نُقَدِّمُ بَعْضَ النَّتَائِجِ لِدِرَاسَةٍ رَصْدِيَّةٍ وَنَظَرِيَّةٍ حَوْلَ الأَنْظِمَةِ النَّجْمِيَّةِ غَيْرِ المُحَلَّلَةِ اسْتِنَادًا إِلَى تَقْنِيَّةِ تَقَلُّبَاتِ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ (SBF). تَبَيَّنَ أَنَّ قِيَاسَاتِ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ تُعَدُّ مُؤَشِّرًا قَيِّمًا لِخَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ، وَمُؤَشِّرًا مَوْثُوقًا لِلْمَسَافَةِ. يُمْكِنُ أَنْ تُسَاعِدَ قِيَاسَاتُ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ، وَأَلْوَانُ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ، وَتَدَرُّجَاتُ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ فِي تَحْدِيدِ التَّرْكِيبِ المَعْدَنِيِّ وَعُمْرِ المُكَوِّنِ النَّجْمِيِّ السَّائِدِ فِي الأَنْظِمَةِ النَّجْمِيَّةِ البَعِيدَةِ بِدِقَّةٍ نِسْبِيَّةٍ، خَاصَّةً إِذَا تَمَّ دَمْجُهَا مَعَ مُؤَشِّرَاتٍ طَيْفِيَّةٍ-ضَوْئِيَّةٍ أُخْرَى.
تَعْتَمِدُ دِرَاسَةُ خَصَائِصِ الأَنْظِمَةِ النَّجْمِيَّةِ البَعِيدَةِ بِالتَّفْصِيلِ عَلَى دِقَّةِ مَرَاقَبَةِ السُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ. فَرْزُ النُّجُومِ فَرْدِيًّا هُوَ، مِنْ حَيْثُ المَبْدَأِ، أَفْضَلُ طَرِيقَةٍ لاِسْتِخْرَاجِ المَعْلُومَاتِ مِنْ نِظَامٍ نَجْمِيٍّ. وَمَعَ ذَلِكَ، حَتَّى مَعَ التَّلَسْكُوبَاتِ الْحَدِيثَةِ، يُمْكِنُ رَصْدُ النُّجُومِ الْفَرْدِيَّةِ فَقَطْ فِي الْمَجَرَّاتِ الْقَرِيبَةِ، وَعَادَةً، عِنْدَ قُدْرَاتٍ أَكْثَرَ سُطُوعًا مِنَ السِّلْسِلَةِ الرَّئِيسِيَّةِ. هُنَا، نُنَاقِشُ تَقْنِيَّةً أَثْبَتَتْ فَعَالِيَّتَهَا فِي فَكِّ تَشَابُكِ الْخَصَائِصِ الْفِيزِيَائِيَّةِ وَالْكِيمْيَائِيَّةِ لِلسُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ غَيْرِ الْمُحَلَّلِينَ، وَهِيَ طَرِيقَةُ تَقَلُّبَاتِ السُّطُوعِ السَّطْحِيِّ (SBF). نُلَخِّصُ هُنَا الخَصَائِصَ الرَّئِيسِيَّةَ لِهَذِهِ التَّقْنِيَّةِ - وَلِمَعْرِفَةِ وَصْفٍ أَكْثَرَ تَفْصِيلًا لِطَرِيقَةِ SBF يُرْجَى مُرَاجَعَةُ مُسَاهَمَاتِ جِيَانْلُوكَا رَايْمُونْدُو وَجُون بِي. بْلِيكْسْلِي فِي هَذَا المُجَلَّدِ.
