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 مُرَاقَبَةِ السُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ. فَرْزُ النُّجُومِ فَرْدِيًّا هُوَ، مِنْ حَيْثُ المبدأِ، أَفْضَلُ طَرِيقَةٍ لاِسْتِخْرَاجِ المَعْلُومَاتِ مِنْ نِظَامٍ نَجْمِيٍّ. وَمَعَ ذَلِكَ، حَتَّى مَعَ التَّلَسْكُوبَاتِ الْحَدِيثَةِ، يُمْكِنُ رَصْدُ النُّجُومِ الْفَرْدِيَّةِ فَقَطْ فِي الْمَجَرَّاتِ الْقَرِيبَةِ، وَعَادَةً، مُقْتَصِرٌ عَلَى النُّجُومِ الأَشَدِّ 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 ب. بليكسلي فِي هَذَا المُجَلَّدِ.
قُدِّمَتْ هَذِهِ الطَّرِيقَةُ لِأَوَّلِ مَرَّةٍ كَمُؤَشِّرٍ لِلْمَسَافَةِ فِي المَجَرَّاتِ الإِهْلِيلِجِيَّةِ الْقَرِيبَةِ (ts88)، وَقَدْ طُبِّقَتْ SBF عَلَى تَجَمُّعَاتٍ كُرَوِيَّةٍ مَجَرِّيَّةٍ عَلَى بُعْدِ بَعْضِ الكِيلُوبَارْسِك، وَالإِهْلِيلِجِيَّاتِ العُنْقُودِيَّةِ حَتَّى \(\sim\,\)150 مِيغَابَارْسِك، وَالْعَدِيدِ مِنَ العَدْسِيَّاتِ المَجَرِّيَّةِ، وَالنُّتُوءَاتِ الحَلَزُونِيَّةِ، وَالأَقْزَامِ الكُرَوِيَّةِ عَلَى مَسَافَاتٍ مُتَوَسِّطَةٍ (tonry01, mieske06a, biscardi08). وَبِحَسَبِ التَّعْرِيفِ، تُمَثِّلُ إِشَارَةُ SBF نِسْبَةَ اللَّحْظَةِ الثَّانِيَةِ إِلَى اللَّحْظَةِ الأُولَى لِدَالَّةِ الإِضَاءةِ (LF) لِلسُّكَّانِ النَّجْمِيِّينَ. وَتَأْتِي المُسَاهَمَةُ الرَّئِيسِيَّةُ فِي SBF مِنَ النُّجُومِ السَّاطِعَةِ الَّتِي تَعْمَلُ كَـ"مَنَارَاتٍ" عَلَى خَلْفِيَّةٍ مِنَ النُّجُومِ الأَقَلِّ سُطُوعًا، وَتُولِّدُ الجُزْءَ الأَكْبَرَ مِنْ إِشَارَةِ التَّقَلُّبِ. كَمَا أَنَّ القِيَمَ النِّسْبِيَّةَ لِلسُّطُوعِ النَّجْمِيِّ تَعْتَمِدُ عَلَى النِّطَاقِ الطَّيْفِيِّ الْمُرَاقَبِ، وَلِذَلِكَ تَخْتَلِفُ "المَنَارَاتُ" عِنْدَ الأَطْوَالِ الْمَوْجِيَّةِ القَصِيرَةِ (النُّجُومُ السَّاخِنَةُ) عَمَّا هِيَ عَلَيْهِ عِنْدَ الأَطْوَالِ الْمَوْجِيَّةِ الطَّوِيلَةِ (النُّجُومُ الباردةُ)، وَيَتَغَيَّرُ المُسَاهِمُونَ الرَّئِيسِيُّونَ فِي SBF بِحَسَبِ الفِلْتَرِ. هذَا يَجْعَلُ قِيَاسَاتِ SBF وَالأَلْوَانَ مَرْشَحَيْنِ 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 لِـSBF بِوَاسِطَةِ (tonry01). تَسْتَخْدِمُ هَذِهِ المُعَايَرَةُ التَّجْرِيبِيَّةُ عُضْوِيَّةَ العُنْقُودِ لاِشْتِقَاقِ المِيلِ، بَيْنَمَا يَعْتَمِدُ الثَّابِتُ الصِّفْرِيُّ عَلَى 6 مَجَرَّاتٍ لَهَا مَسَافَاتٌ مُؤَكَّدَةٌ. وَمَعَ ذَلِكَ، فَإِنَّ المُعَايَرَاتِ التَّجْرِيبِيَّةِ تَسْتَغْرِقُ وَقْتًا طَوِيلًا، وَقَدْ تَتَأَثَّرُ بِتَحَيُّزِ الثَّابِتِ الصِّفْرِيِّ. لِذَلِكَ، وَفِي إِطَارِ هَذِهِ الْجُهُودِ، بَدَأْنَا (مُنْذُ عَامِ 1997) حَمْلَةً لاِسْتِخْرَاجِ مَعَايِيرَ SBF النَّظَرِيَّةِ فِي الأَطْوَالِ المَوْجِيَّةِ البَصَرِيَّةِ وَالْقَرِيبَةِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاءِ، بِاسْتِخْدَامِ طَرْيقَةِ تَرْكِيبِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ.
