صدى الضوء

صدى الضوء ظاهرة فيزيائية ناتجة عن انعكاس الضوء عن أسطح بعيدة عن مصدره، ووصوله إلى الراصد متأخراً تبعاً لهذه المسافة. تشبه هذه الظاهرة صدى الصوت ، ولكن نظراً لسرعة الضوء العالية جداً ، فإنها تظهر غالباً فقط على مسافات فلكية.
على سبيل المثال، ينتج صدى الضوء عندما ينعكس وميض مفاجئ من مستعر أعظم عن سحابة غبار كوني ، ويصل إلى المشاهد بعد مدة أطول مما كان سيستغرقه لو سلك مسارًا مباشرًا. وبسبب أشكالها الهندسية ، يمكن أن تُوهم أصداء الضوء بحركة أسرع من سرعة الضوء . [ 1 ]
توضيح


تتولد أصداء الضوء عندما ينعكس الوميض الأولي لجسم يزداد سطوعًا بسرعة، مثل المستعر الأعظم، عن غبار بين النجوم قد يكون أو لا يكون في الجوار المباشر لمصدر الضوء. يصل ضوء الوميض الأولي إلى المشاهد أولًا، بينما يبدأ الضوء المنعكس من الغبار أو الأجسام الأخرى الواقعة بين المصدر والمشاهد بالوصول بعد ذلك بفترة وجيزة. ولأن هذا الضوء قد تحرك للأمام وللخارج من النجم، فإنه يُنتج وهمًا بصريًا لصدى يتمدد بسرعة تفوق سرعة الضوء . [ 3 ]
في الرسم التوضيحي الأول أعلاه، ينبعث الضوء الذي يسلك المسار A من المصدر الأصلي ويصل إلى الراصد أولاً. أما الضوء الذي يسلك المسار B فينعكس عن جزء من سحابة الغاز عند نقطة بين المصدر والراصد، بينما ينعكس الضوء الذي يسلك المسار C عن جزء من سحابة الغاز عمودي على المسار المباشر. على الرغم من أن الضوء الذي يسلك المسارين B وC يبدو وكأنه قادم من نفس النقطة في السماء بالنسبة للراصد، إلا أن B في الواقع أقرب بكثير. ونتيجة لذلك، فإن صدى الحدث في سحابة موزعة بانتظام (كروية الشكل) على سبيل المثال، سيبدو للراصد وكأنه يتمدد بمعدل يقارب سرعة الضوء أو أسرع منها، لأن الراصد قد يفترض أن الضوء القادم من B هو في الواقع الضوء القادم من C.
جميع أشعة الضوء المنعكسة من الوميض والتي تصل إلى الأرض في وقت واحد تكون قد قطعت المسافة نفسها. عند انعكاس أشعة الضوء، فإن المسارات المحتملة بين المصدر والأرض التي تصل في الوقت نفسه تُقابل انعكاسات على سطح بيضاوي ، حيث يُمثل مصدر الوميض والأرض بؤرتيه (انظر الرسوم المتحركة على اليمين). ويتمدد هذا السطح البيضاوي بشكل طبيعي مع مرور الوقت.
