الباحثون مع ركزنا على سحابة الثور الجزيئية-1 (TMC-1)، وهي منطقة باردة من الفضاء تولد فيها نجوم مثل الشمس. جذبت هذه المنطقة انتباه العلماء بسبب بيئتها الكيميائية الغنية بشكل غير عادي. وباستخدام التلسكوب الراديوي جرين بانك في ولاية فرجينيا الغربية، اكتشف الفريق أكثر من 100 جزيء مختلف. أكثر من أي وقت مضى تم تسجيله في سحابة بين النجوم أخرى. ونشرت النتائج في المجلة سلسلة ملحق مجلة الفيزياء الفلكية.

الملاحظات الطويلة والتقنيات الحديثة

للعمل مع TMC-1، أجرى الباحثون أكثر من 1400 ساعة من المراقبة باستخدام التلسكوب الراديوي GBT، وهو أكبر تلسكوب قابل للتوجيه في العالم، قادر على اكتشاف أضعف إشارات الراديو. أتاحت الحساسية الفريدة والنطاق الواسع من الأطوال الموجية اكتشاف الجزيئات التي يتعذر على الأجهزة الأخرى الوصول إليها. تمت معايرة البيانات الناتجة ونشرها بالكامل حتى يتمكن الباحثون في جميع أنحاء العالم من استخدامها لتحقيق اكتشافات جديدة.

يقول تشي شيويه، باحث ما بعد الدكتوراه في فريق بريت ماكغواير: “كان هذا المشروع أكبر مراجعة للأنساب الجزيئية يتم نشرها وإنتاجها للمجتمع العلمي. تفتح هذه البيانات فرصًا لدراسة المركبات العضوية التي قد يكون لها أهمية بيولوجية وتشرح العمليات الكيميائية في بداية الكون”.

تنوع الجزيئات والكيمياء العضوية

معظم المركبات الموجودة هي هيدروكربونات وجزيئات تحتوي على النيتروجين، والتي تختلف عن الجزيئات المحتوية على الأكسجين والتي توجد عادة حول النجوم المتكونة. ومن بينها، حدد الفريق عشرة جزيئات عطرية ذات هياكل تشبه الحلقة. ورغم أن حصتهم صغيرة، إلا أنهم يمثلون يعد عنصرًا مهمًا للكربون العضوي في TMC-1، وتوفير أدلة على العمليات الكيميائية التي تحدث قبل تشكيل أنظمة الكواكب.

للتعامل مع هذا الكم من المعلومات، أنشأ الباحثون نظامًا آليًا يصنف الجزيئات ويأخذ في الاعتبار المتغيرات النظائرية مثل الكربون 13 والديوتيريوم. وهذا يجعل من الممكن تقدير التوزيع النظائري للعناصر والحصول على نماذج أكثر دقة للتركيب الكيميائي للسحابة.

ويشير ماكغواير إلى أن النتائج المبكرة لهذه البيانات أدت بالفعل إلى اكتشاف جزيئات هيدروكربونية متعددة العطرية (PAH) في الفضاء، مما أدى إلى حل لغز عمره ثلاثون عامًا. كشفت الاكتشافات اللاحقة عن وجود الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات الأكبر حجمًا، مما يؤكد وجود احتياطي كبير من الكربون العضوي في المراحل الأولى من تكوين النجوم. يمكن أن تكون هذه الجزيئات بمثابة اللبنات الأساسية للمركبات العضوية المعقدة التي ستصبح فيما بعد جزءًا من الكواكب وربما سلائف الحياة.

يقول ماكغواير: “نأمل أن تكون هذه البيانات الأساس للعديد من الاكتشافات الجديدة”. “جميع البيانات متاحة للعامة حتى يتمكن الباحثون في جميع أنحاء العالم من تحليل واكتشاف جزيئات جديدة، وتوسيع معرفتنا بكيمياء الفضاء.”

معيار جديد للكيمياء بين النجوم

يوفر مسح TMC-1 نظرة ثاقبة على الظروف الكيميائية التي كانت موجودة قبل تكوين النجوم والكواكب. تتيح البيانات إمكانية تتبع تطور الجزيئات العضوية في الوسط البارد بين النجوم، وكذلك فهم المركبات التي أصبحت أساسًا للهياكل الأكثر تعقيدًا في الأنظمة الكوكبية المبكرة.

ويخلص شيويه إلى أن “هذا التعداد الجزيئي يخلق معيارًا جديدًا لدراسة كيمياء الفضاء بين النجوم”. “إنه يوضح مدى التنوع والنشاط الكيميائي الذي يمكن أن يكون حتى في الزوايا الباردة والمظلمة للكون، قبل وقت طويل من ظهور النجوم.”

لا تقدم دراسة TMC-1 للعلماء قائمة بالجزيئات فحسب، بل تقدم أيضًا صورة مفصلة لكيفية توزيع الكربون العضوي في بداية الكون.