JWST، مولکول کربن مهمی را در میغ اوریون کشف کرد
در چینه‌های دقیق میغ اوریون، ما به طور نهایی یک مولکول کربن مهم که تا به حال در فضای بین ستاره‌ای دیده نشده است، پیدا کرده‌ایم.
متانیوم، همچنین به عنوان کاتیون متیل (+CH3) شناخته می‌شود، یک ترکیب کربنی است که پیش از این پیش بینی شده است که در شیمی آلی فضای بین ستاره‌ای نقشی کلیدی ایفا می‌کند. اکنون، با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، دانشمندان آن را در دیسک گرد و غبار و گاز اطراف یک ستاره نوزاد شناسایی کرده‌اند و این تمرکز را تایید می‌کند.
اگرچه +CH3 به عنوان یکی از مواد اصلی برای زندگی در نظر گرفته نمی‌شود، دانشمندان معتقدند که به ساختن مولکول‌های کربنی پیچیده‌تر کمک می‌کند. از آنجایی که زندگی همانطور که می‌دانیم بر پایه کربن است، یافتن +CH3 در فضای بین ستاره‌ای پیامدهایی برای درک ما از اینکه چگونه زندگی ممکن است در سایر نقاط کهکشان پدیدار شود، دارد.
ماری-آلین مارتین-درومل، ستاره شناسی دانشگاه پاریس-ساکله فرانسه، می‌گوید: “این شناسایی نه تنها دقت فوق العاده Webb را تایید می‌کند بلکه اهمیت مرکزی +CH3 را در شیمی بین ستاره‌ای نیز تایید می‌کند.”
+CH3 یک مولکول بسیار جالب است. این با گستره وسیعی از سایر مولکول‌ها واکنش می‌دهد، اما با عنصر فراوانتر در جهان ما، هیدروژن، واکنش نمی‌دهد. این بدان معنی است که این مولکول قابلیت تبدیل شدن به یک پله میانی در راه ایجاد مولکول‌های پیچیده‌تر در محیط‌های بین ستاره‌ای را دارد – که دهه‌هاست که دانشمندان به آن به عنوان یکی از اصول اساسی شیمی کربنی یا آلی بین ستاره‌ای باور دارند.
اما در مشاهدات خارج از منظومه شمسی ظاهر نمی‌شود، به این معنی که نمی‌توانیم از حضور و نقش آن مطمئن شویم. این گونه مشاهدات بیشتر در طیف رادیوی انجام می‌شوند؛ اما +CH3 ویژگی‌های لازم برای مشاهده تلسکوپ‌های رادیوی ندارد.
اینجاست که JWST وارد صحنه می‌شود. حساسیت بسیار بالای این تلسکوپ در مادون قرمز، آن را برای بررسی محیط‌های گرد و غباری که +CH3 در آنها قرار دارد، ایده‌آل می‌کند، زیرا نور مادون قرمز می‌تواند از طریق گرد و غبار عبور کند در حالی که طول موج‌های دیگر پراکنده می‌شوند.
یک تیم تحت هدایت ستاره شناس اولیویه برنه از دانشگاه تولوز فرانسه، یک نگاه نزدیکتر به میغ اوریون را به عنوان آنچه توسط طیف سنج میانی مادون قرمز JWST ثبت شده است بررسی کرد. در آنجا، آنها خطوط روشن مبهمی را در طیف پیدا کردند که در نهایت با حضور +CH3 بهتر توضیح داده می شد.
محل این شناسایی در دیسکی از گرد و غبار و گاز است که در اطراف یک ستاره قرمز کوتوله به نام d203-506 می‌چرخد. این ویژگی رایجی در ستاره‌های جدید است؛ آنها از یک گره فشرده از مواد در یک ابر مولکولی در فضا که تحت تأثیر گرانش انباشته می‌شود، به وجود می‌آیند. هنگامی که این جسم دورانی می‌شود، مواد را اطراف خود می‌چرخاند و در دیسکی تشکیل می‌دهد که مانند آب در دوران اطراف یک لوله دور می‌چرخد.
هنگامی که ستاره شکل می‌گیرد، بقایای دیسک شروع به تشکیل سایر اشیاء می‌کنند که سیستم سیاره‌ای را تشکیل می‌دهند، مانند سیاره‌ها، سنگ‌های بزرگ، دنباله دار‌ها و ماه‌ها. منظومه شمسی ما از یک دیسک مانند این تولد گرفت؛ مطالعه دیسک‌های اطراف ستاره‌های دیگر می‌تواند به ما کمک کند تا درک کنیم که چگونه منظومه شمسی شکل گرفت و زندگی در اینجا ظاهر شد.
اما یک نکته مهم وجود دارد. دیسک پروتوپلانتاری d203-506 تحت تابش نور فرابنفش شدید از ستاره‌های بزرگ در نزدیکی قرار دارد و این فکر می‌شود یک مرحله رایج در زندگی دیسک‌های پروتوپلانتاری است، زیرا بیشتر ستاره‌ها در محله‌های ستاره‌ای شکل می‌گیرند که این ستاره‌های بزرگ رایج هستند. شواهدی که از سنگ‌ها ریزشی دریافت می‌کنیم نشان می‌دهد که منظومه شمسی ما نیز از یک مرحله مانند این عبور کرده است.
اینگونه تابش به نظر می‌رسد تأثیر ویران‌گری قابل توجهی بر مولکول‌های آلی پیچیده داشته باشد. بنابراین، درک اینکه چگونه آنها به میزان کافی برای ظهور زندگی به سر بردند، چالش‌برانگیز بوده است.
خوشبختانه، تیمی به راه‌حلی برای این مشکل رسیدند. طبق تجزیه و تحلیل آنها، نور فرابنفش تشکیل +CH3 را تسریع می‌کند. و در واقع، تابش فرابنفش به مدت زمان طولانی، به صورت کیهان‌شناسی، طول نمی‌کشد: ستارگان بزرگی که آن را انتشار می‌دهند، مدت زمان کوتاهی در حالت زندگی خود دارند و تنها چند میلیون سال زنده می‌مانند.
بنابراین، یک‌بار مولکول حاضر شد و ستارگان بزرگ ناپدید شدند، +CH3 می‌تواند در تشکیل مولکول‌های کربنی پیچیده‌تر کمک کند.
برنه می‌گوید: “این به وضوح نشان می‌دهد که تابش فرابنفش می‌تواند شیمی یک دیسک پروتوپلانتاری را به طور کامل تغییر دهد.”
وی افزود: “در واقع، ممکن است نقش بسیار حیاتی در مراحل شیمیایی اولیه ریشه‌های زندگی را با تولید +CH3 ایفا کند که ممکن است پیشتر به آن توجه کافی نشده باشد.”
سوالاتی درباره خواص این مولکول و نقش آن در شیمی بین‌ستاره‌ای باقی مانده است. به عبارت دیگر، تیم می‌گوید که پژوهش‌های آینده به این مسائل خواهند پرداخت.
این پژوهش در مجله “Nature” منتشر شده است.
