ناسا/معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا/سولانج في. راميريز (NExScI؛ معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)
تم التقاط هذا المنظر لمركز مدينتنا المجرية بواسطة تلسكوب سبيتزر الفضائي، والذي يوفر رؤية بالأشعة تحت الحمراء للمشهد المحموم في مركز درب التبانة ويكشف ما يكمن وراء الغبار. “الطوب” هو النقطة المظلمة الموجودة في وسط الصورة، ويمنح تلسكوب جيمس ويب الفضائي المتقدم الباحثين نظرة فاحصة.
قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار حول الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.
سي إن إن
—
لقد حيرت سحابة الغبار المعتم ذات الشكل الصندوقي الموجودة في مركز مجرتنا العلماء لفترة طويلة، كما أن الملاحظات التي تكشف عن تفاصيل جديدة حول تركيبها تعمق الغموض، وربما تحسن ما هو معروف عن كيفية تشكل النجوم.
السحابة، التي كانت تُلقب سابقًا بـ “الطوب” نظرًا لعدم إمكانية اختراقها بصريًا ومظهرها المستطيل تقييم كتلة الشمس 100.000 مرة. واستنادًا إلى فهم الباحثين الحالي لتشكل النجوم، ينبغي أن تنتج مثل هذه الفقاعة الكثيفة نجومًا جديدة ضخمة.
لكنها ليست كذلك.
الطوب غير نشط في الغالب. لم تكشف الملاحظات الأخيرة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن عدم وجود نجوم شابة مخفية.
كشفت بيانات الويب الجديدة أن الطوب ليس مصنوعًا من الغاز فقط. إنها خطوة للأمام من أول أكسيد الكربون المتجمد، أكثر بكثير مما كان متوقعًا في السابق يذاكر نشرت يوم الاثنين مجلة الفيزياء الفلكية. ويتراكم المزيد من الجليد داخل الطوب.
يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار خطيرة على كيفية تحليل العلماء للمنطقة في المستقبل. يمكن أن يؤدي وجود المزيد من جليد أول أكسيد الكربون داخل الطوب إلى تغيير جذري في كيفية دراسة الباحثين وقياسهم للسحب المظلمة في مركز درب التبانة.
وقال عالم الفلك بجامعة فلوريدا آدم جينسبيرغ: “نحن (الآن) أقرب إلى فهم ما يحدث بالضبط في الطوب وأين توجد الكتلة”. “لكننا فتحنا أسئلة أكثر مما قمنا بحلها بهذا.”
ومن بين تلك الأسئلة: لماذا وأين يتجمد أول أكسيد الكربون ويتحول إلى جليد؟
وتبقى الألغاز الأخرى المحيطة بهذه المنطقة دون إجابة: لماذا لا نرى نجومًا جديدة تتشكل؟ أليس الطوب كثيفًا كما اعتقد العلماء من قبل؟ ما هي النتوءات الغريبة والملامح الشبيهة بالخيط التي تظهر داخل الطوب؟
وقالت جينسبيرغ: “نحن بحاجة إلى إجراء مزيد من التحقيق قبل أن نتمكن من القول على وجه اليقين ما يحدث”. “أود أن أقول إننا في مرحلة توليد الفرضيات، وليس مرحلة اتخاذ القرار.”
حصل جينسبيرغ وزملاؤه الباحثون، ومن بينهم طلاب الدراسات العليا بجامعة فلوريدا، على شبكة البيانات الجديدة هذه لأول مرة في سبتمبر 2022.
لقد كانت لحظة مهمة. وباعتباره أقوى تلسكوب فضائي تم بناؤه على الإطلاق، فإنه يمكن أن يوفر معلومات غير مسبوقة عن طوب ويب. ولكن على الفور، وجد جينسبيرغ وفريقه أن البيانات تحتاج إلى الكثير من العمل. يوجه تلسكوب ويب نفسه باستخدام خريطة تحدد الاتجاه الذي يشير إليه من خلال ملاحظة الاتجاه الذي يتماشى مع النجوم المعروفة.
وقالت جينسبيرغ إن المشكلة هي أن “هناك الكثير من النجوم في وسط المجرة مما يجعل الأمر مربكًا”. لذلك، اضطر الباحثون إلى قضاء أشهر في تنظيف البيانات للتأكد من أنها تتوافق تمامًا مع خرائط السماء الموجودة.
لاحقًا، عندما نظروا إلى الطوب، وجدوا أن الصور من الويب كانت ذات لون خاطئ.
“ظهرت كل النجوم باللون الأزرق قليلاً،” جينسبيرغ إنه يدفع الباحثين لمعرفة ما إذا كان هناك أي خطأ في البيانات.
