بيانات JWST تشير إلى مكان تشكّل كرات الباكي الكونية

جزيء شهير يحصل على قصة أصل أوضح

خطا الفلكيون الذين يستخدمون تلسكوب جيمس ويب الفضائي خطوة كبيرة نحو فهم المكان الذي يتشكل فيه أحد أكثر جزيئات كيمياء الفضاء شهرة. الهدف هو Tc 1، وهو سديم كوكبي يبعد نحو 12,400 سنة ضوئية عن الأرض في كوكبة المِرقَب، والجزيء هو buckminsterfullerene، المعروف أكثر باسم “كرة الباكي”.

تأتي الملاحظات الجديدة من البروفيسور جان كامي وزملائه في Western University، الذين كانوا أيضًا جزءًا من الفريق الذي حدد لأول مرة كرات الباكي في الفضاء عام 2010 باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي. وباستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في ويب، أو MIRI، عاد الفريق الآن إلى الجسم نفسه وأنتج ما يصفه المصدر بأنه أول رؤية تفصيلية للسديم. وتلك المجموعة الأكثر ثراءً من البيانات تشير بدورها إلى مكان ميلاد هذه البنى الكربونية غير العادية.

هذا مهم لأن كرات الباكي ليست مجرد فضول علمي. إنها معيار لكيفية قدرة الجزيئات المعقدة على التجمع في البيئات الفيزيائية الفلكية القاسية. وإذا تمكن الباحثون من تحديد المكان والظروف التي تتشكل فيها، فسوف يحصلون على فهم أقوى للمسارات الأوسع التي تنتشر عبرها الكيمياء القائمة على الكربون في الكون.

ما هي كرات الباكي ولماذا يهتم بها العلماء

كرات الباكي هي جزيئات كروية مكوّنة من 60 ذرة كربون مرتبة في نمط من السداسيات والخماسيات. اسمها الكيميائي الرسمي هو C60، وبنيتها تشبه كرة القدم وكذلك القبة الجيوديسية. وقد جرى تصنيع الجزيء لأول مرة عام 1985 على يد السير هاري كروتو وزملائه في جامعة ساسكس، وهو عمل أسهم لاحقًا في جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1996. وسمّى كروتو البنية buckminsterfullerene على اسم المعماري باكمينستر فولر، الذي كانت قببه تعكس الهندسة نفسها.

قبل وقت طويل من أن يتمكن الفلكيون من تأكيد وجودها في الفضاء، كان العلماء يشتبهون في أن مثل هذه الجزيئات قد تكون واسعة الانتشار في الكون. فالكربون وفير، والبيئات الفيزيائية الفلكية قادرة على إنتاج كيمياء معقدة على نحو غير متوقع. ومع ذلك، فإن التوقع ليس كشفًا. ولم يُعلن عن وجود دليل على كرات الباكي في الفضاء إلا في عام 2010، حين نشر كامي ومتعاونوه نتائج من رصد Tc 1 باستخدام سبيتزر.

وأثار ذلك الاكتشاف مباشرة سؤالًا أصعب: كيف تنشأ هذه الجزيئات في الطبيعة بالضبط؟ إن العثور على جزيء في سديم لا يكشف وحده أين تشكل داخل ذلك الوسط، أو أي حقل إشعاعي شكله، أو أي مرحلة من تطور النجم خلقت الظروف اللازمة. وهذه هي الأسئلة التي صُمم ويب لتوضيحها.

لماذا يُعد Tc 1 مختبرًا كاشفًا إلى هذا الحد

Tc 1 هو سديم كوكبي، ما يعني أنه الأثر المضيء لنجم يحتضر كان يومًا ما مشابهًا للشمس إلى حد كبير. وبعد أن استنفد وقوده النووي، انهار النجم إلى الداخل وتخلص من طبقاته الخارجية. وتشكل تلك الغازات المقذوفة الآن غلافًا مضيئًا حول بقايا النجم، أي قزم أبيض. ويشير المصدر إلى أن هذا التحول يتكشف على مدى عشرات الآلاف من السنين، مما يمنح الفلكيين نافذة ممتدة على بيئة غنية كيميائيًا ومتغيرة ديناميكيًا.