أمثلة
V838 مونوسيروتيس

شهد النجم المتغير V838 Monocerotis انفجارًا هائلاً عام 2002، رصده تلسكوب هابل الفضائي . وقد أثار هذا الانفجار دهشة المراقبين، إذ بدا أن النجم يتمدد بمعدل يفوق سرعة الضوء بكثير، حيث نما من حجم مرئي ظاهري يبلغ 4 إلى 7 سنوات ضوئية في غضون أشهر قليلة. [ 3 ] [ 4 ]
المستعرات العظمى
باستخدام صدى الضوء، يُمكن أحيانًا رؤية الانعكاسات الخافتة للمستعرات العظمى التاريخية . يحسب علماء الفلك شكل القطع الناقص الذي يضم الأرض وبقايا المستعر الأعظم في بؤرتيه لتحديد مواقع سحب الغبار والغاز على حدوده. يُمكن تحديد هذه السحب من خلال مقارنات دقيقة لصور التُقطت على فترات زمنية متباعدة، تتراوح بين أشهر وسنوات، ورصد التغيرات في تموجات الضوء عبر الوسط بين النجوم . من خلال تحليل أطياف الضوء المنعكس، يستطيع علماء الفلك تمييز البصمات الكيميائية للمستعرات العظمى التي وصل ضوؤها إلى الأرض قبل اختراع التلسكوب بزمن طويل، ومقارنة الانفجار ببقاياه التي قد يعود تاريخها إلى قرون أو آلاف السنين. سُجّلت أول حالة من هذا الصدى عام 1936، لكنها لم تُدرس بالتفصيل. [ 4 ]
ومن الأمثلة على ذلك المستعر الأعظم SN 1987A ، وهو أقرب مستعر أعظم في العصر الحديث. وقد ساعدت أصداء ضوئه في رسم خريطة لتضاريس المنطقة المجاورة مباشرة [ 5 ] ، وكذلك في تحديد خصائص سحب الغبار الموجودة على مسافة أبعد ولكنها قريبة من خط الرؤية من الأرض. [ 6 ]
ومن الأمثلة الأخرى المستعر الأعظم SN 1572 الذي رُصد على الأرض عام 1572، حيث شوهدت أصداء ضوئية خافتة على الغبار في الجزء الشمالي من مجرة درب التبانة عام 2008. [ 7 ] [ 8 ]
استُخدمت أصداء الضوء أيضًا لدراسة المستعر الأعظم الذي أنتج بقايا المستعر الأعظم كاسيوبيا أ . [ 7 ] كان من الممكن رؤية ضوء كاسيوبيا أ من الأرض حوالي عام 1660، لكنه لم يُلاحظ، ربما بسبب حجب الغبار للرؤية المباشرة. تسمح الانعكاسات من اتجاهات مختلفة لعلماء الفلك بتحديد ما إذا كان المستعر الأعظم غير متماثل، أي ما إذا كان يسطع بشكل أكثر سطوعًا في بعض الاتجاهات مقارنةً بغيرها. وقد شُكّ في أن سلف كاسيوبيا أ كان غير متماثل، [ 9 ] وقد سمح النظر إلى أصداء ضوء كاسيوبيا أ بالكشف الأول عن عدم تماثل المستعر الأعظم في عام 2010. [ 10 ]
ومن الأمثلة الأخرى المستعرات العظمى SN 1993J [ 11 ] و SN 2014J . [ 12 ]
استُخدم صدى الضوء الناتج عن ثوران إيتا كارينا العظيم (1838-1858) لدراسة هذا المستعر الأعظم المُقلّد . ووجدت دراسة أُجريت عام 2012، باستخدام أطياف صدى الضوء من الثوران العظيم، أن هذا الثوران كان أبرد مقارنةً بغيره من المستعرات العظمى المُقلّدة. [ 13 ]
المتغيرات القيفاوية
استُخدمت أصداء الضوء لتحديد المسافة إلى النجم المتغير القيفاوي RS Puppis بدقة تصل إلى 1%. [ 14 ] وصف بيير كيرفيلا من المرصد الأوروبي الجنوبي هذا القياس بأنه "أدق قياس للمسافة إلى نجم قيفاوي حتى الآن". [ 15 ]
نوفا بيرسي 1901
