اكتشف علماء الفلك أحد أكبر جزيئات الكربون التي تم اكتشافها على الإطلاق في الفضاء السحيق، والمعروفة باسم البيرين، داخل سحابة برج الثور الجزيئية، على بعد 430 سنة ضوئية من الأرض.

الجزيء، نوع الهيدروكربون العطري متعدد الحلقات (PAH)يحظى باهتمام كبير لأنه يوفر أدلة جديدة حول التوزيع الكربونلبنة أساسية للحياة في جميع أنحاء الكون. اكتشافنشرت في علوميسد الفجوة بين السحب بين النجوم القديمة والمواد الموجودة في نظامنا الشمسي، مما يوفر رؤى مهمة حول كيفية مساهمة الجزيئات الغنية بالكربون في تكوين الكواكب والحياة.

البيرين وأهميته في الفيزياء الفلكية

بيرينوهو جزيء يتكون من أربع حلقات كربون مندمجة، وهو أحد أكبر الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الموجودة في الفضاء ويلعب دورًا مهمًا. دورة الكربون من الكون. تعد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات واحدة من أكثر الجزيئات العضوية وفرة في الغلاف الجوي 10-25% الكربون الموجود في الوسط النجمي. إن مرونتها في مواجهة الأشعة فوق البنفسجية وقدرتها على البقاء في البيئات القاسية تجعلها علامات قيمة لدراسة دورات حياة النجوم وأصل الكربون في الكون.

وقد وجد الباحثون السيانوبريننسخة معدلة من البيرين، وذلك باستخدام تلسكوب جرين بانك في ولاية فرجينيا الغربية. وتسمح هذه التقنية للعلماء بمراقبة “بصمات الأصابع” المميزة للجزيئات أثناء انتقالها بين مستويات الطاقة المختلفة، مما يكشف عن وجودها في السحب المجرية. بريت ماكجوايروأوضح أستاذ مساعد في الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومؤلف مشارك في الدراسة أهمية الاكتشاف: “أحد الأسئلة الكبيرة في تكوين النجوم والكواكب هو مقدار الشحنة الكيميائية الموروثة من تلك السحابة الجزيئية المبكرة. العناصر الأساسية للنظام الشمسي. ما نراه هو البداية والنهاية، وهما يظهران نفس الشيء.

الفضاء القديم يربط الغيوم بنظامنا الشمسي

الكشف عن البيرين سحابة الثور الجزيئية (TMC-1) وهذا أمر مهم لأنه يُعتقد أن هذه السحابة تشبه نوع الغبار والغاز الذي سيصبح في النهاية غيومنا النظام الشمسي. النتيجة تدعم الفرضية الكربون كل شيء في نظامنا الشمسي اليوم، بما في ذلك تلك الموجودة في النيازك والمذنبات، مشتق من السحب القديمة بين النجوم. وقد تم تعزيز هذه الفكرة من خلال الاكتشاف الأخير الذي تم العثور فيه على مستويات عالية من البيرين في عينات تم جمعها من كويكب قريب من الأرض. ريوو بواسطة هايابوسا2 مهمة.

وأشار ماكغواير إلى أن “هذا هو أقوى دليل على الوراثة الجزيئية المباشرة من السحابة الباردة إلى الصخور الفعلية في النظام الشمسي”. يشير وجود البيرين في كل من سحابة TMC-1 وكويكب ريوجو إلى احتمال دمج الجزيئات الموجودة في السحب البينجمية المبكرة. الأجسام الكوكبية والكويكبات، والتي ساهمت في النهاية في التركيب الكيميائي للكواكب الشبيهة بالأرض.

اكتشاف مدهش في مكان بارد

كان اكتشاف البيرين في سحابة TMC-1 غير متوقع، حيث ترتبط الهيدروكربونات العطرية المتعددة الحلقات بشكل شائع بيئات ذات درجة حرارة عاليةحرق الوقود الأحفوري على الأرض أو موت النجوم. ال درجة حرارة في السحابة، ومع ذلك، تحجيمها للتو 10 كلفن (-263 درجة مئوية)بيئة شديدة البرودة، حيث لم يتوقع العلماء أبدًا العثور على مثل هذه الجزيئات المعقدة. وهذا يثير أسئلة جديدة حول كيفية تشكل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وبقائها في مثل هذه الظروف.

وفق اليسا كوكوقال الأستاذ المساعد في جامعة كولومبيا البريطانية والمؤلف المشارك للدراسة: “من خلال معرفة المزيد عن كيفية تشكل هذه الجزيئات وانتقالها عبر الفضاء، يمكننا معرفة المزيد عن نظامنا الشمسي والحياة فيه”. يشير هذا إلى أن التدفق العكسي للجزيئات الغنية بالكربون يمكن أن يحافظ على السفر من السحب البعيدة بين النجوم إلى مناطق تشكل النجوم والكواكب، مما يساهم في المخزون الكيميائي للأنظمة الكوكبية حديثة الولادة.

الآثار المترتبة على أصل الحياة والبحوث المستقبلية

تمثل هذه النتيجة خطوة مهمة إلى الأمام في الفهم العمليات الكيميائية سبق ذلك تكوين الكوكب. إن وجود جزيئات كبيرة من الهيدروكربونات العطرية المتعددة الحلقات، مثل البيرين في كل من السحب بين النجوم والكويكبات، يشير إلى أن هذه المركبات قد تكون منتشرة على نطاق واسع في الكون. أصل الحياة من خلال توفير المواد الأساسية المعتمدة على الكربون للكواكب في مراحلها الأولى من التطور.

يخطط فريق البحث الآن للبحث عن جزيئات PAH أكبر في السحب بين النجوم، مما قد يوفر مزيدًا من الأفكار حول كيفية تكوين الجزيئات العضوية المعقدة وتوزيعها في الفضاء. تدفع هذه النتائج إلى مزيد من البحث فيما إذا كانت البيرين والهيدروكربونات العطرية المتعددة الحلقات الأخرى قد تشكلت في بيئات أكثر برودة مثل TMC-1، أو ما إذا كانت قد تم نقلها من مناطق في الكون. عمليات الطاقة العاليةتعد المستعرات الأعظمية أو الرياح الناتجة عن النجوم المحتضرة أكثر شيوعًا.