ADVERTISEMENT
2 /3 FREE ARTICLES LEFT THIS MONTH Remaining
Chemistry matters. Join us to get the news you need.

If you have an ACS member number, please enter it here so we can link this account to your membership. (optional)

ACS values your privacy. By submitting your information, you are gaining access to C&EN and subscribing to our weekly newsletter. We use the information you provide to make your reading experience better, and we will never sell your data to third party members.

ENJOY UNLIMITED ACCES TO C&EN

Astrochemistry

العثور على أولى الجزيئات الكونية في الفضاء

مراقبة الجزيء الذي طال انتظاره يمكن أن يغير نماذج الكيمياء الفضائية

by Sam Lemonick
April 17, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 16

 

09716-scicon60-nebula-ar.jpg
Credit: Hubble/NASA/ESA/Judy Schmidt
بعد طول بحث وانتظار للجزيء، وجد العلماء HeH+ في هذا السديم الكوكبي

يمكنك الوصول إلى جميع محتوياتنا باللغة العربية هنا.

بعد حوالي 380000 عام من الانفجار الكبير ، بردت البلازما التي كانت كوننا بشكل كافٍ لتتحد النوى والإلكترونات. لتكوين أول ذرة و هي الهيليوم ، والتي سرعان ما ارتبطت مع أيونات الهيدروجين (البروتونات) لصنع أول جزيء في الكون ، هيدريد الهيليوم (HeH+).

في حين قام الكيميائيون بصنع مادة HeH+ في المختبر في وقت مبكر من عام 1925، لم يقترح العلماء أنه يمكن العثور عليها في وسط الفضاء بين النجوما الا في السبعينيات من القرن الماضي، بعد أربعة عقود، أبلغ علماء الفلك أنهم لاحظوها أخير (Nature 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1090-x). ما قد يرونه قد يغير نماذج التفاعلات الكيميائية في الفضاء.

يقول عالم الفيزياء فيليب ستانسيل من جامعة جورجيا إن الإخفاق في اكتشاف هوية HeH+ كان "مزعجًا" للعلماء. لقد كان أحد مؤلفي ورقة 2002 التي قررت أن HeH+هو أول جزيء بالكون. يقول ستانسيل انه كان مؤرقا للعلماء انه لم يكن بإمكانهم دعم نموذج السبعينيات لكيمياء الكون ببيانات تجريبية. لكن الان, يقول ستانسيل، انه بإمكانهم ذلك.

رولف غوستن وزملاؤه من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي حددوا طيفًا خطًيا خاصًا بـ HeH+ في رصد السديم الكوكبي NGC 7027 ، وهو أحد الأماكن التي يُعتقد باحتمالية وجود HeH+ فيها. إن HeH+ في السديم ليس من مخلفات سديم الكون البدائي. تتشكل السدم الكونية من نجوم منهارة تشبه في حجمها شمسنا، فتخرج طبقة من الغاز بعد أن تترك نجمًا قزمًا أبيض في مركزها. ما لاحظه فريق غوستن ان HeH+تشكل داخل تلك الطبقة.

>هناك عدة عوامل أدت إلى إعاقة الجهود السابقة لمراقبة HeH+ ، أولها الندرة النسبية. حدد الباحثون إشارة الدوران للجزيء عند 149.1 ميكرون. و إشارة الدوران لرابطة الكربون و الهيدروجين هي 149.09 ميكرون و هذا يؤدي في كثير من الأحيان إلى حجب هذه الإشارة. كما تحجبه المياه وجزيئات أخرى في الغلاف الجوي للأرض، مما يجعل الرصد الأرضي لها غير مرجحا.

لم يتم تصميم أي تلسكوبات أرضية أو فضائية لمراقبة هذا الجزء من الطيف. لذا، في عام 2016، قام الباحثون بالطيران مستعينين بمطياف على طائرة معدلة لوكالة ناسا والتي تحمل على متنها تلسكوب فوق الجزء االاكبر سماكة من طبقات الغلاف الجوي، على ارتفاع يزيد عن 12000 متر. استخدم فريق غوستن مقياس الطيف المتغاير، الذي يقارن الضوء الوارد بالضوء المرجعي ، وهي تقنية يمكن أن تزيد من الحساسية الاستشعارية. مما مكن الباحثون من التمييز بين طيف الانتقال الخطي ل HeH+ من الطيف الخطي ل C-H في بياناتهم.

09716-scicon60-plane-ar.jpg
Credit: NASA Photo/Jim Ross
حدد العلماء جزيئات HeH+ باستخدام طائرة ناسا التلسكوبية صوفيا.

"لقد كان بحثًا طويلًا" هذاما يقوله جيروم لورو، وهو عالم فيزياء قام بتطوير نماذج لكيفية تطور جزيآت HeH+ وجزيئات أخرى في الكون المبكر. ويقول إن أحد أسباب المثيرة للاهتمام لهذا الرصد هو "أن هناك تباينًا بين الكمية المتوقعة من HeH+ والكمية الموجودة". استنادًا إلى ملاحظاتهم ، قام فريق غوستن بحساب الكمية ل HeH+ وكانت أكثر بثلاثة أضعاف من المتوقع وفقا لحسابات النمذجة للتفاعلات الكيميائية في الفضاء.

يقول لورو إن عدم التطابق يشير إلى وجود مجال للتحسين في النماذج الفيزيائية الفلكية. هذا ما أكده غوستن في قوله: "أتوقع أن تتغير نماذج الكون البدائي".

ستانسيل أقل ثقة. يقول إنه وضع بالفعل خططًا مع زميل له لإعادة حساب معدلات تفاعل HeH+ في ضوء هذه النتيجة. لكنه يقول إن الكثير من الافتراضات في حسابات الباحثين والتي ربما تخفي شيئًا ما لم يفهمه العلماء تمامًا بعد. ومع ذلك ، يقول إن هذا الاكتشاف من المحتمل أن يحفز النمذجة والأعمال المختبرية الجديدة التي يمكن أن تحسن فهمنا للكيمياء في الفضاء وبداية الكون.

هذه المقالة تأتيكم بالتعاون بين C&EN , الفرع الأردني الدولي للعلوم الكيميائية من الجمعية الكيميائية الامريكية و منشورات الجمعية الكيميائية الامريكية. القصة الاصلية (باللغة الإنجليزية) يمكن ايجادها هنا.

X

Article:

This article has been sent to the following recipient:

Leave A Comment

*Required to comment