قُدِّمَتْ هَذِهِ الطَّرِيقَةُ لِأَوَّلِ مَرَّةٍ كَمُؤَشِّرٍ لِلْمَسَافَةِ فِي المَجَرَّاتِ الإِهْلِيلِجِيَّةِ الْقَرِيبَةِ (ts88)، وَقَدْ تَمَّ تَطْبِيقُ طَرِيقَةِ SBF عَلَى عَدَدٍ مِنَ التَّجَمُّعَاتِ الكُرَوِيَّةِ المَجَرِّيَّةِ عَلَى بُعْدِ بِضْعَةِ كِيلُوبَارْسِك، وَالإِهْلِيلِجِيَّاتِ العُنْقُودِيَّةِ حَتَّى \(\sim\,\)150 مِيغَابَارْسِك، وَالْعَدِيدِ مِنَ العَدَسِيَّاتِ، وَالنُّتُوءَاتِ الحَلَزُونِيَّةِ، وَالأَقْزَامِ الكُرَوِيَّةِ عَلَى مَسَافَاتٍ مُتَوَسِّطَةٍ (tonry01, mieske06a, biscardi08). بِحَسَبِ التَّعْرِيفِ، تَتَمَثَّلُ إِشَارَةُ SBF فِي نِسْبَةِ اللَّحْظَةِ الثَّانِيَةِ إِلَى اللَّحْظَةِ الأُولَى لِدَالَّةِ الإِضَاءَةِ (LF) لِلسُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ. وَبِالتَّالِي، فَإِنَّ المُسَاهِمَةَ الرَّئِيسِيَّةَ فِي SBF تَأْتِي مِنَ النُّجُومِ السَّاطِعَةِ الَّتِي تَعْمَلُ كـ"مَنَارَاتٍ" عَلَى خَلْفِيَّةِ سَلْسِلَةٍ مِنَ النُّجُومِ الْخَافِتَةِ، وَتُوَلِّدُ الجُزْءَ الأَكْبَرَ مِنْ إِشَارَةِ التَّقَلُّبِ. كَمَا أَنَّ السُّطُوعَاتِ النَّجْمِيَّةِ النِّسْبِيَّةِ تَعْتَمِدُ عَلَى النِّطَاقِ الطَّيْفِيِّ المُرَاقَبِ، وَلِذَلِكَ فَـ"المَنَارَاتُ" عِنْدَ الأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ القَصِيرَةِ (النُّجُومِ السَّاخِنَةِ) تَخْتَلِفُ عَنْ تِلْكَ عِنْدَ الأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ الطَّوِيلَةِ (النُّجُومِ البَارِدَةِ)، وَيَتَغَيَّرُ المُسَاهِمُونَ الرَّئِيسِيُّونَ فِي SBF حَسَبَ الفِلْتَرِ. هَذَا يَجْعَلُ قِيَاسَاتِ SBF وَالأَلْوَانِ مُرَشَّحَيْنِ مُحْتَمَلَيْنِ لِتَتَبُّعِ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ فِي الأَنْظِمَةِ غَيْرِ المُحَلَّلَةِ.
اسْتِنَادًا إِلَى هَذِهِ الأَدِلَّةِ، قُمْنَا بِإِجْرَاءِ دِرَاسَةٍ مُوسَّعَةٍ لِـ SBF وَمُؤَشِّرَاتِ التَّصْوِيرِ الضَّوْئِيِّ الْمُرْتَبِطَةِ، مِنْ وَجْهَةِ نَظَرٍ نَظَرِيَّةٍ وَرَصْدِيَّةٍ. يُلَخَّصُ أَدْنَاهُ أَهَمُّ النَّتَائِجِ وَالآفَاقِ المُسْتَقْبَلِيَّةِ لِهَذِهِ الدِّرَاسَاتِ.