في عام 1939، نشر الفلكي الفرنسي بول كوديرك دراسة بعنوان "الهالات المضيئة للمستعرات" (Les Auréoles Lumineuses des Novae). [ 16 ] ضمن هذه الدراسة، نشر كوديرك اشتقاق مواقع الصدى والتأخيرات الزمنية في تقريب المسافة اللانهائية باستخدام القطع المكافئ، بدلاً من القطع الناقص. [ 16 ] مع ذلك، في دراسته عام 1961، شكك واي كي غولاك في نظريات كوديرك قائلاً: "تبين أن هناك خطأً جوهرياً في البرهان الذي افترض فيه كوديرك إمكانية تمدد الحلقة المضيئة (السديم) حول مستعر بيرسي 1901 بسرعة تتجاوز سرعة الضوء." [ 17 ] ويتابع: "إن مقارنة الصيغ التي توصل إليها المؤلف، مع استنتاجات وصيغ كوديرك، تُظهر أن تطابق اختلاف المنظر المحسوب وفقًا لمخطط كوديرك، مع اختلافات المنظر المشتقة بطرق أخرى، قد يكون مصادفة." [ 17 ]
نظام ShaSS 622-073

يتألف نظام ShaSS 622-073 من المجرة الأكبر ShaSS 073 (الموضحة باللون الأصفر في الصورة على اليمين) والمجرة الأصغر ShaSS 622 (الموضحة باللون الأزرق)، وهما في بداية عملية اندماج. وقد أثار النواة الساطعة للمجرة ShaSS 073 بإشعاعها منطقة من الغاز داخل قرص المجرة ShaSS 622؛ وعلى الرغم من أن النواة قد خفتت على مدى الثلاثين ألف سنة الماضية، إلا أن المنطقة لا تزال تتوهج بشدة مع إعادة إشعاعها للضوء. [ 18 ]
ضوء الكوازار وأصداء التأين

منذ عام 2009، خضعت الأجسام المعروفة إما باسم أصداء ضوء الكوازار أو أصداء تأين الكوازار للدراسة. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] ومن الأمثلة المدروسة جيدًا على أصداء ضوء الكوازار الجسم المعروف باسم Hanny's Voorwerp (HsV). [ 25 ]
يتكون HsV بالكامل من غاز شديد الحرارة - حوالي 10000 درجة مئوية - لدرجة أن علماء الفلك اعتقدوا أنه لا بد من وجود مصدر قوي لإضاءته. [ 26 ] بعد عدة دراسات للضوء وأصداء التأين، يُعتقد أنها على الأرجح ناتجة عن "صدى" نواة مجرية نشطة كانت نشطة سابقًا ثم توقفت عن النشاط. صرّح كيفن شاوينسكي ، أحد مؤسسي موقع Galaxy Zoo الإلكتروني: "نعتقد أن المجرة IC 2497 استضافت في الماضي القريب كوازارًا شديد السطوع. نظرًا لحجم المجرة الهائل وVoorwerp، لا يزال ضوء ذلك الماضي يُضيء Voorwerp القريب على الرغم من توقف الكوازار عن النشاط في وقت ما خلال المئة ألف سنة الماضية، وهدوء الثقب الأسود للمجرة نفسها." [ 26 ] صرح كريس لينتوت ، وهو أيضًا أحد مؤسسي Galaxy Zoo، قائلاً: "من وجهة نظر Voorwerp، تبدو المجرة ساطعة كما كانت قبل أن ينطفئ الثقب الأسود - إنه صدى الضوء هذا الذي تجمد في الزمن لنتمكن من ملاحظته." [ 26 ] وقد أدى تحليل HsV بدوره إلى دراسة أجسام تسمى Voorwerpjes ومجرات الفاصوليا الخضراء .
معرض
صدى الضوء في إيتا كارينا
صدى الضوء في كوكبة ذات الكرسي (شمالاً) يتردد ذهاباً وإياباً
صدى الضوء في كاسيوبيا (الجنوب) يتردد ذهابًا وإيابًا
صورة تفصيلية أخرى لصدى ضوء كاسيوبيا A باستخدام كاميرا NIRCam التابعة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي
انظر أيضاً
- إشعاع تشيرينكوف
- I Zwicky 1# ثقب أسود فائق الكتلة ، أول مثال معروف لصدى الضوء القادم من خلف ثقب أسود.
مراجع
- ↑ بوند، هـ. إي. وآخرون (2003). "انفجار نجمي نشط مصحوب بأصداء ضوئية محيطة بالنجم". مجلة نيتشر . 422 (6930): 405-408 . arXiv : astro-ph/0303513 . Bibcode : 2003Natur.422..405B . doi : 10.1038/nature01508 . PMID: 12660776. S2CID : 90973 .
- ↑ "تشريح صدى الضوء" .
- 1 2 بريت، آر آر؛ بوند، إتش. (26 مارس 2003). "هابل يوثق انفجارًا غامضًا بصور مذهلة" . Space.com . مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2007 .
