JWST தரவு கோஸ்மிக் பக்கிபால்கள் எங்கு உருவாகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது

ஒரு பிரபலமான மூலக்கூறுக்கு இன்னும் தெளிவான தோற்றக் கதை

ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளி தொலைநோக்கியைப் பயன்படுத்தும் வானியலாளர்கள், விண்வெளி இரசாயனவியலில் மிகவும் அடையாளம் காணக்கூடிய மூலக்கூறுகளில் ஒன்றின் உருவாக்க இடத்தைப் புரிந்துகொள்ளும் வழியில் ஒரு முக்கிய முன்னேற்றம் செய்துள்ளனர். இலக்கு Tc 1; இது பூமியிலிருந்து சுமார் 12,400 ஒளியாண்டுகள் தொலைவில், Ara விண்மீன் தொகுதியில் உள்ள ஒரு பிளானட்டரி நீபுலா, மற்றும் மூலக்கூறு பக்க்மின்ஸ்டர்ஃபுலரீன், பொதுவாக “பக்கிபால்” என அறியப்படுகிறது.

இந்த புதிய பார்வைகள் Western University-யைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் Jan Cami மற்றும் அவருடைய சகாக்களிடமிருந்து வந்தவை; இவர்கள் 2010-ல் Spitzer Space Telescope-ஐப் பயன்படுத்தி விண்வெளியில் பக்கிபால்களை முதன்முதலில் அடையாளம் கண்ட குழுவின் ஒரு பகுதியாகவும் இருந்தனர். Webb-ன் Mid-Infrared Instrument, அல்லது MIRI, மூலம் குழு இப்போது அதே பொருளுக்குத் திரும்பி, மூலத்தின் விளக்கப்படி நீபுலாவின் முதல் விரிவான காட்சியை உருவாக்கியுள்ளது. அந்த மேலும் செறிவான தரவுத்தொகுப்பு, தன் பங்கிற்கு, இந்த அசாதாரண கார்பன் கட்டமைப்புகளின் பிறப்பிடத்தைக் காட்டுகிறது.

இது முக்கியமானது, ஏனெனில் பக்கிபால்கள் வெறும் அறிவியல் ஆர்வப் பொருளல்ல. கடுமையான விண்வெளி-வானியற்பியல் சூழல்களில் சிக்கலான மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு ஒன்றிணைய முடியும் என்பதற்கான ஒரு அளவுகோல் அவை. அவை எங்கு, எந்த நிபந்தனைகளில் உருவாகின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிய முடிந்தால், கார்பன் சார்ந்த இரசாயனவியல் பிரபஞ்சம் முழுவதும் பரவுகின்ற பரந்த பாதைகள் குறித்து அவர்களுக்கு சிறந்த புரிதல் கிடைக்கும்.

பக்கிபால்கள் என்ன, விஞ்ஞானிகள் ஏன் அவற்றை முக்கியமாகக் கருதுகிறார்கள்

பக்கிபால்கள் என்பது 60 கார்பன் அணுக்களால் ஆன கோள வடிவ மூலக்கூறுகள்; இவை அறுங்கோணங்கள் மற்றும் ஐங்கோணங்கள் கொண்ட வடிவமைப்பில் அமைந்துள்ளன. அவற்றின் அதிகாரப்பூர்வ இரசாயனப் பெயர் C60, மற்றும் அவற்றின் கட்டமைப்பு ஒரு கால்பந்து பந்து மற்றும் ஒரு geodesic dome ஆகிய இரண்டையும் நினைவூட்டுகிறது. இந்த மூலக்கூறு முதன்முதலில் 1985-ல் University of Sussex-இல் Sir Harry Kroto மற்றும் அவரது சகாக்களால் உருவாக்கப்பட்டது; இந்த வேலை பின்னர் 1996-ஆம் ஆண்டு வேதியியலுக்கான Nobel Prize-க்கு பங்களித்தது. Kroto, இந்த அமைப்பை கட்டிடக்கலைஞர் Buckminster Fuller-ன் பெயரில் buckminsterfullerene எனப் பெயரிட்டார்; அவருடைய dome-கள் அதே geometry-யை பிரதிபலித்தன.

வானியலாளர்கள் அவற்றை விண்வெளியில் உறுதிப்படுத்துவதற்கு முன்பே, இத்தகைய மூலக்கூறுகள் பிரபஞ்சத்தில் பரவலாக இருக்கலாம் என விஞ்ஞானிகள் சந்தேகித்தனர். கார்பன் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் விண்வெளி-வானியற்பியல் சூழல்கள் எதிர்பாராத அளவு சிக்கலான இரசாயனவியலை உருவாக்கக் கூடியவை. ஆனாலும், கணிப்பு மட்டும் கண்டறிதல் அல்ல. 2010 வரை Cami மற்றும் கூட்டாளிகள் Spitzer மூலம் Tc 1 பற்றிய பார்வைகளைப் பயன்படுத்தி, விண்வெளியில் பக்கிபால்கள் இருப்பதற்கான ஆதாரத்தை அறிவிக்கவில்லை.