تَعْتَمِدُ قِيَمُ SBF، مِثْلَ مُعْظَمِ مُؤَشِّرَاتِ الْمَسَافَةِ الأُخْرَى، عَلَى مُعَايَرَةِ الْقَدْرِ الْمُطْلَقِ. تَمَّ اسْتِنْبَاطُ أَشْهَرِ مُعَايَرَةٍ لِـ SBF بِوَاسِطَةِ (tonry01). تَسْتَخْدِمُ هَذِهِ المُعَايَرَةُ التَّجْرِيبِيَّةُ عُضْوِيَّةَ العُنْقُودِ لاِشْتِقَاقِ المِيلِ، بَيْنَمَا يَعْتَمِدُ الثَّابِتُ الصِّفْرِيُّ عَلَى 6 مَجَرَّاتٍ لَهَا مَسَافَاتُ سِيفِيد. وَمَعَ ذَلِكَ، فَإِنَّ المُعَايَرَاتِ التَّجْرِيبِيَّةِ تَسْتَغْرِقُ وَقْتًا طَوِيلًا، وَقَدْ تَتَأَثَّرُ بِتَحَيُّزِ الثَّابِتِ الصِّفْرِيِّ. لِهَذِهِ الأَسْبَابِ، بَدَأْنَا (مُنْذُ عَامِ 1997) حَمْلَةً لاِسْتِخْرَاجِ مُعَايَرَاتِ SBF النَّظَرِيَّةِ فِي الأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ البَصَرِيَّةِ وَالقَرِيبَةِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاءِ، بِاسْتِخْدَامِ طَرِيقَةِ تَرْكِيبِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ.
اسْتَفَدْنَا مِنَ الْخَصَائِصِ المُحَدِّدَةِ لِشَفْرَةِ تَرْكِيبِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ الَّتِي طَوَّرَتْهَا مَجْمُوعَةُ تَرَامُو “تَرْكِيبُ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ” (SPoT) (brocato99,brocato00,raimondo02)، وَطَوَّرْنَا طَرِيقَةً أَصِيلَةً لِحِسَابِ قِيَمِ SBF مِنْ مُحَاكَاةِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ البَسِيطَةِ، SSP (cantiello03,raimondo05). تَسْتَخْدِمُ الشَّفْرَةُ أَحْدَثَ وَأَكْثَرَ الْمَدْخَلَاتِ الْفِيزِيَائِيَّةِ مَوْثُوقِيَّةً لِتَرْكِيبِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ. بَعْضُ مَكَوِّنَاتِ النَّمَاذِجِ هِيَ: دَالَّةُ الْكَتَلَةِ الأُولِيَّةِ مِنْ (scalo98) فِي نِطَاقِ الْكَتَلَةِ \(0.1 \leq M/M_{\odot} \leq 10\). مَسَارَاتُ تَطَوُّرِ النُّجُومِ مِنْ (pietrinferni04). يُمَثَّلُ مُورْفُولُوجِيَا الفَرْعِ الأُفُقِيِّ بِشَكْلٍ كَامِلٍ مَعَ مُرَاعَاةِ الآثَارِ النَّاتِجَةِ عَنِ العُمْرِ، وَالتَّرْكِيبِ الكِيمْيَائِيِّ، وَانْتِشَارِ كُتَلِ النُّجُومِ بِسَبَبِ العَشْوَائِيَّةِ فِي ظَوَاهِرِ فَقْدِ الكُتْلَةِ عَلَى طُولِ الفَرْعِ العِمْلَاقِ الأَحْمَرِ (brocato00). يُقَيَّمُ مَعَدَّلُ فَقْدِ الكُتْلَةِ لِلْفَرْعِ العِمْلَاقِ الأَحْمَرِ وَفْقًا لِقَانُونِ (reimers75). تُمَثَّلُ مُحَاكَاةُ النَّبْضَاتِ الحَرَارِيَّةِ عَلَى طُولِ مَرْحَلَةِ الفَرْعِ العِمْلَاقِ الأَسْمَى بِاسْتِخْدَامِ الصِّيَغِ التَّحْلِيلِيَّةِ بِوَاسِطَةِ (wagenhuber98). نُقَدِّمُ نَمَاذِجَ مُحَسَّبَةً بِافْتِرَاضِ ثَلَاثِ نَمَاذِجَ جَوِّيَّةٍ مُخْتَلِفَةٍ (انْظُرْ www.oa-teramo.inaf.it/spot لِمَزِيدٍ مِنَ التَّفَاصِيلِ، وَتَحْمِيلِ النَّمَاذِجِ).
