كشف لغز جزيء الغاز بين النجوم

سديم النسر

يحتوي سديم النسر ، الذي تم التقاطه هنا بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ، على هيدروجين جزيئي لا يمكن رؤيته إلا عندما يتفاعل مع جزيئات أخرى في الفضاء. (رصيد الصورة: NASA / EAS / STScI / J Hester and P Scowen (جامعة ولاية أريزونا))



قام العلماء بفك تشابك بنية جزيء فضائي بعيد المنال قد يساعد علماء الفلك على فهم الغيوم الهائلة للغاز بين النجوم عبر مجرتنا درب التبانة بشكل أفضل.



غير قادر على الكشف المباشر عن أبرد السحب من أكثرها وفرة جزيء في الكون ، يجب أن يعتمد علماء الفلك على تفاعلاته للعثور عليه. يجب أن يصبح البحث أسهل مع فهم أفضل لمركب H2-CO ، الذي يستخدم بشكل متكرر كمادة كيميائية تتبع.

بعد الحصول على قراءة دقيقة للغاية لأكثر أنواع هذا المركب وفرة ، تمكن فريق دولي من العلماء من رسم خريطة لتوزيعه عبر الفضاء.



تتبع ما لا يمكنك رؤيته

H2-CO مهم لأنه يمكن أن يكون المفتاح لتحديد موقع الهيدروجين الجزيئي في الفضاء. بعد الانفجار العظيم ، سيطر هذا الجزيء الحاسم ، إلى جانب آثار صغيرة من الهيليوم. تشكلت النجوم والمجرات عندما انهارت سحب المادة على نفسها.

حتى اليوم ، يشكل الهيدروجين الجزيئي ما يقرب من ثلاثة أرباع كتلة الكون. ومع ذلك ، على الرغم من وفرته ، فإنه يكاد يكون غير مرئي عندما يكون في أبرد حالاته. يمكن للعلماء اكتشافه فقط من خلال تفاعلاته مع العناصر الأخرى. [ الكون: الانفجار الكبير إلى الآن في 10 خطوات سهلة ]



أدخل المركب ضعيف التفاعل H2-CO ، والذي يمكن لعلماء الفلك استخدامه لتحديد موقع هذه السحب المخفية من الهيدروجين.

قال بيوتر يانكوفسكي من جامعة نيكولاس كوبرنيكوس في بولندا لموقع ProfoundSpace.org عبر البريد الإلكتروني: `` يتم الحصول على جميع المعلومات تقريبًا حول الجزيء الأكثر وفرة في الفضاء ، H2 ، بشكل غير مباشر من قياسات أطياف ثاني أكسيد الكربون ''.

من خلال استهداف السحب حيث يتفاعل أول أكسيد الكربون والهيدروجين ، في مجموعات مثل H2-CO ، يمكن لعلماء الفلك معرفة المزيد عن الجزيء السائد في الكون. نظرًا لأن المركب ليس جزيئًا جديدًا تمامًا ، ولكن بدلاً من ذلك ، فإن قطعتين تتلاءمان معًا ، فإن حل لغز معقد التتبع سيسمح لعلماء الفلك بفهم المزيد عن الهيدروجين الجزيئي أيضًا.



قال يانكوفسكي: 'تم تنفيذ هذا الإجراء بنجاح لأول مرة لمجمع بهذا الحجم ولطيف معقد للغاية'.

الرجوع إلى الأساسيات

عندما يجتمع الهيدروجين الجزيئي (H2) وأول أكسيد الكربون (CO) معًا لتكوين مركب H2-CO المركب ضعيف التفاعل ، يحافظ كلا الجزأين على هويتهما المنفصلة ، بدلاً من إنشاء جزيء جديد تمامًا. يأتي المركب في نوعين ، بناءً على كيفية محاذاة دوران نواة الجزيئين المرتبطين. عندما يتم محاذاة الدورات النووية في نفس الاتجاه ، يكون الجزيء في حالته 'ortho' ؛ عندما تكون هذه السبينات غير محاذية ، فإنها تكون في نسختها 'الفقرة'. على الرغم من أن الجزيئات في الحالة ortho أكثر وفرة ، إلا أنها كانت أيضًا أكثر صعوبة بالنسبة للعلماء في فهمها.

تأتي الصعوبة من الجمع بين حركة دوران المركب والاهتزازات بين مكوناته. في معظم الجزيئات ، تكون التأثيرات الاهتزازية أكثر نشاطًا من حركتها الدورانية. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال بالنسبة لمجمع H2-CO ، مما يجعل طيف الضوء القادم منه أكثر تعقيدًا.

قال يانكوفسكي: 'لا يوجد تقسيم بسيط للاهتزازات والدوران'.

بدلاً من ذلك ، يميل الحجم الأكبر للاهتزازات إلى إخفاء إشارات الحركة الدورانية.

أوضح يانكوفسكي ، الذي كان جزءًا من فريق دولي قام بفك الشفرة الصعبة ، أنه بدلاً من مجرد مراقبة المجمع ، استخدمت المجموعة طرقًا نظرية متقدمة لاشتقاق الطيف النظري ، والذي يتطابق تمامًا تقريبًا مع ما رأوه في التجربة.

لكن الجزيء كان معقدًا جدًا لدرجة أن الفريق وجد نفسه يعود إلى أساسيات فيزياء الكم.

قال يانكوفسكي: 'كان علينا التخلي عن النماذج الطيفية وحساب الطيف النظري من المبادئ الأولى'.

ظهر البحث في النسخة الإلكترونية من مجلة Science في 31 مايو.

تابع موقع ProfoundSpace.org للحصول على أحدث أخبار علوم الفضاء والاستكشاف على Twitter تضمين التغريدة .نحن أيضا على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك & + Google .