ఒక ప్రసిద్ధ అణువుకు మరింత స్పష్టమైన ఆరంభ కథ

జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్‌ను ఉపయోగించిన ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు అంతరిక్ష రసాయనశాస్త్రంలో అత్యంత గుర్తించదగిన అణువులలో ఒకటి ఎక్కడ ఏర్పడుతుందో అర్థం చేసుకునే దిశగా ఒక ప్రధాన అడుగు వేశారు. లక్ష్యం Tc 1, భూమికి సుమారు 12,400 కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో అరా నక్షత్రరాశిలో ఉన్న ఒక ప్లానెటరీ నెబ్యులా, మరియు అణువు బక్మిన్స్టర్ఫులరీన్, దీనిని “బకీబాల్” అని కూడా పిలుస్తారు.

ఈ కొత్త పరిశీలనలు Western Universityకి చెందిన ప్రొఫెసర్ Jan Cami మరియు సహచరుల నుండి వచ్చాయి. వీరు 2010లో Spitzer Space Telescope ద్వారా అంతరిక్షంలో బకీబాల్‌లను మొదటిసారి గుర్తించిన బృందంలో కూడా ఉన్నారు. Webb యొక్క Mid-Infrared Instrument, లేదా MIRI, తో బృందం ఇప్పుడు అదే వస్తువుకు తిరిగి వెళ్లి, మూలం చెప్పిన ప్రకారం నెబ్యులాకు మొదటి సవివర దృశ్యాన్ని రూపొందించింది. ఆ మరింత సమృద్ధమైన డేటా, ఆ అసాధారణ కార్బన్ నిర్మాణాల జన్మస్థలాన్ని సూచిస్తోంది.

ఇది ముఖ్యం, ఎందుకంటే బకీబాల్‌లు కేవలం ఒక శాస్త్రీయ ఆసక్తి మాత్రమే కాదు. కఠినమైన ఖగోళ-భౌతిక వాతావరణాల్లో సంక్లిష్ట అణువులు ఎలా ఏర్పడగలవో తెలిపే ఒక ప్రమాణం అవి. పరిశోధకులు అవి ఎక్కడ, ఏ పరిస్థితుల్లో ఏర్పడతాయో గుర్తించగలిగితే, కార్బన్-ఆధారిత రసాయనశాస్త్రం విశ్వమంతా ఎలా వ్యాపిస్తుందో తెలిపే విస్తృత మార్గాలను వారు మెరుగుగా అర్థం చేసుకోగలరు.

బకీబాల్‌లు ఏమిటి, శాస్త్రవేత్తలు వాటిని ఎందుకు ముఖ్యంగా చూస్తారు

బకీబాల్‌లు 60 కార్బన్ అణువులతో రూపొందిన గోళాకార అణువులు, ఇవి షట్కోణాలు మరియు పంచకోణాల నమూనాలో అమర్చబడ్డాయి. వాటి అధికారిక రసాయన పేరు C60, మరియు వాటి నిర్మాణం సాకర్ బంతి మరియు జియోడెసిక్ డోమ్ రెండింటినీ గుర్తుకు తెస్తుంది. ఈ అణువును మొదటిసారి 1985లో University of Sussexలో Sir Harry Kroto మరియు సహచరులు సంశ్లేషించారు; ఆ పని తరువాత 1996 రసాయనశాస్త్ర Nobel Prizeకి దోహదపడింది. Kroto, ఈ నిర్మాణానికి వాస్తుశిల్పి Buckminster Fuller పేరు మీద buckminsterfullerene అని పేరు పెట్టారు; ఆయన డోమ్‌లు అదే జ్యామితిని ప్రతిబింబించేవి.

ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు వాటిని అంతరిక్షంలో నిర్ధారించే చాలా ముందే, అలాంటి అణువులు విశ్వంలో విస్తృతంగా ఉండవచ్చని శాస్త్రవేత్తలు అనుమానించారు. కార్బన్ సమృద్ధిగా ఉంటుంది, మరియు ఖగోళ-భౌతిక వాతావరణాలు ఊహించని విధంగా సంక్లిష్టమైన రసాయనశాస్త్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలవు. అయినప్పటికీ, అంచనా మరియు గుర్తింపు ఒకటే కాదు. 2010 వరకు Cami మరియు సహచరులు Spitzer పరిశీలనలతో Tc 1లో బకీబాల్‌లకు ఆధారాలను నివేదించలేదు.

ఆ ఆవిష్కరణ వెంటనే ఒక కఠినమైన ప్రశ్నను తెరపైకి తీసుకొచ్చింది: ఈ అణువులు ప్రకృతిలో ఖచ్చితంగా ఎలా ఉద్భవిస్తాయి? నెబ్యులాలో ఒక అణువు కనబడటం మాత్రమే, అది ఆ వాతావరణంలో ఎక్కడ ఏర్పడింది, ఏ కిరణ క్షేత్రం దానిని ఆకృతీకరించింది, లేదా నక్షత్ర పరిణామంలో ఏ దశ అవసరమైన పరిస్థితులను సృష్టించింది అనే విషయాలను తెలియజేయదు. Webb అటువంటి ప్రశ్నలను పదును పెట్టేందుకు రూపొందించబడింది.

A Saturn V rocket accelerates off the pad. Sustained acceleration is exactly what conjures the faint quantum glow of Unruh radiation. Credit: NASA (public domain).
More in Space

వేగవృద్ధి ఖాళీ అంతరిక్షాన్ని ఎందుకు మెరిపించగలదు

Universe Today లో వచ్చిన కొత్త వివరణ Unruh వికిరణాన్ని పరిచయం చేస్తుంది. ఇది ఒక క్వాంటం ప్రభావం; ఇందులో వేగవృద్ధి చెందుతున్న పరిశీలకుడు ఖాళీగా కనిపించే అంతరిక్షంలో కూడా కణాల ఒక ఉష్ణ సముదాయాన్ని అనుభవించగలడు.

Read article

Tc 1 ఎందుకు అంత స్పష్టతనిచ్చే ప్రయోగశాల

Tc 1 ఒక ప్లానెటరీ నెబ్యులా. అంటే, ఇది ఒకప్పుడు సూర్యుడిని పోలిన ఒక మరణిస్తున్న నక్షత్రం మిగిల్చిన ప్రకాశవంతమైన అవశేషం. తన అణు ఇంధనాన్ని ఖర్చు చేసుకున్న తర్వాత, ఆ నక్షత్రం లోపలికి కూలిపోయి, తన బయటి పొరలను విసర్జించింది. ఆ వెలువడిన వాయువులు ఇప్పుడు ఒక తెల్ల బౌన్డ్వారి చుట్టూ వెలిగే పొరగా మారాయి. మూలం చెప్పిన ప్రకారం, ఈ మార్పు దశాబ్దాల వేల సంవత్సరాలపాటు సాగుతుంది; దీంతో ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు రసాయనపరంగా సమృద్ధిగా, డైనమిక్‌గా మారుతున్న వాతావరణాన్ని గమనించే దీర్ఘకాలిక అవకాశం లభిస్తుంది.

అందువల్ల Tc 1 కేవలం దృశ్యమానమైన వస్తువు మాత్రమే కాదు. నక్షత్రం మరణించిన తర్వాత అణువులు తీవ్రమైన కిరణాలకూ, మారుతున్న భౌతిక పరిస్థితులకూ ఎలా స్పందిస్తాయో అధ్యయనం చేయడానికి ఇది ఒక సహజ ప్రయోగశాల. మూలంలో పేర్కొన్న పరిశోధనా కార్యక్రమం, పెద్ద అణువులు తమ వికిరణ వాతావరణంతో ఎలా పరస్పరం చర్య చేస్తాయో అన్నదానిపై ఒక పరిమాణాత్మక అధ్యయనంగా స్పష్టంగా రూపొందించబడింది. అంటే, బృందం అక్కడ fullerenes ఉన్నాయనే విషయాన్ని మాత్రమే నిర్ధారించాలనుకోలేదు. వాటిని చుట్టుముట్టిన నెబ్యులాతో వాటి సంబంధాన్ని కూడా మ్యాప్ చేయాలనుకుంది.

