رصد غبار أول مليار سنة من عمر الكون.. كيف اكتشف "ويب" بصمته؟

لأول مرة، لاحظ تلسكوب جيمس ويب الفضائي، البصمة الكيميائية لحبيبات الغبار الغنية بالكربون في بدايات الكون.

• لأول مرة.. جيمس ويب يرصد انفجارا مذهلا لنجمين
  

ولوحظت إشارات رصد مماثلة في الكون الأكثر حداثة، ونُسبت إلى جزيئات معقدة قائمة على الكربون تُعرف باسم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، ومع ذلك، فمن غير المحتمل أن تكون الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات قد تطورت خلال المليار سنة الأولى من الزمن الكوني.

ويقول الفريق البحثي الدولي، الذي يترأسه باحثون من جامعة كامبريدج، إن "ويب" ربما يكون قد لاحظ نوعا مختلفا من الجزيئات المعتمدة على الكربون، وربما تكون حبيبات الجرافيت الصغيرة أو الألماس التي تنتجها أقدم النجوم أو المستعرات الأعظمية، وتم نشر نتائجهم، التي تشير إلى أن المجرات الوليدة في الكون المبكر تطورت بشكل أسرع بكثير مما كان متوقعا، في مجلة "نيتشر".

ويوضح الباحثون في تقرير نشره الأربعاء الموقع الرسمي لجامعة كامبريدج، أن المساحات التي تبدو فارغة في كوننا ليست في الواقع فارغة على الإطلاق، لكنها مليئة بسحب الغاز والغبار الكوني، ويتكون هذا الغبار من حبيبات مختلفة الأحجام والتركيبات التي يتم تشكيلها وإخراجها في الفضاء بعدة طرق، بما في ذلك أحداث المستعر الأعظم (انفجارات المرحلة الأخيرة في حياة النجوم).

وهذه المادة ضرورية لتطور الكون، حيث تشكل سحب الغبار في نهاية المطاف أماكن ولادة النجوم والكواكب الجديدة، ومع ذلك، فإن الغبار يمتص الضوء النجمي عند أطوال موجية معينة، مما يجعل بعض مناطق الفضاء صعبة الملاحظة.

والجانب الإيجابي هو أن جزيئات معينة سوف تمتص باستمرار أو تتفاعل مع أطوال موجية معينة من الضوء، وهذا يعني أنه يمكن لعلماء الفلك الحصول على معلومات حول تكوين الغبار الكوني من خلال مراقبة الأطوال الموجية للضوء الذي يحجبه.

واستخدم فريق علماء الفلك بقيادة باحثي جامعة كامبريدج هذه التقنية، جنبا إلى جنب مع حساسية تلسكوب ويب غير العادية، للكشف عن وجود حبيبات غبار غنية بالكربون بعد مليار سنة فقط من ولادة الكون.

ويقول يوريس ويتستوك من معهد كافلي في كامبريدج والباحث الرئيسي: "يمكن أن تكون حبيبات الغبار الغنية بالكربون فعالة بشكل خاص في امتصاص الضوء فوق البنفسجي بطول موجي يقارب 217.5 نانومتر، والذي لاحظناه لأول مرة بشكل مباشر في أطياف المجرات المبكرة جدًا".

وتمت ملاحظة هذه الميزة التي يبلغ قطرها 217.5 نانومتر سابقا في الكون الأكثر حداثة والمحلية، بما في ذلك داخل مجرتنا درب التبانة، ونُسبت إلى نوعين مختلفين من الجزيئات القائمة على الكربون، وهما الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) أو الحبوب الجرافيتية بحجم النانو.

ووفقًا لمعظم النماذج، يجب أن يستغرق الأمر عدة مئات الملايين من السنين قبل تكوين الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، لذلك سيكون من المفاجئ أن يكون الفريق قد لاحظ التوقيع الكيميائي للجزيئات التي لم يكن يجب أن تتشكل بعد، ومع ذلك، وفقًا للباحثين، فإن هذه النتيجة هي أول إشارة مباشرة وأبعدها لحبوب الغبار الغنية بالكربون.

ويقول روبرتو مايولينو الباحث المشارك بالدراسة إن: "هذا الاكتشاف أصبح ممكنًا بفضل التحسن غير المسبوق في الحساسية في التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة بواسطة تسلكوب (ويب)، وبالتحديد مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec)، فالزيادة في الحساسية التي يوفرها ويب تعادل ، في الظاهر ، تلسكوب جاليليو الذي يبلغ قطره 37 ملمًا، مضافا له تلسكوب كبير جدًا بطول 8 أمتار".