اكتشف التلسكوب في تشيلي أن المذنب بين النجوم 3I/ATLAS أقدم من الشمس

قام زائر كوني مكتشف حديثًا بإعادة كتابة الجدول الزمني المعروف للعلماء لتكوين النجوم. تشير الملاحظات التفصيلية للمذنب البينجمي 3I/ATLAS، التي أجراها خبراء من المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO)، إلى أن الجرم السماوي أقدم من شمسنا. وباستخدام قوة التلسكوب الكبير جدًا (VLT)، المثبت في صحراء أتاكاما، في تشيلي، تمكن علماء الفلك من فك رموز التوقيع الكيميائي للجسم. وتكشف البيانات أن هذه القطعة من الجليد والصخور كانت تسافر عبر الفضاء منذ مليارات السنين، وتحمل أسرارا من زمن بعيد في الكون.

الكيمياء المجمدة تكشف عن مكان ميلاد مسافر إلى الفضاء السحيق

البحث، الذي اكتسب شهرة على صفحات المجلة العلمية المرموقة Nature Astronomy، بحث في نسب النظائر الموجودة في سحابة الغاز المحيطة بنواة المذنب. ويعمل هذا التحليل كنوع من اختبار الحمض النووي الكوني، مما يسمح للباحثين بتتبع الأصل الدقيق للمادة. تشير الأدلة إلى أن 3I/ATLAS قد تشكل على الحواف الجليدية لنظام نجمي قديم للغاية. تميزت هذه البيئة البدائية بنقص كبير في العناصر الثقيلة، وهي سمة نموذجية للأجيال الأولى من النجوم في الكون.

على عكس الأجرام السماوية التي تدور حول نجمنا، يحافظ هذا الجسم على ظروف الماضي البعيد جدًا. ويعتقد أن عمره يمكن أن يكون أكثر من ضعف عمر نظامنا الشمسي، الذي يبلغ عمره حوالي 4.6 مليار سنة. طول العمر هذا يحول المذنب إلى كبسولة زمنية لا تقدر بثمن للفيزياء الفلكية الحديثة. توفر الدراسة التفصيلية لتكوينها أول فرصة حقيقية لفهم كيفية تشكل الكواكب والكويكبات في المجرات التي كانت موجودة قبل الأرض بفترة طويلة.

السطوع الاستثنائي الذي جعل من السهل التقاط بيانات غير مسبوقة

حتى الآن، تمكنت البشرية من تأكيد مرور ثلاثة أجسام بين النجوم فقط عبر ساحتنا الخلفية الكونية. الأول كان 1I/ʻOumuamua الغامض، يليه المذنب 2I/Borisov، ولكن لم يقدم أي منهما شروط المراقبة التي قدمها 3I/ATLAS. وتميز هذا الزائر الثالث بتقديمه لمعانا غير مسبوق لجسم قادم من خارج النظام. لقد كان هذا السطوع الشديد هو بالضبط ما جعل المسح الجزيئي عالي الدقة ممكنًا، وهو أمر مستحيل بالنسبة للأهداف السابقة، التي كانت مظلمة جدًا أو مرت بسرعة كبيرة عبر تلسكوباتنا.

لفهم حجم هذا الاكتشاف، من الضروري ملاحظة الاختلافات التقنية التي سمحت للدراسة بالتقدم أثناء مرور المذنب:

• إن استخدام أداة UVES إلى جانب تلسكوب VLT يضمن الفصل الدقيق لترددات الضوء المنبعثة من الغاز.
• وتمكن الفريق من التركيز بشكل خاص على جزيئات السيانيد المقذوفة أثناء اقتراب حرارة الشمس.
• حددت القياسات بدقة الأشكال المختلفة للكربون والنيتروجين الموجودة في المادة المتطايرة.

يعد مطياف UVES، وهو اختصار باللغة الإنجليزية لمطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، أحد أكثر الأدوات حساسية في العالم لهذا النوع من المهام. وهو يعمل عن طريق تحليل الضوء الملتقط إلى مكوناته الأساسية، مما يسمح لعلماء الفلك بقراءة الباركود الكيميائي للجسم. وبدون هذه التكنولوجيا المتطورة التي تم تركيبها في الصحراء التشيلية، لكان التحديد الدقيق لنظائر السيانيد مستحيلاً بسبب المسافة الهائلة للمذنب وسرعته الفائقة.

قام العلماء بتفصيل الشذوذات الكيميائية الموجودة في بنية الجسم

وقاد العمل على فك شفرة هذا الضوء الباحثة سيريل أوبيتوم المرتبطة بجامعة إدنبرة في المملكة المتحدة. ركزت العالمة وفريقها على فهم كيفية بقاء النسب النظائرية دون تغيير حتى بعد رحلة بين النجوم ذات أبعاد لا يمكن تصورها. ونظرًا لأن هذه المعدلات الكيميائية لا تتغير بسهولة مع الإشعاع الفضائي على مدى آلاف السنين، فهي بمثابة معلمة موثوقة للغاية لمقارنة تكوين أنظمة كوكبية متميزة تمامًا.

وأكد أرافيند كريشناكومار، الباحث في معهد STAR بجامعة لييج والمؤلف المشارك للدراسة، مدى شذوذ سلوك هذا الجسم السماوي. وأوضح الخبير أن 3I/ATLAS يُظهر بصمة كيميائية تختلف جذريًا عن أي مذنب تم تصنيفه بالفعل في محيط الأرض. في حين أن المذنبات المحلية لديها نمط معروف من العناصر، فإن المذنبات الخارجية لديها مستويات عالية بشكل غير عادي من نسب نظائر الكربون والنيتروجين، مما يثبت بشكل قاطع أصلها الغريب.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي يؤكد الشكوك بعناصر جديدة

يتطلب تعقيد 3I/ATLAS من المجتمع العلمي توحيد قواه باستخدام منصات مراقبة مختلفة ومتطورة. وقد أعطى تحقيق موازٍ، بقيادة خبراء في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا، وزنًا أكبر للاكتشافات التي تمت في تشيلي. وباستخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكن الفريق الأمريكي من تحليل طبقات أخرى من تكوين المذنب. نُشرت نتائج هذه الدراسة الثانية في مجلة Nature وتؤكد بشكل كامل فرضية أصل الأجداد.

كان الاختلاف الكبير في الملاحظة التي أجراها جيمس ويب هو اكتشاف كمية هائلة من الديوتيريوم في السحابة المحيطة بالنواة الصخرية. الديوتيريوم هو نظير ثقيل للهيدروجين، ووفرته مؤشر قوي على درجات الحرارة المنخفضة للغاية التي تشكل فيها المذنب. إن اتحاد البيانات الأرضية التي التقطتها ESO مع صور فضائية عالية الدقة من وكالة ناسا يوحد 3I/ATLAS باعتباره أهم قطعة تم العثور عليها على الإطلاق لرسم خريطة كيمياء الكون المبكر.