Webb యొక్క ప్రయోజనం దాని సున్నితత్వం మరియు వివరాల్లో ఉంది, ముఖ్యంగా ఇన్‌ఫ్రారెడ్‌లో. Mid-Infrared Instrument, ధూళి, వాయువు, మరియు సంక్లిష్ట అణువులతో సంబంధం ఉన్న వికిరణాలను గుర్తించగలదు; వీటిని తక్కువ సామర్థ్యం ఉన్న observatories తో వివరించడం కష్టం. మెరుగైన పరికరంతో నెబ్యులాను మళ్లీ పరిశీలించడం ద్వారా బృందం గుర్తింపు దశ నుంచి సందర్భాన్ని అర్థం చేసుకునే దశకు వెళ్లగలిగింది. మూలం ప్రకారం, ఫలితం Tc 1లో బకీబాల్‌ల ఆవిర్భావాన్ని సూచిస్తోంది.

Webb యుగంలో అంతరిక్ష రసాయనశాస్త్రం గురించి ఇది ఏమి చెబుతోంది

ఈ ఫలితానికి ఉన్న విస్తృత ప్రాముఖ్యత ఒక్క అణువుకే పరిమితం కాదు. ఖగోళ శాస్త్రం ఇప్పుడు నక్షత్రాలు, గెలాక్సీల గురించి మాత్రమే కాకుండా రసాయనశాస్త్రం గురించి కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది. సరళమైన అణువులు ఎలా సంక్లిష్ట సమ్మేళనాలుగా మారతాయో, ఆ సమ్మేళనాలు ఎలా నిలిచి ఉంటాయో, ఒక తరానికి చెందిన నక్షత్రాల ద్వారా ప్రాసెస్ అయిన పదార్థం తరువాతి తరానికి ఎలా బీజం వేస్తుందో పరిశోధకులు తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నారు. కార్బన్-ఆధారిత అణువులు ప్రత్యేకంగా ముఖ్యం, ఎందుకంటే కార్బన్ గ్రహాలు, వాయుమండలాలు, మరియు జీవ సంబంధిత ప్రాథమిక పదార్థాల రసాయనశాస్త్రంలో కేంద్ర పాత్ర పోషిస్తుంది.

మరణించిన నక్షత్రం చుట్టూ fullerenes ఎక్కడ ఏర్పడతాయో స్పష్టంగా చెప్పడం ద్వారా Tc 1 పరిశీలనలు ఆ పెద్ద పజిల్‌లోని ఒక భాగాన్ని పరిమితం చేయడంలో సహాయపడుతున్నాయి. అవి ప్లానెటరీ నెబ్యులాలు కేవలం అవశేషాల క్షేత్రాలు మాత్రమే కాక, నిర్మిత కార్బన్ అణువులు ఉద్భవించి కొనసాగగల చురుకైన రసాయన వాతావరణాలు కూడా అని సూచిస్తున్నాయి. ఇది గెలాక్సీ అంతటా పదార్థం ఎలా పునర్వినియోగం అవుతుందనే కథలో ఒక ముఖ్యమైన సవరణ.

ఈ ఫలితం Webb యొక్క శాస్త్రీయ విలువను కూడా చూపిస్తోంది, అది కేవలం ఒక discovery machine మాత్రమే కాదు, follow-up machine కూడా. దాని అత్యంత ముఖ్యమైన పనిలో కొంత భాగం, ముందరి observatories అధ్యయనం చేసిన వస్తువులను తిరిగి సందర్శించి, దీర్ఘకాలిక అనిశ్చితులను పరిష్కరించడం ద్వారా వస్తుంది. Spitzer, బకీబాల్‌లు అంతరిక్షంలో ఉన్నాయని చూపింది. Webb, ఇప్పుడు ఒక నిర్దిష్ట నక్షత్ర వాతావరణంలో అవి ఎక్కడి నుంచి వస్తున్నాయో చూపడం మొదలు పెడుతోంది.

