تم العثور على فرودا معقدة بشكل لا يصدق في الفضاء الخارجي

تمكن العلماء من العثور داخل السحب بين النجوم ذات الكثافة المنخفضة للغاية على جزء ذو بنية معقدة ومثيرة للدهشة وغير متوقعة. وسيتطلب هذا الاكتشاف تغييرا في تفكيرنا فيما يتعلق بالعمليات الكيميائية التي تحدث في مناطق المجرة التي تبدو فارغة.

تمكن العلماء من العثور داخل السحب بين النجوم ذات الكثافة المنخفضة للغاية على جزء ذو بنية معقدة ومثيرة للدهشة وغير متوقعة. وسيتطلب هذا الاكتشاف تغييرا في تفكيرنا فيما يتعلق بالعمليات الكيميائية التي تحدث في مناطق المجرة التي تبدو فارغة.

السحب البينجمية شبه الشفافة قابلة للنفاذ للأشعة فوق البنفسجية والأشعة الكونية عالية الطاقة القادرة على تحطيم أي مادة كيميائية في طريقها. ومع ذلك، تمكنت مجموعة من العلماء، تتكون بشكل رئيسي من علماء الفيزياء الفلكية والكيمياء الفلكية البولنديين، من التعرف في هذه السحب على مادة مكونة من عدد كبير بشكل غير متوقع من الذرات: كاتيون ثنائي الأسيتيلين. يمكن أن تساهم اكتشافات هذا النموذج الأولي في سحب الغاز والغبار ذات الكثافة المنخفضة جدًا في حل لغز التحليل الطيفي القديم.

الكثافة الموجودة في السحب البينجمية شبه الشفافة منخفضة للغاية. "إن تناثر المادة في هذه السحب يشبه الكثافة التي يتم الحصول عليها نتيجة تشتيت الهواء في حجم كوب واحد على مساحة بلد صغير. "هذه القيمة أقل بكثير من أفضل فراغ يمكن إنتاجه في المختبر اليوم"، يوضح أحد شركاء البحث، البروفيسور روبرت كولوس من معهد الكيمياء الفيزيائية في الأكاديمية البولندية للعلوم. ومع ذلك، نظرًا لأن السحب بين النجوم هائلة الحجم، ويستغرق الوصول إليها عشرات السنين الضوئية، فإن أعمدة الغاز الموجودة فيها لديها فرصة معقولة للتفاعل مع الإشعاع الذي يخترق السحب. التحليل الطيفي هو مجال البحث العلمي الذي يدرس العلاقة المتبادلة بين المادة والإشعاع.

تمتص الجسيمات وتطلق الفوتونات بكمية محددة فقط من الطاقة (وبالتالي بأطوال موجية محددة) تتوافق مع الفجوة بين مستويات الطاقة النموذجية في الشكل المعين. ونتيجة لذلك، ونتيجة للتفاعلات مع الغازات الرقيقة الموجودة في السحب بين النجوم، وهي شائعة في مجرتنا وفي المجرات الأخرى، فإن الإشعاع النجمي الذي يصل إلى الأرض يخضع لتغيرات طفيفة ويفتقد أطوال موجية معينة - تلك التي يمتصها الذرات والجزيئات الموجودة في الفضاء الخارجي.

وفي عشرينيات القرن الماضي، لاحظ علماء الفيزياء الفلكية أن الإشعاع يمتصه الوسط النجمي بطريقة لا يمكن تفسيرها بوجود مكونات بسيطة للغاية من الغاز بين النجوم، والتي كانت معروفة في ذلك الوقت. اليوم، وبفضل استخدام موجات الراديو، من الممكن التعرف على ذرات كبيرة نسبياً - الرقم القياسي الحالي هو لذرة السيانوبولين (HC11N) المكونة من ثلاث عشرة ذرة - لكن هذه تشكلت داخل سحب كثيفة ومعتمة محمية من الإشعاعات المتحللة.

"إن الخصائص البصرية الغريبة للسحب شبه الشفافة، إلى جانب وجود ما يسمى بالنطاقات البينجمية المنتشرة (DIB)، كانت لغزا لمدة تسعين عاما. يقول البروفيسور كريلوفسكي، الباحث الرائد في مجال التحليل الطيفي البصري للوسط البينجمي: "لقد تم وصفها بأنها أطول مشكلة لم يتم حلها في كل التحليل الطيفي". الاكتشاف الأخير جعل من الممكن إضافة امتصاص جديد لمجموعة امتصاصات DIB، وفي نفس الوقت تم فك شفرته أنه ينشأ من كاتيون ثنائي الأسيتيلين H-CC-CC-H+. "إن ثنائي الأسيتيلين هو ملوث من المتوقع أن يكون أكبر من أن يتواجد في السحب شبه الشفافة. وحتى الآن تم العثور على جسيمات في هذه السحب لا تحتوي على أكثر من ثلاث ذرات فقط: ذرة الكربون C3 وذرة الهيدروجين H3+. ويضيف الباحث: "من أجل تفسير وجود كاتيون ثنائي الأسيتيلين بشكل صحيح، سيتعين علينا تصحيح النظريات الكيميائية الفلكية الموجودة".

الألياف غير المتماثلة - مثل ألياف السيانوبولين المذكورة أعلاه، والتي تحتوي على تسلسل خطي من ذرات الكربون التي تحتوي على ذرة هيدروجين في أحد طرفيها وذرة نيتروجين في الطرف الآخر - قادرة على استقبال/إصدار موجات كهرومغناطيسية في نطاق الترددات الراديوية. إن التماثل الهيكلي العالي لكاتيون ثنائي الأسيتيلين يجعله غير مرئي للتلسكوبات الراديوية، لكن الملاحظات البصرية المحدثة تشير إلى أن هذا الكاتيون هو مكون شائع إلى حد ما في الوسط بين النجوم. ولم يتم اكتشافه فقط في منطقتي المجرة الغنيتين بذرات الكربون، ولكن أيضًا في البيانات المعالجة من عشرات المناطق الأخرى.

بعد اكتشاف كاتيون ثنائي الأسيتيلين، يمكن الافتراض بوجود امتصاصات إشعاعية متفرقة أخرى تنشأ من عمليات فصل متناظرة مماثلة. ويخلص البروفيسور كريلوفسكي إلى أنه "من المحتمل أن يتم حل لغز DIB قريبًا، بالنسبة للجزء الأكبر".

أخبار الدراسة