لَقَدْ أَثْبَتَتْ دِقَّةُ نَمَاذِجِ SPoT مُقَارَنَةً بِخَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ المُحَلَّلَةِ وَغَيْرِ المُحَلَّلَةِ (CMD، الأَلْوَانُ المُتَكَامِلَةُ، إلَخ)، وَفِي جَمِيعِ الحَالَاتِ كَانَتِ النَّتَائِجُ مُرْضِيَةً. ثُمَّ قُمْنَا بِمُقَارَنَةِ نَمَاذِجِ SBF مَعَ بَيَانَاتِ SBF البَصَرِيَّةِ وَالقَرِيبَةِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاءِ المُتَاحَةِ، وَحَصَلْنَا عَلَى اتِّفَاقٍ مُمْتَازٍ مَعَ البَيَانَاتِ سَوَاءً لِأَنْظِمَةِ GC المَحَلِّيَّةِ أَوْ لِلْمَجَرَّاتِ الإِهْلِيلِجِيَّةِ البَعِيدَةِ (cantiello03,raimondo05).
أَدَّتِ النَّتَائِجُ الإِيجَابِيَّةُ لِاخْتِبَارَاتِ نَمَاذِجِ SPoT إِلَى دِرَاسَتِنَا بِمَزِيدٍ مِنَ التَّفَاصِيلِ كَيْفَ يُمْكِنُ لِقِيَمِ SBF وَالأَلْوَانِ أَنْ تُسَاعِدَ فِي فَحْصِ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ غَيْرِ المُحَلَّلَةِ.
تَمَّ إِجْرَاءُ مُعْظَمِ الأَعْمَالِ الرَّصْدِيَّةِ عَلَى SBF اسْتِنَادًا إِلَى احْتِيَاجَاتِ قِيَاسِ المَسَافَةِ، وَلَمْ يُبْذَلْ جُهْدٌ كَبِيرٌ لِتَأْمِينِ تَغْطِيَةٍ طَيْفِيَّةٍ جَيِّدَةٍ لِمَجَرَّةٍ وَاحِدَةٍ، بِحَيْثُ يُمْكِنُ الحُصُولُ عَلَى مَجْمُوعَةٍ مُتَجَانِسَةٍ مِنْ قِيَاسَاتِ SBF. بِاسْتِخْدَامِ بَيَانَاتِ ACS المُؤَرْشَفَةِ، قُمْنَا بِمُحَاوَلَةٍ لاِسْتِخْرَاجِ أَلْوَانِ SBF البَصَرِيَّةِ لِعَيِّنَةٍ مِنْ حَوَالَي 20 مَجَرَّةٍ. كَانَتْ نَتَائِجُ الدِّرَاسَةِ مُشَجِّعَةً عَلَى صَعِيدَيْنِ. أَوَّلًا، أَظْهَرَتِ المُقَارَنَةُ بَيْنَ البَيَانَاتِ وَالنَّمَاذِجِ تَوَافُقًا عَامًّا جَيِّدًا عَلَى الأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ البَصَرِيَّةِ مِثْلَ V وَI. كَمَا أَظْهَرَتْ أَنَّهُ بِالنِّسْبَةِ لِلأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ الأَزْرَقِ مِثْلَ B، يَصِيرُ تَأْثِيرُ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ غَيْرَ قَابِلٍ لِلتَّجَاهُلِ وَ، عَلَى سَبِيلِ المِثَالِ، يَجِبُ اسْتِخْدَامُ نَمَاذِجِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ المُرَكَّبَةِ بَدَلًا مِنَ النَّمَاذِجِ السُّكَّانِيَّةِ النَّجْمِيَّةِ البَسِيطَةِ (cantiello07a). ثَانِيًا، تَمَّ اسْتِخْدَامُ مُقَارَنَاتِ البَيَانَاتِ مَعَ النَّمَاذِجِ بِنَجَاحٍ لِتَقْيِيدِ خَصَائِصِ النُّجُومِ فِي المَجَرَّاتِ. وَعَلَى الرَّغْمِ مِنْ أَنَّ أَلْوَانَ SBF البَصَرِيَّةِ لَيْسَتِ الخِيَارَ الأَوَّلَ لِتَقْيِيدِ العُمْرِ \(t\) وَ[Fe/H] لِلنِّظَامِ النَّجْمِيِّ بِشَكْلٍ دَقِيقٍ، فَقَدْ أَظْهَرَ التَّطَابُقُ الجَيِّدُ بَيْنَ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ المُسْتَمَدَّةِ مِنْ SBF-الأَلْوَانِ وَالاشْتِقَاقَاتِ الأُخْرَى الْمُوَثَّقَةِ فِي الأَدَبِ قَابِلِيَّةَ هَذَا النَّوْعِ مِنَ التَّطْبِيقَاتِ.