وأضاف أن المشكلة تكمن في افتراضاتهم. وقالت الدراسة إن العلماء لم يتوقعوا وجود الكثير من أول أكسيد الكربون في الثلج، وهو سبب تغير اللون.
وقالت الدكتورة ناتالي باترفيلد، العالمة المساعدة في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي والتي لم تشارك في الدراسة، إن معرفة وجود الجليد يمكن أن يكون له تأثيرات واسعة النطاق على جميع أنواع الأبحاث في مركز درب التبانة.
وقال باترفيلد إن فهم وجود جليد أول أكسيد الكربون هو جزء من أبحاثه الخاصة، بما في ذلك دراسة المستعرات الأعظم والإشعاع بين النجوم. وهذا يمكن أن يغير كيفية تقدير العلماء لكتلة جميع السحب الموجودة في مركز المجرة.
هناك العديد من الأشياء المحيرة حول جليد أول أكسيد الكربون. على سبيل المثال، المنطقة شديدة الحرارة – حوالي 60 كلفن (ناقص 351.67 درجة فهرنهايت) – بحيث يتجمد أول أكسيد الكربون عادة عند درجة حرارة 20 كلفن.
يكون الغبار الموجود داخل الطوب أكثر برودة بكثير من الغاز، مما يتسبب في تجمد أول أكسيد الكربون الموجود حول جزيئات الغبار. وقال جينسبيرغ إنه أو يمكن أن يتجمد الماء ويحتجز أول أكسيد الكربون.
الجواب مهم.
كل هذا الجليد الموجود في منطقة تشبه الطوب يمكن أن يمنح العلماء رؤى جديدة لنظامنا الشمسي، وحتى كوكبنا.
على سبيل المثال، ربما وصل الجليد والماء على الأرض إلى هنا عبر المذنبات. ولذلك، يمكن أن يساعد الباحثين على فهم مكان وجود الجليد في الكون وكيف يتشكل، ومن أين تأتي هذه المذنبات، وكيف قاموا بجمع المواد التي ترسبت بها.
اللغز الكبير هو سبب عدم تشكل النجوم داخل الطوب.
يعرف العلماء بالفعل أن النجوم الجديدة تتشكل من سحب الغبار وجزيئات الهيدروجين. لكن العلماء لا يستطيعون ملاحظة جزيئات الهيدروجين بشكل مباشرداخل الطوب – أو في أي مكان آخر في الكون – لأنها غير مرئية للتلسكوبات.
ومع ذلك، يعرف العلماء أيضًا أنه لكل جزيء هيدروجين، قد يكون هناك كمية معينة من أول أكسيد الكربون. وأول أكسيد الكربون مرئي، لذلك يمكن للعلماء قياسه كبديل لتحديد عدد جزيئات الهيدروجين الموجودة في منطقة معينة.
يستخدم الباحثون هذه الطريقة لقياس جزيئات الهيدروجينقالت جينسبيرغ: لمدة 50 عامًا.
لكنهم افترضوا دائمًا أنه غاز أول أكسيد الكربون، وليس الجليد الصلب، كما كشفت بيانات ويب. وقالت جينسبيرغ إن هذا الاكتشاف يفتح علبة جديدة تمامًا من الديدان.
أشارت جينسبيرغ إلى أنه من المهم للباحثين أن يفهموا الحالة التي يوجد بها أول أكسيد الكربون – غازًا أو مادة صلبة – للحصول على الإجابات الصحيحة.
كل معرفة جديدة عن الطوب وتركيبته توضح بشكل أفضل لماذا لا تشكل هذه السحابة المعتمة نجومًا، على الرغم من أنها – وفقًا لمعظم الحسابات – يجب أن تكون واحدة من أكثر الحاضنات النجمية نشاطًا في المجرة.
وقالت جينسبيرغ: “إنه مكان طبيعي جدًا للنجوم الجدد”. “لكننا لم نعثر على الكثير، فقط حفنة صغيرة جدًا”.
هناك بعض الإجابات المحتملة التي يهتم جينسبيرغ وغيره من الباحثين باستكشافها: قد يكون الطوب أكثر انتشارًا – وأقل إحكاما – مما كان يعتقده العلماء من قبل. أو قد يكون صغيرًا جدًا، وأيام تشكل النجوم قادمة.
قال جينسبيرغ وباترفيلد إن هذه أسئلة يمكن أن يستمر ويب في مساعدة الباحثين على الإجابة عليها.
وقال باترفيلد: “إنه تلسكوب مثير للإعجاب ومثير للإعجاب”. “أعتقد أن هذه هي النتيجة الأولى من بين العديد من النتائج الفريدة التي تم التوصل إليها من تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمركز المجرة.”