اسْتَفَدْنَا مِنَ الخَاصَائِصِ المُحَدِّدَةِ لِشَفْرَةِ "تَرْكِيبُ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ" (SPoT) الَّتِي طَوَّرَهَا فَرِيقُ SPoT (brocato99,brocato00,raimondo02)، وَبَنَيْنَا طَرِيقَةً أَصِيلَةً لِحِسَابِ قِيَمِ SBF مِنْ مُحَاكَاةِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ البَسِيطَةِ (SSP) (cantiello03,raimondo05). تَسْتَخْدِمُ الشَّفْرَةُ أَحْدَثَ وَأَكْثَرَ الْمَدْخَلَاتِ الْفِيزِيَائِيَّةِ مَوْثُوقِيَّةً لِتَرْكِيبِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ. بَعْضُ مكوناتِ النماذجِ المَهْمَّةِ هِيَ: دَالَّةُ الكَتَلَةِ الأُولِيَّةِ مِنْ (scalo98) فِي نِطَاقِ الكُتْلَةِ النَّجْمِيَّةِ \(0.1 \leq M/M_{\odot} \leq 10\). مَسَارَاتُ تَطَوُّرِ النُّجُومِ مِنْ (pietrinferni04). يُمَثَّلُ مَورْفُولُوجِيَا الفَرْعِ الأُفُقِيِّ بِشَكْلٍ كَامِلٍ مَعَ مُرَاعَاةِ الآثَارِ النَّاتِجَةِ عَنِ العُمْرِ، وَالتَّرْكِيبِ الكِيمْيَائِيِّ، وَانْتِشَارِ كُتَلِ النُّجُومِ بِسَبَبِ العَشْوَائِيَّةِ فِي ظَواهِرِ فَقْدِ الكُتْلَةِ عَلَى طُولِ الفَرْعِ العِمْلَاقِ الأَحْمَرِ (brocato00). يُقَدَّرُ 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 خَيَارَاتٍ جَوِّيَّةٍ مُخْتَلِفَةٍ (انْظُرْ www.oa-teramo.inaf.it/spot لِمَزِيدٍ مِنَ التَّفَاصِيلِ وَتَحْمِيلِ النَّماذِجِ).
لَقَدْ أَثْبَتَتْ نَمَاذِجُ SPoT دِقَّتَهَا 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، وَحَصَلْنَا عَلَى اتِّفَاقٍ مُمْتَازٍ مَعَ البَيَانَاتِ سَوَاءً لِأَنْظِمَةِ GC المَحَلِّيَّةِ أَوْ لِلْمَجَرَّاتِ الإِهْلِيلِجِيَّةِ البَعِيدَةِ (cantiello03,raimondo05).
أَدَّتِ النَّتَائِجُ الْمُشَجِّعَةُ لاختباراتِ نَمَاذِجِ SPoT إِلَى قِيَامِنَا بِدِرَاسَةٍ أَكْثَرَ تَفْصِيلاً لِكَيْفِيَّةِ اسْتِخْدَامِ قِيَمِ SBF وَالأَلْوَانِ فِي فَحْصِ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ غَيْرِ الْمُحَلَّلَةِ.
