جیمز وب مولکول‌های پیچیده جهان اولیه را رصد کرد

تلسکوپ فضایی جیمز وب مولکول‌های آلی پیچیده‌ی شکل گرفته‌ در جهان اولیه را رصد کرد.

این مواد شیمیایی در کهکشانی قرار دارند که زمانی شکل گرفته که جهان حدود ۱۰ درصد از سن فعلی خود را داشته است.

یک مطالعه جدید گزارش می‌دهد که ستاره‌شناسان قدیمی‌ترین نمونه‌های شناخته شده از مولکول‌های آلی پیچیده در جهان را کشف کرده‌اند.

بر اساس این مطالعه، این مواد شیمیایی که بسیار شبیه به موادی هستند که در مه و دود روی زمین یافت می‌شود، در یک کهکشان اولیه قرار دارند که وقتی جهان حدود ۱۰ درصد از سن کنونی خود را داشته، شکل گرفته است.

مولکول‌های مبتنی بر کربن که از نظر فنی به عنوان هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای شناخته می‌شوند، در ذخایر نفت و زغال سنگ روی زمین و همچنین در مه و دود یافت می‌شوند.

جاستین اسپیلکر(Justin Spilker)، نویسنده ارشد این مطالعه، ستاره‌شناس دانشگاه A&M تگزاس می‌گوید: مولکول‌هایی که ما پیدا کردیم موارد ساده‌ای مانند آب یا دی اکسید کربن نیستند. ما در مورد مولکول‌های بزرگ با ده‌ها یا صدها اتم صحبت می‌کنیم.

این مولکول‌های آلی پیچیده در فضا رایج بوده و اغلب به دانه‌های ریز گرد و غبار متصل هستند. اخترشناسان به بررسی آنها می‌پردازند زیرا این مولکول‌ها می‌توانند به آشکار کردن جزئیات کلیدی فعالیت در کهکشان‌ها کمک کنند. برای مثال، آنها به اثر سرعتی که در آن گازهای بین ستاره‌ای سرد می‌شوند، کمک می‌کنند. با این حال، شناسایی این مولکول‌ها در کهکشان‌های بسیار دور که زمانی که کیهان نسبتا جوان بود، وجود داشته‌اند بسیار چالش‌برانگیز بوده است، زیرا تلسکوپ‌ها از نظر حساسیت و تعداد طول‌موج‌های نوری با محدودیت مواجه بودند.

اکنون، اسپیلکر و همکارانش با استفاده از تلسکوپ فضایی جدید و فوق‌العاده قدرتمند جیمز وب ناسا، این مولکول‌ها را در کهکشانی به نام SPT۰۴۱۸-۴۷ در فاصله بیش از ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین شناسایی کرده‌اند.

اسپیلکر می‌گوید: قابل توجه است که جهان می‌تواند مولکول‌های بسیار بزرگ و پیچیده را خیلی سریع پس از مه‌بانگ بسازد.

با توجه به فاصله بسیار زیاد کهکشان SPT۰۴۱۸-۴۷، نوری که ستاره شناسان کشف کردند سفر خود را کمتر از ۱.۵ میلیارد سال پس از مه‌بانگ آغاز کرده است.

«جیمز وب» قدیمی‌ترین مولکول‌های آلی پیچیده جهان را کشف کرد

این کشف با کمک بخش از بافت فضا-زمان به نام عدسی گرانشی انجام شد. آلبرت اینشتین کشف کرد که جرم، فضا-زمان را منحرف می‌کند. یک توپ بولینگ را تصور کنید که روی یک صفحه‌ی لاستیکی نرم قرار گرفته است. این توپ لاستیک را که معادل فضا زمان است منحرف می‌کند. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، منحنی‌های فضا-زمان در اطراف شی بیشتر می‌شود و بنابراین کشش گرانشی جسم قوی‌تر است. نحوه رفتار گرانش به این معنی است که می‌تواند نور را مانند یک عدسی خم کند، بنابراین یک میدان گرانشی قدرتمند، مانند میدانی که توسط یک خوشه‌ی عظیم از کهکشان‌ها تولید می‌شود، می‌تواند مانند یک ذره‌بین غول پیکر عمل کند.

