یافتن اولین مولکول عالم پس از چند دهه جست وجو - وبلاگ پر زرق و برق

به گزارش وبلاگ پر زرق و برق، پس از چند دهه جست وجو اخترشناسان در نهایت پیروز به یافتن اولین مولکول عالم شدند. اخترشناسان با یاری تلسکوپ هوایی SOFIA پیروز به آشکارسازی این مولکول که هلیوم هیدرید نام دارد شدند. مولکولی که نقش مهمی در تکامل شیمیایی عالم داشته است.

عالم در ابتدای شکل گیری سوپی جوشان از ماده و تابش بود که دمای شدید آن اجازه شکل گیری اتم ها و مولکول ها را نمی داد. تا این که با گذشت زمان و پس از 380 هزار سال از انفجار بزرگ یا مهبانگ دمای عالم به اندازه ای کم شد تا امکان شکل گیری اولین اتم ها ایجاد گردد.

در آن موقع بیشتر عالم از ساده ترین عناصر شیمیایی، یعنی هیدروژن و هلیوم، تشکیل شده بود. بنابراین طبیعی است که اولین مولکول عالم از ترکیب این دو عنصر شکل گرفته باشد. مولکولی که هلیوم هیدرید نام دارد. اما نکته اصلی در داستان این است که هلیوم جزء عناصر نجیب است و به راحتی با عناصر دیگر ترکیب نمی گردد، مگر در شرایط خاص.

با این که هلیوم هیدرید شکل گرفته در دوران ابتدایی عالم عمر چندانی نداشته اما نقش کوتاه و مهمی در تکامل شیمیایی عالم ایفا نموده است. واپاشی هلیوم هیدرید باعث افزایش مولکول هیدروژن (H2) در عالم شده است. هیدروژن خود سنگ بنای اصلی ستاره هاست. ستاره ها نیز در نهایت در فرآیند همجوشی هسته ای و انفجارهای ابرنواختری عناصر شیمیایی دیگر عالم را ایجاد نموده اند.

با توجه به اهمیت مولکول هلیوم هیدرید در درک تکامل شیمیایی عالم اخترشناسان سالیان زیادی را صرف کوشش برای یافتن آن در فضا کردند. این مولکول برای اولین بار و در سال 1925 در آزمایشگاه فراوری شد. اما با توجه به ناپایداری هلیوم هیدرید یافتن آن در فضا کار آسانی نبود. از دهه 1970 میلادی کوشش ها برای ثبت این مولکول در فضا شروع شد که تا همین چندی پیش نتیجه ای در پی نداشت.

یکی از مکان های مناسب برای شکل گیری این مولکول سحابی های سیاره نما است. سحابی هایی که در اواخر عمر ستاره های خورشیدمانند شکل می گیرند. چنین ستارهایی در مراحل پایانی زندگی شان لایه های بیرونی خود را به بیرون پرتاب می نمایند و خود تبدیل به کوتوله سفید می شوند. در چنین شرایطی و بر اثر فعل و انفعالات بین کوتوله سفید و گاز پیرامون آن شرایط برای شکل گیری هلیوم هیدرید مهیا می گردد.

اخترشناسان برای آشکارسازی اولین مولکول عالم به سراغ سحابی سیاره نمای NGC 7027 رفتند و آن را با تلسکوپ هوایی SOFIA در طول موج فروسرخ رصد کردند. کوتوله سفید مرکز این سحابی به تازگی و تنها 600 سال پیش شکل گرفته است و هنوز دمای بالایی دارد. تابش فرابنفش این کوتوله سفید شرایطی را ایجاد می نماید که شکل گیری هلیوم هیدرید در آن امکان پذیر است.

در نهایت ماجرا همان گونه رخ داد که اخترشناسان احتمال آن را می دادند و هلیوم هیدرید برای اولین بار در فضا آشکار شد.

رصدخانه هوایی فروسرخ SOFIA نقش مهمی در این کشف ایفا نموده است. تلسکوپ 106 اینچی سوفیا درون یک هواپیمای بوئینگ 747SP اصلاح شده قرار گرفته است. تلسکوپ سوفیا با یاری این هواپیما در ارتفاعات بالا پرواز می نماید تا از لایه های پایین جو که اجازه عبور طول موج فروسرخ را نمی دهند گذر کند.

اکنون و با یافتن هلیوم هیدرید در فضا اخترشناسان تا حدودی از صحت اطلاعات شان درباره تکامل شیمیایی دوران اولیه عالم مطممئن شدند.

عکس کاور: تصویری از سحابی سیاره نمای NGC 7027 و بخشی از طیف که وجود هلیوم هیدرید را نشان می دهد.

Credit: Composition: NIESYTO design; Image NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center / Caltech) and NASA / ESA; Spectrum: Rolf Güsten / MPIfR (Nature, April 18, 2019)

منبع: Sky & Telescope