سردترین یخ بین ستاره ای که تا به حال دیده شده است توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف شد!!

جدیدترین تلسکوپ فضایی ناسا نه تنها دید اخترشناسان را به اعماق کیهان می‌کشاند، بلکه به دمای پایین‌تری نسبت به قبل از دانشمندان رسیده است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST یا Webb)، قدرتمندترین رصدخانه فضایی تاکنون، به اعماق یک ابر مولکولی متراکم نگاه کرده و انواع غنی از یخ بین‌ستاره‌ای بکر – از جمله طیف وسیعی از مولکول‌های حیاتی برای حیات را یافته است. این یافته‌ها که در دمای سرد منفی 440 درجه فارنهایت (منفی 263 درجه سانتیگراد) دیده می‌شوند، سردترین یخ هایی هستند که تا کنون یافت شده‌اند.

کلاوس پونتوپیدان، ستاره‌شناس موسسه علمی تلسکوپ فضایی و نویسنده یک مطالعه جدید که این کار را توصیف می‌کند، در بیانیه‌ای گفت: «ما به سادگی نمی‌توانستیم این یخ ها را بدون وب مشاهده کنیم.

نمای تلسکوپ فضایی جیمز وب از ابر Chameleon I. اعتبار تصویر:  NASA, ESA, CSA, and M. Zamani (ESA/Webb); Science: M. K. McClure (Leiden Observatory), F. Sun (Steward Observatory), Z. Smith (Open University), and the Ice Age ERS Team.)

وب مکانی را مطالعه کرد که دانشمندان آن را Chameleon I می‌نامند. این مکان که در صورت فلکی جنوبی آفتاب‌پرست، حدود 500 سال نوری از زمین فاصله دارد، یکی از نزدیک‌ترین مناطق ستاره‌زایی است، با ده‌ها منطقه با ستاره‌های جوان. این منطقه متعلق به خانواده‌ای است که اخترشناسان مدت‌ها گمان می‌کردند که سوراخ‌هایی در آسمان هستند: ابرهای مولکولی تیره به قدری متراکم از گاز و غبار که نور مرئی ستاره‌های پس‌زمینه نمی‌تواند به آنها نفوذ کند.

ابرهایی مانند Chameleon I مهدکودک‌های ستاره‌ای هستند. فروپاشی آنها در طول زمان ستاره‌ها و منظومه‌های سیاره‌ای بالقوه سنگی را تشکیل می‌دهد. با این حال، ترکیب شیمیایی این سیستم‌ها و هر بلوک ساختمانی حیاتی که ممکن است در آنها وجود داشته باشد، توسط یخ‌های تعبیه‌شده در اعماق ابر مولکولی تعیین می‌شود.

اکنون، به لطف ابزار قدرتمند وب، از جمله دوربین مادون قرمز نزدیک با نفوذ عمیق آن (NIRCam)، اخترشناسان در قلب غبارآلود Chameleon I کاوش کرده‌اند و یخ‌هایی را در مراحل اولیه تکامل آن‌ها درست قبل از فروپاشی هسته ابر برای تشکیل پیش‌ستاره‌ها کشف کرده‌اند.

این تیم از نور دو ستاره پس زمینه NIR38 و J110621 برای روشن کردن Chameleon I در طول‌موج‌های فروسرخ استفاده کردند. مولکولهای مختلف ابر که در یخ ها قفل شده‌اند، نور ستاره‌ها را در طول موج های مادون قرمز متفاوت جذب می‌کنند. سپس اخترشناسان اثر انگشت‌های شیمیایی را مورد مطالعه قرار دادند که به صورت فرورفتگی در داده‌های طیفی حاصل نشان می‌داد. این داده‌ها به تیم کمک کرد تا مشخص کند چه مقدار از مولکول ها در Chameleon I وجود دارد.

“یخ‌های ابری بکر”

این تیم مجموعه مورد انتظاری از ترکیبات اصلی حیاتی را مشاهده کردند: آب، دی‌اکسیدکربن، مونوکسید کربن، متان و آمونیاک. مشاهدات همچنین نشانه‌هایی از یخ کربونیل سولفید را نشان داد که اولین اندازه‌گیری از میزان گوگرد – عنصر دیگری که حداقل برای حیات زمین مورد نیاز است – در ابرهای مولکولی وجود دارد. محققان همچنین ساده‌ترین مولکول آلی پیچیده، متانول را شناسایی کردند که گمان می‌رود شاخص روشنی از فرآیندهای شیمیایی پیچیده و اولیه است که در مراحل اولیه تشکیل ستاره و سیاره اتفاق می‌افتد.

ملیسا مک کلور، ستاره‌شناس رصدخانه لیدن در هلند و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: «این اولین باری است که محققان توانستند ترکیب یخ های به اصطلاح پیش ستاره‌ای را در نزدیکی مرکز یک ابر مولکولی مطالعه کنند.