- 1 2 "هابل يرصد صدى الضوء من نجم ثائر غامض" . وكالة الفضاء الأوروبية . 26 مارس 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2017 .
- ↑ سوغرمان، بي. إي. ك.؛ كروتس، إيه. بي. إس.؛ كونكل، دبليو. إي.؛ هيثكوت، إس. آر.؛ لورانس، إس. إس. (2005). "نظرة جديدة للبيئة المحيطة بالنجم SN 1987A" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 627 (2): 888-903 . arXiv : astro-ph/0502268 . Bibcode : 2005ApJ...627..888S . doi : 10.1086/430396 .
- ↑ مالين، د. "صدى الضوء للمستعر الأعظم 1987A، AAT 66" . المرصد الفلكي الأسترالي .
- 1 2 سيمينيوك، آي. (23 يناير 2008). "أصداء المستعرات العظمى نافذة على ماضي المجرة" . مجلة نيو ساينتست . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2017 .
- ↑ كراوس، أ.؛ تاناكا، م.؛ أوسودا، ت.؛ هاتوري، ت.؛ غوتو، م.؛ بيركمان، س.؛ نوموتو، ك. (2008). "كشف طيف صدى الضوء عن انفجار تيكو براهي عام 1572 كمستعر أعظم من النوع Ia القياسي". مجلة نيتشر . 456 (7222): 617-619 . arXiv : 0810.5106 . Bibcode : 2008Natur.456..617K . doi : 10.1038/nature07608 . PMID: 19052622. S2CID : 4409995 .
- ↑ ويلر، جيه سي؛ ماوند، جيه آر؛ كوتش، إس إم (2007). "شكل كاس أ" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 677 (2): 1091-1099 . arXiv : 0711.3925 . Bibcode : 2008ApJ...677.1091W . doi : 10.1086/528366 .
- ↑ ريست، أ.؛ وآخرون (2011). "تأكيد مباشر لعدم تناظر انفجار المستعر الأعظم كاسيو-أ باستخدام أصداء الضوء" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 732 (1): 3. arXiv : 1003.5660 . Bibcode : 2011ApJ...732....3R . doi : 10.1088/0004-637X/732/1/3 .
- ↑ سوغرمان، ب.؛ كروتس، أ. (2002). "أصداء ضوئية متعددة من المستعر الأعظم 1993J" . رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية . 581 (2): L97. arXiv : astro-ph/0207497 . Bibcode : 2002ApJ...581L..97S . doi : 10.1086/346016 .
- ↑ كروتز، أ. (2015). "أصداء الضوء من المستعر الأعظم 2014J في M82" . رسائل المجلة الفيزيائية الفلكية . 804 (2): L37. arXiv : 1409.8671 . Bibcode : 2015ApJ...804L..37C . doi : 10.1088/2041-8205/804/2/L37 .
- ↑ ريست، أ.؛ برييتو، ج. ل.؛ والبورن، ن. ر.؛ سميث، ن.؛ بيانكو، ف. ب.؛ تشورنوك، ر.؛ ويلش، د. ل.؛ هاول، د. أ.؛ هوبر، م. إ.؛ فولي، ر. ج.؛ فونغ، و. (فبراير 2012). "أصداء الضوء تكشف عن برودة غير متوقعة لبركان إيتا كارينا خلال ثورانه العظيم في القرن التاسع عشر". مجلة نيتشر . 482 (7385): 375-378 . arXiv : 1112.2210 . doi : 10.1038/nature10775 . ISSN 0028-0836 . PMID 22337057. S2CID 205227548 .
- ^ كيرفيلا، ص. ميراند، أ.؛ زابادوس، ل.؛ فوكيه، ب. بيرسييه، د.؛ بومبي، إي. بيرين، ج. (2008). "The Galactic Cepheid RS Puppis: I. مسافة هندسية من أصداءه الضوئية" . علم الفلك والفيزياء الفلكية . 480 (1): 167– 178. أرخايف : 0802.1501 . بيب كود : 2008A & A...480..167K . دوى : 10.1051/0004-6361:20078961 . ISSN 0004-6361 . S2CID 14865683 .