عَلَاوَةً عَلَى ذَلِكَ، فِيمَا يَتَعَلَّقُ بِـ SBF وَخَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ، لَقَدْ أَظْهَرْنَا مُؤَخَّرًا أَنَّهُ يُمْكِنُ قِيَاسُ تَدَرُّجَاتِ SBF الشُّعَاعِيَّةِ حَتَّى مَسَافَةٍ تَقْرِيبًا 30 مِيغَابَارْسِك، بِاسْتِخْدَامِ الأَدَوَاتِ الرَّصْدِيَّةِ الحَالِيَّةِ، وَاسْتِخْدَامِهَا كَأَدَاةٍ تَحْلِيلِيَّةٍ مُهِمَّةٍ أُخْرَى (cantiello05). عَلَى سَبِيلِ المِثَالِ، بِاسْتِخْدَامِ بَيَانَاتِ ACS لِـ 7 مَجَرَّاتٍ إِهْلِيلِجِيَّةٍ، وَجَدْنَا أَنَّ التَّدَرُّجَاتِ اللَّوْنِيَّةِ وَSBF المُلَاحَظَةِ مِنَ المُرَجَّحِ أَنْ تَكُونَ بِسَبَبِ تَغَيُّرَاتِ المَعْدَنِيَّةِ عَلَى طُولِ نِصْفِ قُطْرِ المَجْرَةِ، بَدَلًا مِنْ تَغَيُّرَاتِ العُمْرِ. يُمْكِنُ أَنْ يُؤَدِّي قِيَاسُ تَدَرُّجَاتِ أَلْوَانِ SBF إِلَى كَشْفِ تَغَيُّرَاتٍ دَقِيقَةٍ فِي خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ دَاخِلَ المَجْرَةِ، مِمَّا يُمَكِّنُ مِنْ دِرَاسَةِ تَارِيخِ الاندِمَاجِ وَالتَّفَاعُلَاتِ أَوِ التَّطَوُّرِ السَّلْبِيِّ مِنْ زَاوِيَةٍ جَدِيدَةٍ وَمُتَعَدِّدَةٍ.
تُظْهِرُ تَوَقُّعَاتُ الأَلْوَانِ وَالتَّنَبُّؤَاتُ مِنْ نَمَاذِجِ تَرْكِيبِ الأَجْيَالِ النَّجْمِيَّةِ المُفَصَّلَةِ أَنَّ تَطْبِيقَاتِ هَذِهِ الطَّرِيقَةِ قَادِرَةٌ عَلَى فَكِّ الاِرْتِبَاطِ بَيْنَ العُمْرِ وَالمَعْدَنِيَّةِ الَّذِي يُؤَثِّرُ عَلَى دِرَاسَةِ الأَنْظِمَةِ النَّجْمِيَّةِ البَعِيدَةِ غَيْرِ المُحَلَّلَةِ. عَلَى وَجْهِ الخُصُوصِ، تَتَنَبَّأُ نَمَاذِجُ (SPoT) بِأَنَّ اسْتِخْدَامَ أَلْوَانِ (SBF) مِنَ البَصَرِيِّ إِلَى القَرِيبِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ يَجِبُ أَنْ يُفَضَّلَ لِدِرَاسَاتِ الأَجْيَالِ النَّجْمِيَّةِ.