அந்த கண்டுபிடிப்பு உடனடியாக ஒரு கடினமான கேள்வியை எழுப்பியது: இந்த மூலக்கூறுகள் இயற்கையில் துல்லியமாக எவ்வாறு தோன்றுகின்றன? ஒரு நீபுலாவில் ஒரு மூலக்கூறு இருப்பதை கண்டறிவது, அந்த சூழலின் உள்ளே அது எங்கே உருவானது, எந்த கதிர்வீச்சு புலம் அதை வடிவமைத்தது, அல்லது நட்சத்திரத்தின் பரிணாமத்தின் எந்த கட்டம் தேவையான நிபந்தனைகளை உருவாக்கியது என்பதைத் தானாகவே வெளிப்படுத்தாது. Webb அந்த வகையான கேள்விகளை தெளிவாக்கவே வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

Tc 1 ஏன் இவ்வளவு வெளிப்படுத்தும் ஆய்வுகூடமாக இருக்கிறது

Tc 1 ஒரு பிளானட்டரி நீபுலா; அதாவது அது ஒருகாலத்தில் சூரியனைப் போல இருந்த ஒரு இறக்கும் நட்சத்திரத்தின் ஒளிரும் பிந்தைய நிலை. தன் அணுக்கரு எரிபொருளை முடித்த பின், அந்த நட்சத்திரம் உள்ளே சுருண்டு, தனது வெளிப்புற அடுக்குகளை உமிழ்ந்தது. அந்த வெளியேற்றப்பட்ட வாயுக்கள் இப்போது ஒரு வெள்ளை குறுமனியின் சுற்றிலும் ஒளிரும் ஓட்டையை உருவாக்குகின்றன. மூலத்தின் குறிப்புப்படி, இந்த மாற்றம் பத்தாயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளில் நடைபெறுகிறது; இதனால் வானியலாளர்களுக்கு இரசாயனப் பண்புகள் நிறைந்ததும் இயக்கவியல் ரீதியாக மாறிக்கொண்டிருப்பதுமான சூழலைக் காண நீண்ட வாய்ப்பு கிடைக்கிறது.

அதனால் Tc 1 ஒரு அழகான பொருள் மட்டுமல்ல. நட்சத்திரம் இறந்த பிறகு மூலக்கூறுகள் வலுவான கதிர்வீச்சுக்கும் மாறும் இயற்பியல் நிபந்தனைகளுக்கும் எவ்வாறு பதிலளிக்கின்றன என்பதை ஆய்வு செய்யும் ஒரு இயற்கை ஆய்வுகூடம் அது. மூலத்தில் குறிப்பிடப்பட்ட ஆய்வுத் திட்டம், பெரிய மூலக்கூறுகள் தங்களின் கதிர்வீச்சு சூழலுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கின்றன என்பதற்கான அளவியல் ஆய்வாகத் தெளிவாகக் கட்டமைக்கப்பட்டது. அதாவது, அங்கு fullerenes உள்ளன என்பதைக் உறுதிப்படுத்துவது மட்டுமே குழுவின் நோக்கம் அல்ல. அவற்றைச் சூழ்ந்துள்ள நீபுலாவுடன் அவற்றின் உறவையும் வரைபடமாக்க விரும்பினர்.

Webb-ன் முன்னிலை உணர்திறன் மற்றும் விவரங்களில் உள்ளது, குறிப்பாக infrared பகுதியில். Mid-Infrared Instrument என்பது தூசி, வாயு, மற்றும் சிக்கலான மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்புடைய உமிழ்வுகளைப் பிடிக்க முடியும்; அவற்றை குறைவான திறன் கொண்ட observatories மூலம் விவரிப்பது கடினம். சிறந்த கருவியுடன் நீபுலாவை மீண்டும் பார்வையிட்டு, குழு கண்டறிதலிலிருந்து சூழ்நிலைக்குத் தாவ முடிந்தது. மூலத்தின் படி, Tc 1-இல் பக்கிபால்களின் தோற்றத்தைக் காட்டும் ஆதாரம் இதன் விளைவாக கிடைத்துள்ளது.

Webb காலத்தில் விண்வெளி இரசாயனவியல் பற்றி இது என்ன சொல்கிறது

இந்த முடிவின் பரந்த முக்கியத்துவம் ஒரு மூலக்கூறை விட அதிகம். வானியல் என்பது நட்சத்திரங்கள் மற்றும் விண்மீன் மண்டலங்கள் பற்றியதாய் மட்டுமல்ல; அது இரசாயனவியல் பற்றியும் அதிகம் ஆகி வருகிறது. எளிய அணுக்கள் எப்படி சிக்கலான சேர்மங்களாக மாறுகின்றன, அந்த சேர்மங்கள் எப்படி நிலைத்திருக்கின்றன, ஒரு தலைமுறை நட்சத்திரங்களால் செயலாக்கப்பட்ட பொருள் அடுத்த தலைமுறைக்குத் துவக்கமாக எப்படி அமைகிறது என்பதைக் கண்டறிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் விரும்புகின்றனர். கார்பன் சார்ந்த மூலக்கூறுகள் குறிப்பாக முக்கியமானவை, ஏனெனில் கோள்கள், வளிமண்டலங்கள், மற்றும் உயிரியல் முன்னோடிகளுடன் தொடர்புடைய இரசாயனவியலில் கார்பன் மையப் பங்காற்றுகிறது.

