علم الفلك في المجال الزمني

علم الفلك الزمني هو دراسة كيفية تغير الأجرام السماوية مع مرور الوقت. يُقال إن هذا المجال بدأ مع رسائل غاليليو حول البقع الشمسية ، وقد توسع ليشمل الأجرام المتغيرة خارج المجموعة الشمسية . قد ينشأ التغير الزمني من حركة المصدر، أو من تغيرات في الجرم نفسه. تشمل الأهداف الشائعة المستعرات ، والمستعرات العظمى ، والنجوم النابضة ، والنجوم المتوهجة ، والبلازارات ، والنوى المجرية النشطة . تشمل المسوحات البصرية الزمنية OGLE و HAT-South و PanSTARRS و SkyMapper و ASAS و WASP و CRTS و GOTO ، بالإضافة إلى LSST في مرصد فيرا سي. روبين .

يدرس علم الفلك الزمني الأحداث الفلكية العابرة (" الظواهر العابرة ")، والتي تشمل أنواعًا مختلفة من النجوم المتغيرة، بما في ذلك النجوم الدورية ، وشبه الدورية ، والنجوم ذات الحركة الذاتية العالية ، وأحداث دورة الحياة ( المستعرات العظمى ، والكيلونوفا ) أو غيرها من التغيرات في السلوك أو النوع. وتشمل الظواهر العابرة غير النجمية الكويكبات ، وعبور الكواكب ، والمذنبات .

تُعرف الظواهر العابرة بأنها أجرام أو ظواهر فلكية قد تتراوح مدة ظهورها من أجزاء من الثانية إلى أيام أو أسابيع أو حتى عدة سنوات. وهذا يختلف عن النطاق الزمني الذي يمتد لملايين أو مليارات السنين، والذي استغرقته المجرات ونجومها المكونة في الكون للتطور. يُستخدم هذا المصطلح لوصف أحداث الفضاء العميق العنيفة ، مثل المستعرات العظمى ، والمستعرات الجديدة ، وانفجارات النجوم القزمة ، وانفجارات أشعة غاما ، وأحداث التمزق المدّي ، بالإضافة إلى عدسات الجاذبية الصغرية . ^{[ 1 ]}

يشمل علم الفلك الزمني أيضًا دراسات طويلة الأمد للنجوم المتغيرة وتغيراتها على نطاق زمني يتراوح من دقائق إلى عقود. يمكن أن يكون التغير المدروس ذاتيًا ، بما في ذلك النجوم النابضة الدورية أو شبه المنتظمة ، والأجرام النجمية الفتية ، والنجوم ذات الانفجارات ، ودراسات علم الزلازل النجمية ؛ أو خارجيًا ، والذي ينتج عن الكسوف (في النجوم الثنائية ، وعبور الكواكب )، أو دوران النجوم (في النجوم النابضة ، والنجوم المرقطة )، أو أحداث العدسات الجاذبية الدقيقة .

تستخدم المسوحات الفلكية الحديثة في المجال الزمني غالبًا التلسكوبات الآلية ، والتصنيف التلقائي للأحداث العابرة، والإخطار السريع للمهتمين. لطالما استُخدمت أجهزة مقارنة الوميض للكشف عن الاختلافات بين لوحين فوتوغرافيين، وازداد استخدام طرح الصور مع تطور التصوير الرقمي الذي سهّل توحيد أزواج الصور. ^{[ 2 ]} نظرًا لحاجة العمل في المجال الزمني إلى مجالات رؤية واسعة، فإنه يتطلب تخزين ونقل كميات هائلة من البيانات. ويشمل ذلك تقنيات استخراج البيانات ، والتصنيف، ومعالجة البيانات غير المتجانسة. ^{[ 3 ]}

أقرّت الجمعية الفلكية الألمانية بأهمية علم الفلك الزمني في عام 2018، بمنحها ميدالية كارل شوارتزشيلد لأندريه أودالسكي ، تقديرًا لمساهمته الرائدة في تطوير مجال جديد من أبحاث الفيزياء الفلكية، وهو علم الفلك الزمني ، الذي يدرس تغير سطوع الأجرام السماوية ومعاييرها الأخرى على نطاقات زمنية مختلفة. ^{[ 4 ]} كما مُنحت جائزة دان ديفيد لعام 2017 لثلاثة من أبرز الباحثين في مجال علم الفلك الزمني: نيل جيريلز ( مهمة سويفت لانفجارات أشعة غاما )، ^{[ 5 ]} وشرينيفاس كولكارني ( مصنع بالومار للأجرام العابرة )، ^{[ 6 ]} وأندريه أودالسكي ( تجربة عدسة الجاذبية البصرية ). ^{[ 7 ]}

قبل اختراع التلسكوبات ، كانت الأحداث العابرة التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، من داخل مجرة ​​درب التبانة أو بالقرب منها ، نادرة للغاية، وأحيانًا تفصل بينها مئات السنين. مع ذلك، سُجّلت مثل هذه الأحداث في العصور القديمة، مثل المستعر الأعظم عام 1054 الذي رصده فلكيون صينيون ويابانيون وعرب، والحدث الذي وقع عام 1572 والمعروف باسم " مستعر تيكو " نسبةً إلى تيكو براهي ، الذي درسه حتى خفت بريقه بعد عامين. ^{[ 8 ]} ورغم أن التلسكوبات مكّنت من رؤية أحداث أبعد، إلا أن مجال رؤيتها الضيق - الذي يقل عادةً عن درجة مربعة واحدة - كان يعني أن فرص الرصد في المكان والزمان المناسبين ضئيلة. اختُرعت كاميرات شميدت وغيرها من أجهزة التصوير الفلكي ذات المجال الواسع في القرن العشرين، ولكنها استُخدمت في الغالب لمسح السماء الثابتة.