ఈ ప్రాజెక్టు Cycle 3 JWST General Observer program కింద నిర్వహించబడింది మరియు Canadian Space Agency, Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, అలాగే Western University Accelerator Award మద్దతు ఇచ్చాయి. ఈ సంస్థాగత మద్దతు, ఇలాంటి ప్రముఖ ఖగోళ ఆవిష్కరణలు తరచుగా దీర్ఘకాలిక పెట్టుబడి శ్రేణులపై ఆధారపడతాయని గుర్తుచేస్తుంది: 1980లలో ప్రయోగశాల రసాయనశాస్త్రం, 2010లో ఇన్‌ఫ్రారెడ్ ఖగోళ శాస్త్రం, మరియు 2020లలో తదుపరి తరం అంతరిక్ష observatories.

అదే కొనసాగింపు కొత్త Tc 1 ఫలితాన్ని అంత ఆకర్షణీయంగా చేస్తుంది. ఒకప్పుడు ప్రధానంగా ఒక సొగసైన ప్రయోగశాల నిర్మాణంగా తెలిసిన, తరువాత ఒక ఖగోళ ఆశ్చర్యంగా మారిన అణువు, ఇప్పుడు నక్షత్ర మరణం, అణు సమ్మేళనం, మరియు విశ్వం యొక్క కార్బన్ ఆర్థిక వ్యవస్థ గురించిన మరింత సమగ్ర కథలో భాగమవుతోంది. Webb ఆ కథకు మరింత అందమైన చిత్రాలు మాత్రమే తీయడం లేదు. ఆ కథ ఎలా పనిచేస్తుందో వివరించడంలో కూడా సహాయపడుతోంది.

ఈ కథ ఎందుకు ముఖ్యం

  • ఈ కనుగొన్న విషయాలు ఒక ప్రసిద్ధ కార్బన్ అణువును మరింత నిర్దిష్ట ఖగోళ-భౌతిక ఆవిర్భావ వాతావరణంతో కలుపుతున్నాయి.
  • ఇవి Webb, స్థలిక మరియు రసాయన వివరాలను జోడించడం ద్వారా మునుపటి Spitzer-యుగ కనుగొన్న విషయాలను ఎలా లోతుగా చేయగలదో చూపిస్తున్నాయి.
  • ఈ పని అంతరిక్షంలో సంక్లిష్ట అణు రసాయనశాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ప్లానెటరీ నెబ్యులాలను కీలక ప్రదేశాలుగా బలోపేతం చేస్తోంది.

ఈ వ్యాసం Universe Today యొక్క నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.

This artist's illustration shows a supermassive black hole (SMBH) tearing apart a star that got too close in a tidal disruption event. These events flare brightly, making otherwise invisible black holes visible. Astrophysicists want to find more of these events across cosmic time so they can understand how SMBH have become so massive. The upcoming Nancy Grace Roman Space Telescope will find many more of them. Image Credit: NASA, Ralf Crawford (STScI)
More in Space

Roman Space Telescope నక్షత్రాల వినాశనం ద్వారా ప్రాచీన బ్లాక్ హోల్స్‌ను బయటపెట్టవచ్చు

NASA యొక్క Nancy Grace Roman Space Telescope, cosmic time అంతటా అనేక tidal disruption events‌ను గుర్తించగలదని, దీని ద్వారా ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు తక్కువ-భారీ supermassive black holes వృద్ధిని ట్రాక్ చేయగలరని కొత్త పరిశోధన సూచిస్తోంది.

Read article

Originally published on universetoday.com