وهذا يجعل Tc 1 أكثر من مجرد جسم جميل المنظر. إنه مختبر طبيعي لدراسة كيفية استجابة الجزيئات للإشعاع الشديد والظروف الفيزيائية المتغيرة بعد موت النجم. وقد صيغ برنامج البحث المذكور في المصدر صراحةً باعتباره دراسة كمية لكيفية تفاعل الجزيئات الكبيرة مع بيئتها الإشعاعية. وبعبارة أخرى، لم يكن الفريق يحاول فقط تأكيد وجود الفوليرينات هناك، بل كان يحاول رسم علاقتها بالسديم المحيط بها.

تكمن ميزة ويب في الحساسية والتفاصيل، خصوصًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء. تستطيع أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة تتبع الانبعاثات المرتبطة بالغبار والغاز والجزيئات المعقدة التي يصعب توصيفها من مراصد أقل قدرة. ومن خلال إعادة زيارة السديم بأداة أفضل، تمكن الفريق من الانتقال من الاكتشاف إلى السياق. والنتيجة، وفقًا للمصدر، هي دليل يشير إلى أصل كرات الباكي في Tc 1.

ما الذي يقوله هذا عن كيمياء الفضاء في عصر ويب

تتجاوز الأهمية الأوسع لهذه النتيجة جزيئًا واحدًا. فالفلك يتصل بشكل متزايد بالكيمياء بقدر اتصاله بالنجوم والمجرات. ويريد الباحثون معرفة كيف تتحول الذرات البسيطة إلى مركبات معقدة، وكيف تبقى هذه المركبات على قيد البقاء، وكيف تنشر المادة التي عالجها جيل من النجوم بذور الجيل التالي. وتكتسب الجزيئات القائمة على الكربون أهمية خاصة لأن الكربون يقع في قلب الكيمياء المرتبطة بالكواكب والغلافات الجوية ومقدمات الحياة.

ومن خلال توضيح مكان تشكل الفوليرينات حول نجم ميت، تساعد ملاحظات Tc 1 في تضييق أحد أجزاء هذا اللغز الأكبر. فهي تشير إلى أن السدم الكوكبية ليست مجرد حقول حطام، بل بيئات كيميائية نشطة يمكن أن تظهر فيها جزيئات الكربون المنظمة وتستمر. وهذا تصحيح مهم في قصة كيفية إعادة تدوير المادة عبر المجرة.

وتوضح النتيجة أيضًا القيمة العلمية لويب بوصفه آلة متابعة، وليس مجرد آلة اكتشاف. فبعض أهم أعماله ستأتي من إعادة زيارة الأجسام التي درستها مراصد سابقة أولًا، وحل الغموض الطويل الأمد حولها. أظهر سبيتزر أن كرات الباكي موجودة في الفضاء. ويبدأ ويب في إظهار أين، داخل بيئة نجمية محددة، يرجح أن منشأها.

أُنجز المشروع ضمن برنامج المراقب العام من دورة JWST الثالثة، وبدعم من وكالة الفضاء الكندية، ومجلس البحوث في العلوم الطبيعية والهندسة في كندا، وجائزة Western University Accelerator Award. ويذكّر هذا الدعم المؤسسي بأن هذه الاكتشافات الكونية البارزة تعتمد غالبًا على مسارات طويلة من الاستثمار: الكيمياء المختبرية في ثمانينيات القرن العشرين، وعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء في 2010، والمراصد الفضائية من الجيل التالي في عشرينيات القرن الحادي والعشرين.

هذا الاستمرارية جزء مما يجعل نتيجة Tc 1 الجديدة مقنعة. فجزيء كان معروفًا ذات يوم أساسًا بوصفه بنية مخبرية أنيقة، ثم أصبح لاحقًا مفاجأة فلكية، يدخل الآن في سردية أكثر اكتمالًا عن موت النجوم وتجميع الجزيئات واقتصاد الكربون في الكون. ويب لا يلتقط صورًا أجمل لهذه القصة فحسب، بل يساعد على شرح كيفية عملها.

لماذا تهم هذه القصة

• تربط النتائج جزيئًا كربونيًا معروفًا ببيئة تكوين فيزيائية فلكية أكثر تحديدًا.
• تُظهر كيف يستطيع ويب تعميق اكتشافات حقبة سبيتزر عبر إضافة تفاصيل مكانية وكيميائية.
• يعزز العمل مكانة السدم الكوكبية بوصفها مواقع رئيسية لدراسة الكيمياء الجزيئية المعقدة في الفضاء.

تعتمد هذه المقالة على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.