تاريخياً، شمل علم الفلك الزمني ظهور المذنبات وتغير سطوع النجوم المتغيرة من نوع سيفيد . ^{[ 2 ]} يقوم مشروع DASCH برقمنة اللوحات الفلكية القديمة التي تم التقاطها من ثمانينيات القرن التاسع عشر وحتى أوائل تسعينيات القرن العشرين والمحفوظة في مرصد كلية هارفارد . ^{[ 9 ]}

ازداد الاهتمام بالظواهر العابرة مع توفر أجهزة الكشف CCD الكبيرة للمجتمع الفلكي. ومع استخدام التلسكوبات ذات مجالات الرؤية الأوسع وأجهزة الكشف الأكبر حجمًا في تسعينيات القرن الماضي، انطلقت أولى عمليات الرصد الاستقصائية الضخمة والمنتظمة، والتي كانت رائدةً في مجال مسوحات العدسات الجاذبية الصغرية، مثل تجربة العدسات الجاذبية البصرية ومشروع MACHO . وقد أسفرت هذه الجهود، إلى جانب اكتشاف ظواهر العدسات الجاذبية الصغرية نفسها، عن زيادة عدد النجوم المتغيرة المعروفة للبشرية بمقدار عدة أضعاف. ^{[ 10 ] [ 11 ]} وركزت المسوحات السماوية اللاحقة والمتخصصة، مثل مصنع بالومار للظواهر العابرة ، والمركبة الفضائية غايا، ومرصد LSST ، على توسيع نطاق رصد السماء ليشمل الأجرام الخافتة، واستخدام المزيد من المرشحات البصرية، وتحسين قدرات قياس الموقع والحركة الذاتية. وفي عام 2022، بدأ مرصد الموجات الجاذبية البصرية العابرة (GOTO) البحث عن تصادمات بين النجوم النيوترونية. ^{[ 12 ]}

إن قدرة الأجهزة الحديثة على الملاحظة بأطوال موجية غير مرئية للعين البشرية ( موجات الراديو ، والأشعة تحت الحمراء ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ) تزيد من كمية المعلومات التي يمكن الحصول عليها عند دراسة ظاهرة عابرة.

في علم الفلك الراديوي، يبحث مرصد LOFAR عن الظواهر الراديوية العابرة. لطالما شملت دراسات المجال الزمني الراديوي النجوم النابضة والوميض . تشمل المشاريع التي تبحث عن الظواهر العابرة في الأشعة السينية وأشعة غاما: مصفوفة تلسكوب تشيرينكوف ، و eROSITA ، وAGILE ، وFermi ، و HAWC ، وINTEGRAL ، وMAXI ، ومهمة Swift لرصد انفجارات أشعة غاما، ومرصد الأجسام المتغيرة في الفضاء . تُعد انفجارات أشعة غاما ظاهرة كهرومغناطيسية عابرة عالية الطاقة معروفة جيدًا. ^{[ 13 ]} سيرصد القمر الصناعي المقترح ULTRASAT مجالًا يزيد عن 200 درجة مربعة بشكل مستمر في نطاق الأشعة فوق البنفسجية، وهو نطاق بالغ الأهمية لاكتشاف المستعرات العظمى في غضون دقائق من حدوثها. سيعمل مصفوفة أرجوس المقترحة كنسخة مصغرة من مرصد روبين في نصف الكرة الشمالي، بمساحة 8000 درجة مربعة، مع التركيز على الظواهر العابرة، وستكون جزءًا من نظام مرصد إريك شميدت المستقبلي الذي يتضمن مصفوفة من أطباق الراديو الصغيرة المشابهة لمصفوفة الكيلومتر المربع ، ومصفوفة مماثلة من التلسكوبات المتصلة بالألياف الضوئية بجهاز مطياف، وتلسكوب فضائي للضوء المرئي بحجم تلسكوب هابل . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

• فيدرين، ج. وأتيا، ج.-ل. (2009). انفجارات أشعة غاما: ألمع الانفجارات في الكون . سبرينغر . ISBN 978-3-540-39085-5.
• Gezari, S.; Martin, D. C.; Forster, K.; Neill, J. D.; Huber, M.; Heckman, T.; Bianchi, L.; Morrissey, P.; Neff, S. G.; Seibert, M.; Schiminovich, D.; Wyder, T. K.; Burgett, W. S.; Chambers, K. C.; Kaiser, N.; Magnier, E. A.; Price, P. A.; Tonry, J. L. (2013). "The GALEX time Domain Survey. I. Selection and Classification of over a Thousand Ultraviolet Variable Sources". The Astrophysical Journal. 766 (1): 60. arXiv:1302.1581. Bibcode:2013ApJ...766...60G. doi:10.1088/0004-637X/766/1/60. S2CID 13841776.

• "Centre for Time-Domain Informatics". Retrieved 5 May 2013."possible present URL of Centre for Time-Domain Informatics". Retrieved 4 September 2022.
• Bernardini, E. (2011). "Astronomy in the Time Domain". Science. 331 (6018): 686–687. Bibcode:2011Sci...331..686B. doi:10.1126/science.1201365. ISSN 0036-8075. PMID 21212319. S2CID 206531635.
• SIMBAD Astronomical Database
• Sidoli, L. (2008). "Transient outburst mechanisms in Supergiant Fast X-ray Transients". arXiv:0809.3157 [astro-ph].