بِالإِضَافَةِ إِلَى ذَلِكَ، أَثْبَتَتِ الأَدَوَاتُ البَصَرِيَّةُ الحَالِيَّةُ أَنَّهُ يُمْكِنُ قِيَاسُ تَدَرُّجَاتِ (SBF) وَاسْتِخْدَامُهَا، عَلَى سَبِيلِ المِثَالِ، لِفَهْمِ كَيْفِيَّةِ تَغَيُّرِ خَصَائِصِ الأَجْيَالِ النَّجْمِيَّةِ مَعَ نِصْفِ القُطْرِ فِي المَجَرَّاتِ الإِهْلِيلِجِيَّةِ. فِي الوَقْتِ الحَالِيِّ لَا تُوجَدُ قِيَاسَاتٌ لِتَدَرُّجَاتِ (SBF) فِي النِّطَاقِ القَرِيبِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ. وَمَعَ ذَلِكَ، مِنَ المَعْقُولِ تَوَقُّعُ أَنْ يُمْكِنَ اسْتِخْدَامُ التَّلَسْكُوبَاتِ الكَبِيرَةِ الحَدِيثَةِ المُجَهَّزَةِ بِمُكَشِّفَاتٍ كَبِيرَةِ الحَجْمِ فِي النِّطَاقِ القَرِيبِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ لِكِشْفِ تَدَرُّجَاتِ (SBF) فِي هَذَا النِّطَاقِ. تَبْدُو هَذِهِ الإِمْكَانِيَّةُ أَكْثَرَ وَاقِعِيَّةً مَعَ التَّلَسْكُوبَاتِ الفَضَائِيَّةِ المُسْتَقْبَلِيَّةِ مِنْ فِئَةِ 30-40 مِتْرًا، مِثْلُ (JWST) أَوْ (WSO) (الأَخِيرُ لِنِطَاقِ الطُّولِ المَوْجِيِّ الأَزْرَقِ وَالأَشْعَّةِ فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّةِ). سَتُسْمِحُ هَذِهِ التَّلَسْكُوبَاتُ، بِالفِعْلِ، بِتَأْمِينِ تَغْطِيَةٍ جَيِّدَةٍ لِلطُّولِ المَوْجِيِّ مِنَ الأَشْعَّةِ فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّةِ إِلَى القَرِيبِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ (وَرُبَّمَا مُنْتَصَفِ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ) بِكَفَاءَةٍ عَالِيَةٍ وَدِقَّةٍ مَكَانِيَّةٍ.
رَبْطُ تَدَرُّجَاتِ (SBF) البَصَرِيَّةِ وَالقَرِيبَةِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ، أَيْ اسْتِخْدَامُ تَدَرُّجَاتِ أَلْوَانِ (SBF)، سَيُوَفِّرُ بَيَانَاتٍ دَقِيقَةً جِدًّا لاِسْتِخْدَامِهَا فِي دِرَاسَةِ كَيْفِيَّةِ تَشَكُّلِ المَجَرَّاتِ وَتَطَوُّرِهَا.
تَمَّ تَوْفِيرُ الدَّعْمِ المَالِيِّ لِهَذَا العَمَلِ جُزْئِيًّا مِنْ قِبَلِ (PRIN-INAF 2006) “مِنَ المَسَافَاتِ المَحَلِّيَّةِ إِلَى المَسَافَاتِ الكَوْنِيَّةِ” (المُحَقِّقُ الرَّئِيسِيُّ كَلِيمَنْتِينِي ج.)