سه ابزار مختلف روی تلسکوپ فضایی جیمز وب، مواد موجود در ابر Chameleon I را تجزیه و تحلیل کردند.

سه ابزار مختلف روی تلسکوپ فضایی جیمز وب، مواد موجود در ابر Chameleon I  را تجزیه و تحلیل کردند. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، و J. Olmsted (STScI))

ویل روشا، ستاره‌شناس دیگر در رصدخانه لیدن، در بیانیه‌ای گفت: این واقعیت که تیم متانول را شناسایی کرد نشان می‌دهد که ستارگان و سیاراتی که در نهایت در این ابر تشکیل می‌شوند “مولکول‌ها را در یک حالت شیمیایی نسبتاً پیشرفته به ارث خواهند برد.” این امر می‌تواند به این معنی باشد که وجود مولکول‌های پری بیوتیک در منظومه‌های سیاره‌ای به جای یک ویژگی منحصر به فرد منظومه شمسی ما،  نتیجه رایج تشکیل ستاره است.

علاوه بر این، متانول را می‌توان با سایر یخ‌های ساده تر ترکیب کرد و اسیدهای آمینه را تشکیل داد که بلوکهای سازنده پروتئینها هستند. این ترکیبات می‌توانند شامل گلیسین – یکی از ساده‌ترین اسیدهای آمینه باشند. در سال 2016، فضاپیمای اروپایی روزتا گلیسین را در غبار اطراف دنباله‌دار 67P/Churyumov-Gerasimenko شناسایی کرد.

چرا دانه‌های گرد و غبار و یخ‌ها برای ساخت سیارات فراخورشیدی قابل سکونت مهم هستند

ابرهای مولکولی مانند Chameleon I  به صورت مناطق پراکنده غبار و گاز متولد می‌شوند. یخ‌های حاوی مولکولهای مهم ضروری برای حیات، از جمله آخرین اکتشافات ستاره‌شناسان، بر روی سطوح دانه های غبار تشکیل می‌شوند.

همانطور که ابرها به صورت توده‌های گاز جمع می‌شوند و به سمت شکل‌گیری ستاره پیش می‌روند، این یخ‌ها بزرگ می‌شوند در حالی که لایه لایه روی دانه‌های غبار باقی می‌مانند. بسیاری از واکنش‌های شیمیایی لازم برای تشکیل مولکول‌های پیچیده مورد نیاز برای حیات، زمانی تسریع می‌یابند که روی سطح جامد مانند دانه‌های غبار به جای گازی اتفاق بیفتند. به این ترتیب، دانه‌های غبار به کاتالیزورهای حیاتی برای عناصر آلی ساده تبدیل می‌شوند تا به مولکول‌های پیچیده تبدیل شوند که در نهایت می‌توانند بلوک‌های سازنده حیات را تشکیل دهند.

علاوه بر این، زمانی که ستارگان شروع به شکل‌گیری می‌کنند و دما افزایش می‌یابد، ماهیت فرار این یخ‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا دوباره به گاز تبدیل شوند، به این ترتیب آنها در هسته‌های داغ ستاره‌ها و در نهایت در جو سیاره‌ها قرار می‌گیرند. مشاهده این یخ‌های بکر در Chameleon I  به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا سفر این ترکیبات را از اقامت بر روی دانه‌های غبار گرفته تا قرار گرفتن در هسته‌ها و جو ستارگان آینده و سیارات فراخورشیدی دنبال کنند.

با داده های وب، ستاره‌شناسان از قبل می‌دانند که تعداد زیادی از عناصر کشف شده در Chameleon I  با توجه به چگالی ابر، بسیار کمتر از آنچه هستند که دانشمندان انتظار داشتند. به عنوان مثال، محققان تنها 1٪ از گوگرد مورد انتظار، 19٪ از اکسیژن و کربن پیش بینی شده و تنها 13٪ از کل نیتروژن پیش‌بینی شده را شناسایی کرده‌اند. محققان در این مطالعه خاطرنشان کردند که بهترین توضیح این است که این عناصر ممکن است در یخهای دیگری به دام افتاده باشند که در طول‌موج‌های مشاهده شده توسط تیم نشان داده نمی شوند.

در ماه‌های آینده، این تیم قصد دارد از داده‌های وب برای محاسبه اندازه دانه‌های غبار و شکل یخ‌ها استفاده کند.

مک کلور می‌گوید: «این مشاهدات دریچه جدیدی را در مسیرهای تشکیل مولکول‌های ساده و پیچیده‌ای می‌گشاید که برای ساختن اجزای سازنده حیات مورد نیاز هستند».

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope discovers coldest interstellar ice ever seen

By Sharmila Kuthunur

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-coldest-ice