين موجيين مختلفين (عمل أستير بونزلي ، ثم في مرصد ستيوارد في جامعة أريزونا ، وزملاؤها). ذهب بيلر لمدة سبعة. نظرًا لأن أنظمة الطول الموجي المختلفة قليلاً تحتوي على معلومات حول الغاز بألوان مختلفة قليلاً ، فقد وعدت هذه القياسات بإلقاء نظرة ثاقبة على بنية طبقة هذه الأقزام البنية - مع درجات حرارة مختلفة تقابل طبقات الغلاف الجوي المختلفة عند ارتفاعات مختلفة.
بالنسبة إلى كروسفيلد وزملاؤه - من بينهم بيلر - ، يجب أن يوضح قياس اختلافات السطوع هذا أيضًا ما إذا كان أحد الأقزام البنية مرشحًا جيدًا لتصوير دوبلر أم لا.
كما اتضح ، لم يكن عليهم الانتظار طويلا. قامت مجموعة من علماء الفلك حول Michaël Gillon بتوجيه التلسكوب الآلي الصغير TRAPPIST ، المصمم للكشف عن الكواكب الخارجية من خلال اختلافات السطوع التي تسببها عند المرور بين نجمهم المضيف والمراقب على الأرض ، إلى Luhman 16AB. في نفس اليوم الذي تقدمت فيه Biller بطلب وقت للموافقة ، وتمت الموافقة على طلبها ، نشرت مجموعة TRAPPIST ورقة بعنوان "طقس سريع التطور لأروع جيراننا الجدد تحت النجوم" ، لرسم اختلافات سطوع لـ Luhman 16B.
اشتعلت هذه الأخبار كروسفيلد على بعد آلاف الأميال من المنزل. لا تتطلب بعض الملاحظات الفلكية من الفلكيين مغادرة مكاتبهم المريحة - يتم إرسال الاقتراح إلى علماء الفلك الموظفين في أحد التلسكوبات الكبيرة ، الذين يقومون بالملاحظات بمجرد أن تكون الظروف مناسبة وإرسال البيانات مرة أخرى عبر الإنترنت. لكن أنواعًا أخرى من الملاحظات تتطلب فعلًا أن يقوم الفلكيون بالسفر إلى أي تلسكوب يُستخدم - إلى تشيلي ، على سبيل المثال ، إلى أو إلى هاواي.
عندما تم الإعلان عن اختلافات السطوع لـ Luhman 16B ، كان كروسفيلد يراقب في هاواي. أدرك هو وزملاؤه على الفور أنه بالنظر إلى النتائج الجديدة ، انتقل لوهان 16 بي من كونه مرشحًا محتملاً لتقنية التصوير الدوبلري إلى كونه واعدًا. على الرحلة من هاواي إلى فرانكفورت ، سرعان ما كتب كروسفيلد مقترحًا للمراقبة العاجلة لوقت المدير التقديري على CRIRES ، وهو مطياف مثبت على أحد التلسكوبات الكبيرة جدًا (VLT) البالغ طوله 8 أمتار في مرصد إيسو في بارانال في تشيلي ، حيث قدم طلبه في أبريل 5. وبعد خمسة أيام ، تم قبول الاقتراح.
في 5 مايو ، تحولت مرآة Antu العملاقة التي يبلغ ارتفاعها 8 أمتار ، أحد التلسكوبات الأربعة للوحدة التلسكوبية الكبيرة جدًا ، نحو الكوكبة الجنوبية فيلا ("شراع السفينة"). تم توجيه الضوء الذي جمعته إلى CRIRES ، وهو مطياف الأشعة تحت الحمراء عالي الدقة يتم تبريده إلى حوالي -200 درجة مئوية (-330 فهرنهايت) للحصول على حساسية أفضل.
قبل ثلاثة وأسبوعين ، على التوالي ، أعطت ملاحظات بيلير بيانات غنية عن تقلب كل من الأقزام البنية في نطاقات الطول الموجي السبعة المختلفة المقصودة.