இறந்த நட்சத்திரத்தின் சுற்றிலும் fullerenes எங்கு உருவாகின்றன என்பதைத் தெளிவுபடுத்துவதன் மூலம், Tc 1 பார்வைகள் அந்தப் பெரிய புதிரின் ஒரு பகுதியை கட்டுப்படுத்த உதவுகின்றன. அவை பிளானட்டரி நீபுலாக்கள் வெறும் சிதைவுப் பகுதிகள் மட்டுமல்ல, ஒழுங்கமைந்த கார்பன் மூலக்கூறுகள் தோன்றி நீடிக்கக்கூடிய செயலில் இருக்கும் இரசாயனச் சூழல்களாகவும் உள்ளன என்பதைச் சுட்டுகின்றன. இது ஆகாயகங்கையில் பொருள் எவ்வாறு மறுசுழற்சி செய்யப்படுகிறது என்ற கதையில் ஒரு முக்கியமான நுட்பப்படுத்தல்.

இந்த முடிவு Webb-ன் அறிவியல் மதிப்பையும் காட்டுகிறது; அது வெறும் கண்டுபிடிப்பு இயந்திரம் அல்ல, தொடர்ச்சி ஆய்வு செய்யும் இயந்திரமும் கூட. அதன் மிக முக்கியமான பணிகளில் சில, முந்தைய observatories ஆய்வு செய்த பொருட்களை மீண்டும் பார்த்து, நீண்டகால குழப்பங்களைத் தீர்ப்பதில் இருந்து வரும். Spitzer, பக்கிபால்கள் விண்வெளியில் இருப்பதை காட்டியது. Webb, ஒரு குறிப்பிட்ட நட்சத்திர சூழலின் உள்ளே அவை பெரும்பாலும் எங்கிருந்து வருகின்றன என்பதை இப்போது காட்டத் தொடங்குகிறது.

இந்த திட்டம் Cycle 3 JWST General Observer திட்டத்தின் கீழ் நடத்தப்பட்டது மற்றும் Canadian Space Agency, Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, மற்றும் Western University Accelerator Award ஆகியவற்றின் ஆதரவு பெற்றது. இந்த நிறுவன ஆதரவு, இத்தகைய உயர்பிரதான பிரபஞ்சக் கண்டுபிடிப்புகள் பல நேரங்களில் நீண்டகால முதலீட்டு தொடர்களை சார்ந்திருப்பதை நினைவூட்டுகிறது: 1980களில் ஆய்வுகூட இரசாயனவியல், 2010-ல் infrared astronomy, மற்றும் 2020களில் அடுத்த தலைமுறை விண்வெளி observatories.

அந்த தொடர்ச்சிதான் புதிய Tc 1 முடிவை இவ்வளவு ஈர்க்கும் ஒன்றாக மாற்றுகிறது. ஒருகாலத்தில் நேர்த்தியான ஆய்வுகூட அமைப்பாக மட்டுமே அறியப்பட்டு, பின்னர் ஒரு வானியல் அதிசயமாக மாறிய ஒரு மூலக்கூறு, இப்போது நட்சத்திர மரணம், மூலக்கூறு இணைப்பு, மற்றும் பிரபஞ்சத்தின் கார்பன் பொருளாதாரம் குறித்து இன்னும் முழுமையான கதையின் ஒரு பகுதியாகிறது. Webb அந்தக் கதையின் அழகான படங்களை மட்டும் எடுக்கவில்லை. அந்தக் கதை எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதையும் விளக்க உதவுகிறது.

இந்த செய்தி ஏன் முக்கியம்

• இந்த கண்டுபிடிப்புகள் நன்கு அறியப்பட்ட ஒரு கார்பன் மூலக்கூறை மேலும் குறிப்பிட்ட ஒரு வானியற்பியல் உருவாக்க சூழலுடன் இணைக்கின்றன.
• இவை spatial மற்றும் chemical விவரங்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் Webb, முந்தைய Spitzer காலக் கண்டுபிடிப்புகளை எவ்வாறு ஆழப்படுத்த முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன.
• இந்த வேலை, விண்வெளியில் சிக்கலான மூலக்கூறு இரசாயனவியலை ஆய்வு செய்ய பிளானட்டரி நீபுலாக்களை முக்கிய தளங்களாக வலுப்படுத்துகிறது.

இந்தக் கட்டுரை Universe Today-ன் செய்திப்பதிவை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.