- ↑ "أصداء الضوء تهمس بالمسافة إلى النجم" (بيان صحفي). المرصد الأوروبي الجنوبي . 11 فبراير 2008. تاريخ الاطلاع: 18 أكتوبر 2015 .
- 1 2 كوديرك، ص. (1939). "Les Auréoles Lumineuses des Novae". حوليات الفيزياء الفلكية . 2 : 271– 302. بيب كود : 1939AnAp....2..271C .
- 1 2 غولاك، واي كيه (1961). "ملاحظات حول تفسير انتشار موجة ضوئية حول نوفا بيرسي 1901". علم الفلك السوفيتي . 4 : 653. رمز Bibcode : 1961SvA.....4..653G .
- ↑ "صدى النور" . www.eso.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أبريل 2018 .
- ^ لينتوت، سي جيه. وآخرون . (2009). "حديقة حيوانات المجرة: هاني فورويرب، صدى ضوء الكوازار؟" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 399 (1): 129– 140. أرخايف : 0906.5304 . بيب كود : 2009MNRAS.399..129L . دوى : 10.1111/j.1365-2966.2009.15299.x .
- ↑ كيل، دبليو سي؛ وآخرون (2015). "تصوير تلسكوب هابل الفضائي للمجرات المرشحة ذات النوى المجرية النشطة الخافتة. الجزء الأول: خصائص المجرة المضيفة وأصل الغاز الممتد" . المجلة الفلكية . 149 (5): 23. arXiv : 1408.5159 . Bibcode : 2015AJ....149..155K . doi : 10.1088/0004-6256/149/5/155 .
- ↑ شيرمر، م.؛ دياز، ر.؛ هولهيم، ك.؛ ليفنسون، ن. أ.؛ وينج، س. (2013). "عينة من مجرات سيفرت-2 ذات مناطق خطوط طيفية ضيقة فائقة اللمعان على مستوى المجرة: هل هي أصداء ضوئية للكوازار؟" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 763 (1): 19. arXiv : 1211.7098 . Bibcode : 2013ApJ...763...60S . doi : 10.1088/0004-637X/763/1/60 .
- ↑ ديفيز، آر إل؛ شيرمر، إم؛ تيرنر، جيه إي إتش (2015). "مجرة "الفاصوليا الخضراء" SDSS J224024.1-092748: كشف بصمة انبعاث صدى تأين الكوازار" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 449 (2): 1731-1752 . arXiv : 1502.07754 . Bibcode : 2015MNRAS.449.1731D . doi : 10.1093/mnras/stv343 .
- ↑ شيرمر، م.؛ وآخرون (2016). "حول أصداء التأين في النوى المجرية النشطة، والأصداء الحرارية، ونقص التأين في بقع لايمان-ألفا ذات الانزياح الأحمر المنخفض" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 463 (2): 1554-1586 . arXiv : 1607.06481 . Bibcode : 2016MNRAS.463.1554S . doi : 10.1093/mnras/stw1819 .
- ↑ شفايتزر، ف.؛ سيتزر، ب.؛ كيلسون، د.؛ فيلانويفا، إ.؛ والث، ج. (2013). "سديم [ O III ] لبقايا اندماج المجرة NGC 7252: صدى تأين خافت محتمل" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 773 (2): 19. arXiv : 1307.2233 . Bibcode : 2013ApJ...773..148S . doi : 10.1088/0004-637X/773/2/148 .
- ↑ رينكون، ب. (5 أغسطس 2008). "معلم يعثر على جسم كوني جديد" . بي بي سي نيوز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 سبتمبر 2016 .
- 1 2 3 ""اكتشاف "شبح كوني" بواسطة فلكي متطوع" . Phys.org . 5 أغسطس 2008. تاريخ الاطلاع: 22 سبتمبر 2016 .
روابط خارجية
- انضم إلى رحلة البحث عن أصداء ضوء المستعر الأعظم – رسم متحرك لشكل القطع الناقص الانعكاسي
- مشروع سوبر ماتشو
- الأحداث الفلكية