عند هذه النقطة ، لم يمر أكثر من شهرين بين الفكرة الأصلية والملاحظات. لكن إعادة صياغة ما قاله إديسون الشهير ، علم الفلك الرصدي هو 1٪ ملاحظة و 99٪ تقييم ، حيث يتم تحليل البيانات الأولية وتصحيحها ، مقارنة بالنماذج والاستدلالات التي يتم إجراؤها حول خصائص الأشياء المرصودة.
بالنسبة إلى المراقبة المتعددة الطول الموجي لتغيرات السطوع في Beth Biller ، استغرق ذلك حوالي خمسة أشهر. في أوائل سبتمبر ، قدم بيلر و 17 مؤلفًا آخرين ، و Crossfield والعديد من زملاء MPIA الآخرين بينهم مقالتهم إلى رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (ApJL) بعد بعض المراجعات ، تم قبوله في 17 أكتوبر. ومنذ 18 أكتوبر فصاعدًا ، كانت النتائج متاحة عبر الإنترنت على astro-ph ، وبعد شهر تم نشرها على موقع ApJL.
في أواخر سبتمبر ، أنهى كروسفيلد وزملاؤه تحليل تصوير دوبلر لبيانات CRIRES. نتائج مثل هذا التحليل غير مؤكدة بنسبة 100٪ ، لكن الفلكيين وجدوا الهيكل الأكثر احتمالًا لسطح لوهان 16 ب: نمط من البقع الأكثر إشراقًا وأكثر قتامة ؛ السحب المصنوعة من الحديد والمعادن الأخرى التي تنجرف على غاز الهيدروجين.
كما هو معتاد في الحقل ، النص الذي أرسلوه إلى المجلة طبيعة تم إرسالها إلى حكم - عالم ، يبقى مجهولاً ، ويقدم توصيات إلى محرري المجلة سواء كان يجب نشر مقال معين أم لا. معظم الوقت ، حتى بالنسبة لمقال يعتقد الحكم أنه يجب نشره ، لديه / لديها بعض التوصيات للتحسين. بعد بعض المراجعات ، طبيعة قبلت كروسفيلد وآخرون. مقال في أواخر ديسمبر 2013.
مع طبيعة، يُسمح لك فقط بنشر النسخة النهائية المعدلة على astro-ph أو خوادم مشابهة لما لا يقل عن 6 أشهر بعد النشر في المجلة. لذلك ، في حين أن عددًا من الزملاء قد سمعوا عن خريطة القزم البني في 9 يناير في جلسة في الاجتماع 223 للجمعية الفلكية الأمريكية ، في واشنطن العاصمة ، للمجتمع الفلكي الأوسع ، المنشور عبر الإنترنت ، في 29 يناير 2014 ، سيكون أول لمحة عن هذه النتيجة الجديدة. ويمكنك المراهنة على ذلك ، عند رؤية خريطة القزم البني ، فإن عددًا منهم قد بدأ يفكر في ما يمكن للمرء أن يفعله. ترقبوا الجيل القادم من النتائج.
إليكم الأمر: 10 أشهر من البحث الفلكي ، من الفكرة إلى النشر ، مما أدى إلى أول خريطة سطحية لقزم بني (كروسفيلد وآخرون) وأول فرق من سبعة موجات - دراسة لتغيرات سطوع قزمين بني (بيلير وآخرون). مجتمعة ، توفر الدراسات صورة رائعة لأنماط الطقس المعقدة على جسم ما في مكان ما بين كوكب ونجم بداية حقبة جديدة لدراسة القزم البني ، وخطوة مهمة نحو هدف آخر: خرائط سطحية تفصيلية لكواكب الغاز العملاقة حول أخرى النجوم.
في ملاحظة أكثر شخصية ، كان هذا أول بيان صحفي أطلقته قناة Weather.