اسپیلکر گفت که رکورد قبلی قدیمی‌ترین مولکول‌های آلی پیچیده با استفاده از رصدهای تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا در طول بیش از یک روز کامل شناسایی شده بود. او گفت که در مقایسه، با استفاده از جیمز وب، ما تنها یک ساعت به این کهکشان خیره شدیم. وب واقعا جستجوی مولکول‌های آلی را بسیار آسان می‌کند.

علاوه بر این، در حالی که تلاش‌های قبلی برای شناسایی مولکول‌های آلی پیچیده در کهکشان‌های باستانی تنها می‌توانست تشخیص دهد که آیا این مواد شیمیایی وجود دارند یا خیر، تفکیک‌پذیری وب به ما این امکان را می‌دهد که جزئیات واقعی محل قرارگیری مولکول‌ها در یک کهکشان را ببینیم. در کهکشان SPT۰۴۱۸-۴۷، حضور این مولکول‌ها در سراسر کهکشان یکنواخت نیست که دلیل آن باید توضیح داده شود.

به گفته‌ی اسپیلکر، در مجموع، این یافته‌های جدید نشان می‌دهد که این امکان وجود دارد که کهکشان‌ها در طی فعالیت شدید تشکیل شوند. کهکشانی که ما مطالعه کردیم به همان اندازه پرجرم است و ستارگان آن به اندازه‌ی کهکشان راه‌شیری خودمان کربن و اکسیژن تشکیل داده‌اند، حتی اگر تنها یک دهم سن کنونی را داشته‌اند. مانند یک دانش آموز کلاس سوم که پیش از این یک حرفه‌ی کامل را گذرانده به کالج رفته است، کار حرفه‌ای انجام داده و سپس در هشت سالگی بازنشسته شده است. نتایج جدید وب نشان می‌دهد که در واقع تولید مولکول‌های واقعا پیچیده برای کهکشان‌ها سخت نیست.

علاوه بر این، دانشمندان پیش از این فکر می‌کردند که این مولکول‌های آلی پیچیده با تشکیل ستاره مرتبط هستند. با این حال، داده‌های جدید نشان داد که این فرضیه ممکن است همیشه درست نباشد. اسپیلکر و همکارانش مناطق زیادی از این مولکول‌ها یافتند اما تشکیل ستاره‌ای مشاهده نکردند و مناطق دیگر با ستاره‌های جدید در حال شکل‌گیری هیچ‌کدام از این مولکول‌ها را نداشتند.

اسپیلکر می‌گوید: یافتن این مولکول‌های بزرگ و پیچیده در کهکشان‌ها زمانی که کیهان بسیار جوان بود، یکی از آن مواردی است که بسیاری از ستاره‌شناسان امیدوار بودند و انتظار داشتند وب انجام دهد، و امیدوارم درس‌هایی که از این اولین تلاش آموختیم بتواند به همه ما کمک کند. همانطور که ما رو به جلو حرکت می‌کنیم، من مشتاق هستم که به سمت کهکشان‌های دورتر و جوان‌تر حرکت کنم. آیا می‌توانیم در نهایت کهکشانی را پیدا کنیم که زمان کافی برای تشکیل مولکول‌هایی به این بزرگی نداشته باشد؟ همچنین می‌خواهم بفهمم که چرا این مولکول‌ها در برخی از نواحی کهکشان‌ها وجود دارند و در برخی نیستند.

اسپیلکر هشدار داد که ابزار مادون قرمز میانی جیمز وب که برای به دست آمدن یافته‌های جدید از آن استفاده شده است به نظر می‌رسد در حال حاضر عملکرد رو به کاهشی دارد. ناسا تیمی از مهندسان بسیار خوب دارد که در حال حاضر در حال بررسی علت مشکل هستند. اما اگر کاهش عملکرد ادامه یابد ممکن است انجام مطالعاتی مانند این در سال آینده غیر ممکن شود.