تَمَّ إِجْرَاءُ مُعْظَمِ الأَعْمَالِ الرَّصْدِيَّةِ عَلَى SBF اسْتِنَادًا إِلَى احْتِيَاجَاتِ قِيَاسِ المَسَافَةِ، وَلَمْ يُبْذَلْ جُهْدٌ كَبِيرٌ لِتَأْمِينِ تَغْطِيَةٍ طَيْفِيَّةٍ جَيِّدَةٍ لِمَجَرَّةٍ وَاحِدَةٍ لِلحُصُولِ عَلَى مَجْمُوعَةٍ مُتَجَانِسَةٍ مِنْ قِيَاسَاتِ SBF. بِاسْتِخْدَامِ بَيَانَاتِ ACS المُؤَرْشَفَةِ الْمُتَاحَةِ، قُمْنَا بِمُحَاوَلَةٍ لاِسْتِخْرَاجِ أَلْوَانِ SBF الْبَصَرِيَّةِ لِعَيِّنَةٍ مُمَثِّلَةٍ 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، يَصْبِحُ تَأْثِيرُ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ غَيْرَ قَابِلٍ لِلتَّجَاهُلِ، وَيَجِبُ، عَلَى سَبِيلِ المِثَالِ، اسْتِخْدَامُ نَمَاذِجِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ المُرَكَّبَةِ بَدَلًا مِنَ النَّمَاذِجِ البَسِيطَةِ (cantiello07a). ثَانِيًا، تَمَّ اسْتِخْدَامُ مُقَارَنَاتِ البَيَانَاتِ مَعَ النَّمَاذِجِ بِنَجَاحٍ لِتَقْيِيدِ خَصَائِصِ النُّجُومِ فِي المَجَرَّاتِ. وَعَلَى الرَّغْمِ مِنْ أَنَّ أَلْوَانَ SBF الْبَصَرِيَّةِ لَيْسَتِ الخِيَارَ الأَوَّلَ لِتَقْيِيدِ العُمْرِ \(t\) وَ[Fe/H] لِلنِّظَامِ النَّجْمِيِّ بِدِقَّةٍ، فَقَدْ أَظْهَرَ التَّطَابُقُ الْجَيِّدُ بَيْنَ خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ الْمُسْتَمَدَّةِ مِنْ SBF-الأَلْوَانِ وَالِاشْتِقَاقَاتِ الأُخْرَى الْمُوَثَّقَةِ فِي الأَدَبِ إِمْكَانِيَّةَ هَذَا النَّوْعِ مِنَ التَّطْبِيقَاتِ.
عَلاوَةً عَلَى ذَٰلِكَ، أَظْهَرْنَا مُؤَخَّرًا أَنَّهُ يُمْكِنُ قِياسُ تَدَرُّجَاتِ SBF الشُّعَاعِيَّةِ حَتَّى مَسَافَةٍ تُقْرَبُ مِنْ 30 مِيغَابَارْسِك، بِاسْتِخْدَامِ الأَدَوَاتِ الرَّصْدِيَّةِ الْحَالِيَّةِ، وَاسْتِخْدَامِهَا كَأَدَاةٍ تَحْلِيلِيَّةٍ مُهِمَّةٍ أُخْرَى (cantiello05). عَلَى سَبِيلِ المِثَالِ، بِاسْتِخْدَامِ بَيَانَاتِ ACS لِـ 7 مَجَرَّاتٍ إِهْلِيلِجِيَّةٍ، وَجَدْنَا أَنَّ التَّدَرُّجَاتِ اللَّوْنِيَّةِ وَSBF الْمُلَاحَظَةَ مِنَ الْمُرَجَّحِ أَنْ تَكُونَ بِسَبَبِ تَغَيُّرَاتِ المَعَادِنِ عَلَى طُولِ نِصْفِ قُطْرِ المَجَرَّةِ، بَدَلًا مِنْ تَغَيُّرَاتِ العُمْرِ. يُمْكِنُ أَنْ يُؤَدِّي قِياسُ تَدَرُّجَاتِ أَلْوَانِ SBF إِلَى كَشْفِ تَغَيُّرَاتٍ دَقِيقَةٍ فِي خَصَائِصِ السُّكَّانِ النَّجْمِيَّةِ دَاخِلَ المَجَرَّةِ، مِمَّا يُمَكِّنُ مِنْ دِرَاسَةِ تَارِيخِ الاِنْدِمَاجِ 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 وَالتركيبِ المعدنيِّ 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 الْحَالِيَّةُ أَنَّهُ يُمْكِنُ قِياسُ 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 الْحَدِيثَةِ المُجَهَّزَةِ بِمُكْشِفَاتٍ كَبِيرَةِ الحَجْمِ فِي النِّطَاقِ القَرِيبِ مِنَ الأَشْعَّةِ تَحْتَ الحُمْرَاءِ لِكِشْفِ تَدَرُّجَاتِ SBF فِي هَذَا النِّطَاقِ. تَبْدُو هَذِهِ الإِمْكَانِيَّةُ أَكْثَرَ وَاقِعِيَّةً مَعَ التَّلَسْكُوبَاتِ الفَضَائِيَّةِ الْمُسْتَقْبَلِيَّةِ مِنْ فِئَةِ 30-40 مِتْرًا، مِثْلَ JWST أَوْ WSO (الأَخِيرُ لِنِطَاقِ الطُّولِ المَوْجِيِّ الأَزْرَقِ وَالأَشْعَّةِ فَوْقَ البَنَفْسَجِيَّةِ). سَتُسْمِحُ هَذِهِ التَّلَسْكُوبَاتُ 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 لِدِرَاسَةِ 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.)