يكشف تلسكوب جيمس ويب عن جزيئات الكربون في النجم المحتضر

التقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي صورًا تفصيلية لنجم في مرحلة متأخرة من الحياة محاطًا بهياكل معقدة من الغاز والغبار في سديم Tc 1، الذي يقع على بعد حوالي 10000 سنة ضوئية من الأرض. وكشفت الملاحظات عن وجود جزيئات كربون خاصة تعرف باسم كرات بوكي، وهي مركبات أثارت اهتمام العلماء لسنوات بسبب ندرة اكتشافها في الفضاء السحيق. تعمل البيانات المجمعة على توسيع المعرفة حول كيفية تصرف هذه العناصر الأساسية في البيئات القاسية في الكون.

النجم الموجود في مركز السديم هو قزم أبيض شديد الحرارة. وهو ما تبقى من نجم شبيه بالشمس ولكنه أقدم بكثير، قذف طبقاته الخارجية بعد أن استهلك كل وقوده النووي. لا يزال هذا القزم الأبيض يصدر إشعاعات مكثفة، والتي تضيء الغاز المحيط به وتخلق الهياكل الساطعة التي لاحظها ويب. ويتيح هذا الضوء إجراء دراسة تفصيلية للتركيب الكيميائي للمنطقة.

تم تحديد الجزيئات النادرة بدقة عالية

تتشكل كرات بوكي، والتي تسمى علميًا بكمينسترفوليرين، حصريًا من ذرات الكربون المنظمة في هيكل مغلق. هذا التكوين يجعلها مستقرة للغاية وتشبه كرة القدم في الشكل. وهي تنتمي إلى فئة أكبر من المركبات تسمى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، والتي تعتبر مهمة لأنها قد تكون مرتبطة بالعمليات الكيميائية المتعلقة بأصل الحياة في الكون.

تم اكتشاف الفوليرين لأول مرة في الفضاء في عام 2010، أيضًا في سديم Tc 1، باستخدام تلسكوب سبيتزر التابع لناسا. ومع ذلك، تكشف صور جيمس ويب الجديدة عن مستوى أكبر بكثير من التفاصيل. وأكد جان كامي، الباحث في جامعة ويسترن في كندا، أن المنطقة تظهر هياكل غير متوقعة وتثير أسئلة جديدة حول كيفية تشكل هذه الجزيئات وتصرفها في البيئات عالية الإشعاع. يمكن لـ Webb التقاط صور بدقة أعلى وتحديد الاختلافات الكيميائية الأكثر دقة من أي أداة سابقة.

توزيع غامض داخل السديم

قام علماء مثل Morgan Giese بتحليل كيفية توزيع الفوليرين داخل سديم Tc 1. واكتشفوا أن هذه الجزيئات تبدو وكأنها تشكل طبقة منظمة حول القزم الأبيض، كما لو كانت منظمة في شكل كروي أكبر. هذا التكوين غير المتوقع لا يزال ليس له تفسير نهائي. ويشير الباحثون إلى أنه ليس من الواضح حتى سبب شيوع وجود هذه المركبات في بعض البيئات الكونية وندرة وجودها في بيئات أخرى.

لا تظهر هذه الجزيئات في النجوم في المراحل الأخيرة من حياتها فحسب. كما تم العثور عليهم في:

• نجوم شباب في طور التكوين
• السحب بين النجوم الكثيفة
• مناطق ولادة النجوم
• النيازك التي تصل إلى الأرض

ومع ذلك، يظل نمط التوزيع أحد أعظم الألغاز في علم الفلك الحديث.

السلوك الجسدي يتحدى النماذج العلمية

هناك نقطة أخرى مثيرة للاهتمام تتعلق بكيفية إصدار هذه الجزيئات للأشعة تحت الحمراء. لا يمكن للنماذج النظرية الحالية أن تشرح بشكل كامل السلوك الذي لاحظه ويب. يشير هذا إلى أن العمليات الفيزيائية المعنية قد تكون أكثر تعقيدًا مما كان متصورًا سابقًا. ويدرك العلماء الحاجة إلى دراسات نظرية وتجريبية جديدة لضبط التوقعات وفهم الفيزياء وراء هذه الانبعاثات.

يمثل جيمس ويب تقدمًا كبيرًا مقارنةً بسبيتزر، الذي أُغلق في عام 2020. ومع وجود مرآة أكبر وأدوات أكثر حساسية، يستطيع تلسكوب جيمس ويب الفضائي التقاط صور بدقة أكبر للأشعة تحت الحمراء. وهذا يجعل من الممكن الدراسة بدقة لم يسبق لها مثيل للمناطق التي توجد فيها جزيئات معقدة في الفضاء بين المجرات.

الخطوات التالية في الاستكشاف الكوني

يخطط العلماء لملاحظات جديدة مع جيمس ويب للتحقيق في السدم الكوكبية الأخرى المشابهة لـ Tc 1. الهدف الرئيسي هو فهم كيفية تأثير الإشعاع الصادر من النجم المركزي على كيمياء البيئة المحيطة. يريد الباحثون أيضًا الكشف عن كيفية تشكيل هذه العمليات لتطور الجزيئات عبر الزمن الكوني، مما يساعد على الكشف عن كيفية انتشار العناصر الأساسية للحياة في جميع أنحاء الكون. يضم فريق البحث سيمون فان شويلينبرج، وإلس بيترز، وجان كامي، ومورجان جيزه، وتشارمي بهات، ودريس فان دي بوت، وجميعهم يساهمون في هذه الدراسة بالغة الأهمية.