ظاهرة “الصَدى الضَوْئي”

2006 موسوعة علم الفلك والفضاء2

شوقي محمد صالح الدلال

KFAS

علم الفلك

انعكاس ومضة ضوئية ، صادرة من نجم مستعر (nova)* أو من مستعر أعظم (supernova)* ، من السحب البينجمية المجاورة محدثة حلقة من الضوء تحيط بالمستعر.

شوهدت هذه الظاهرة لأول مرة من قبل الفلكي الفرنسي كامي فلامريون (Camille Flamerion) وزميله اليوناني أوجن أنطونياي (Eugene Antoniadi)* في 21 آب من عام 1901 إثر استعار نجم في كوكبة برشاوس.

وقد شغلت هذه الظاهرة الوسط العلمي لفترة من الزمن ، وقد أكد الفلكي الألماني ماكس وُلف وجود قوس متألق من الضوء يبلغ قطره 5 أقواس ثانية حول النجم المستعر.

 

وبعد أشهر عدة من ذلك وجد شارلز بيرين (Charles Perrine) وجود ريتشي (George Ritchey)* أقواساً ضوئية غير مكتملة تحيط بالمستعر .

وقد نشر بيرين وريتشي ألواحهما التصويرية في دورية Astronomical Journal  عام 1910 (انظر الشكل) ، وينتشر الصدى الضوئي بسرعة كبيرة تفوق سرعة الضوء ، وهي ظاهرة أخرى يتعين تفسيرها.

وقد فسر جيمس كابتاين (Jacobus Kapteyn)* ظاهرة أقواس الضوء بافتراض وجود حاجز من الغبار خلف مستعر برشاوس ، فيشاهد الراصد أولاً الضوء المتجه نحوه مباشرة من المستعر .

 

أما الضوء المنعكس من حاجز الغبار فيصل بعد ذلك بفترة قصيرة . (انظر الشكل) وخلال هذه الفترة يكون حاجز الغبار قد ابتعد عن الراصد ، وتتخذ بقعة الضوء المحيطة بالمستعر بعد انعكاسها شكل حلقة.

وتبدو جميع الحلقات الضوئية للراصد من الأرض منعكسة من حاجز الغبار الذي ينطبق على سطح وهمي مكافىء المقطع في حالة تمدد يطلق عليه "سطح مكافىء دوراني يمكن بلوغه حراكياً "(kinematically accessa-ble paraboloid) ، وهو اسم غريب بعض الشيء .

وفي بداية الأمر يشاهد الراصد الضوء المنعكس من سحب الغبار الواقعة على السطح المنحني الأقرب للمستعر فقط ، وفي وقت لاحق يشاهد الضوء المنعكس من المعالم الواقعة على السطح المنحني الأقرب للمستعر فقط.

 

وفي وقت لاحق يشاهد الضوء المنعكس من المعالم الواقعة على السطح المنحني الأبعد بالنسبة إلى المستعر ، ويتوسع السطح المكافىء الدوراني بمرور الزمن ولكنه يحتفظ بشكله الهندسي.

وتتمدد الحلقة الضوئية تبعاً لذلك ، ويمثل الشكل العام للصدى الضوئي المناطق التي يتواجد فيها الغبار الذي يقوم بعكس الضوء.

وإذا كان الغبار النجمي متكتلاً ، تتخذ سحبه حينئذٍ شكل بقع ضوئية . ويبدو الصدى الضوئي بصورة عامة على شكل حلقات ، تكون متقطعة في المناطق التي لا يتواجد فيها الغبار .

 

ومن أكثر ظواهر الصدى الضوئي في العصر الحديث وضوحاً هو ما نتج عن المستعر الأعظم 1987A (انظر الشكل) ، ويتكون هذا الشكل من عدة حلقات متباينة السطوع.

وتعزى هذه البنية من الحلقات الضوئية إلى سحب من الغبار تقع في مناطق مختلفة بين الراصد والمستعر الأعظم ، وتبين الدراسات التي أجريت لمعرفة طبيعة توزيع سحب الغبار وأبعادها إلى ازدياد قطر الحلقات مع المسافة من المستعر الأعظم.

فتمثل الحلقة الضوئية الخارجية في الشكل سحابة غبارية تقع على مسافة 1100 سنة ضوئية من المستعر وتتحرك بسرعة 25c.

 

أما الحلقة الداخلية فتعزى لسحابة غبارية تقع على مسافة 400 سنة ضوئية وتتحرك بسرعة 15c. ويلاحظ أيضاً وجود جزء من حلقة في الجهة السفلى من الصورة لم تشاهد إلا بعد ثلاث سنوات من الانفجار.

ويمثل هذا الجزء سحابة غبارية لم يبلغها السطح المكافئ الدوراني المتمدد إلا بعد هذه الفترة الزمنية.

 

نموذج كابتاين للصدى الضوئي : ينحرف الضوء في هذا النموذج من سحابة من الغبار تقع خلف المستعر . يصل الضوء المباشر إلى الراصد أولاً بينما يصل الضوء المنعكس من حبيبات الغبار بعد ذلك بفترة قصيرة.

وخلال هذه الفترة تبدو نقطة الضوء الصادرة من مركز المستعر وكأنها تمددت لتشكل حلقة تحيط به ، ويشاهد الراصد من الأرض الصدى الضوئي القادم من سحابة الغبار متطابقاً مع سطح وهمي يسمى "السطح المكافيء الدوراني الذي يمكن بلوغه حراكياً".

وفي المرحلة الأولى يشاهد الراصد سحب الغبار الواقعة على المنحنى القريب قبل تمدده فقط ، ويشاهد الراصد بعد ذلك سحب الغبار نفسها .

 

نموذج بول كودرك للصدى فوق الضوئي : افترض كودرك وجود صفيحة من الغبار أمام المستعر برشاوس لتفسير الصدى فوق الضوئي حول النجم.

تشكل نقطة الضوء المنبعثة من المستعر فقاعة ضوئية كروية الشكل كما هو مبين، وتصطدم مقدمة الفقاعة في اتجاه خط البصر أولاً بصفيحة الغبار قبل أن تشتت نحو الراصد من الأرض.

بينما تلاقي أشعة أخرى صفيحة الغبار في موقع بعيد نسبياً عن خط البصر ثم تنحرف نحو الأرض لتصل متأخرةً بعض الشيء ، ويكون طول مسار هذه الأشعة المنحرفة أطول قليلاً من مسار الشعاع المباشر، ولكن الصدى يبدو وكأنه تمدد بمقدار المسافة بين الشعاع المباشر والشعاع المنحرف.

ولذا يبدو التمدد وكأن سرعته فاقت سرعة الضواء، وتأخذ السرعة قيمة لا نهائية في اللحظة التي تلامس فيها مقدمة الفقاعة صفيحة الغبار، لكنها تأخذ في الانخفاض تدريجياً عندما يأخذ قطر الحلقة في الازدياد .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]