מדענים העובדים עם טלסקופ החלל האבל מצאו מולקולה מורכבת מאוד בחלל. מכונים Buckyballs, על שם ההוגה הנודע Buckminster Fuller, הם סידור מולקולרי של 60 אטומי פחמן (C60) בצורה מחוספסת של כדור כדורגל. למרות שזו לא הפעם הראשונה שהמולקולות האקזוטיות האלה אותרו בחלל, זו הפעם הראשונה שנמצאים יוני Buckyball.
הכדורים באקבי (aka Buckminsterfullerenes) נמצאו במדיום הבין-כוכבי (ISM,) החומר המפוזר והקרינה הקיימת בין מערכות סולאריות. מכיוון ש- ISM הוא סוג החומר הבסיסי שמתוכם נוצרים בסופו של דבר כוכבים וכוכבי לכת, האסטרונומים באמת מתעניינים בזה. הבנת תכני ה- ISM שופכת אור על עליית הכוכבים, כוכבי הלכת ובסופו של דבר החיים עצמם.
"האישור שלנו לג '60+ מראה עד כמה אסטרוכימיה מורכבת יכולה להגיע, אפילו בצפיפות הנמוכה ביותר, לסביבות הקרינה האולטרה-סגולות ביותר בגלקסיה. "
מרטין קורדינר, סופר ראשי, מרכז טיסת החלל גודארד
הצוות שעומד מאחורי תגלית זו פרסם את ממצאיו במכתבי כתב העת Astrophysical ב- 22 באפריל, 2019. העיתון נקרא "אישור בין כוכבים C60 + באמצעות טלסקופ החלל האבל." הסופר הראשי הוא מרטין קורדינר מהאוניברסיטה הקתולית של אמריקה, שהוצב במרכז הטיסה בחלל גודארד בארה"ב של נאס"א בגרינבלט, מרילנד.
על כדור הארץ מדענים מצאו C60 +, אך זה נדיר. הם מצאו את זה בסלעים ובמינרלים, וגם בפיח שנוצר בעקבות בעירה בטמפרטורה גבוהה. מציאת הצורה המיוננת (טעונה חשמלית) של C60 + ב- ISM מפתיעה, מכיוון שזו סביבה כל כך קשה.
C60 + בחלל מיונן על ידי כוכבים. האור האולטרה סגול מכוכבים מפשיט אלקטרון מ- C60, שמשאיר את המולקולה עם מטען חיובי. מציאת מולקולות פחמן מורכבות אלה בחלל היא צעד אחד לעבר קטלוג מלא יותר של העניין במדיום הבין-כוכבי.
החיים: המורכבות הכימית האולטימטיבית
"ההיסטוריה המפוזרת נחשבה מבחינה היסטורית לסביבה קשה וקשיחה מכדי להתרחש שפע ניכר של מולקולות גדולות", אמר סופר הראשי קורדינר בהודעה לעיתונות. "לפני גילוי C60, המולקולות הידועות ביותר בחלל היו רק 12 אטומים בגודל. אישורנו לג60+ מראה עד כמה אסטרוכימיה מורכבת יכולה להגיע, אפילו בצפיפות הנמוכה ביותר, לסביבות הקרינה האולטרה-סגולות ביותר בגלקסיה. "
"במובנים מסוימים ניתן לחשוב על החיים כעל האולטימטיבי במורכבות הכימית."
מרטין קורדינר, סופר ראשי, מרכז טיסת החלל גודארד
פחמן הוא המפתח לחיים, עד כמה שידוע לנו. זה בשפע, והוא יכול ליצור תרכובות ייחודיות ומגוונות. פחמן יכול ליצור מולקולות גדולות הנקראות פולימרים, בטמפרטורות כדור הארץ הנפוצות. פולימרים הם משפחה של מולקולות עם מגוון רחב של תכונות הממלאות תפקידים מרכזיים ברקמות חיות כמו חלבונים ו- DNA. קשה לדמיין חיים ללא פחמן.
מכיוון שהחיים מבוססים על מולקולות נושאות פחמן, מציאת מולקולות פחמן מורכבות כמו C60 + בחלל היא תגלית מסקרנת. "במובנים מסוימים ניתן לחשוב על החיים כעל האולטימטיבי במורכבות הכימית", אמר קורדינר. "הנוכחות של סי60 מדגים באופן חד משמעי רמה גבוהה של מורכבות כימית מהותית לסביבות חלל ומצביע לכיוון של סבירות חזקה למולקולות מורכבות אחרות ונושאות פחמן העולות באופן ספונטני בחלל. "
המפתח למציאת C60 + ב- ISM הוא מה שמכונים להקות בין-כוכביות מפוזרות (IDBs).
החומרים העיקריים ב- ISM הם החשודים הרגילים: מימן והליום. אבל יש הרבה מולקולות מורכבות אחרות שלא זוהו ב- ISM, והדרך היחידה למצוא אותן היא ללמוד את אור הכוכבים שעובר דרכם.
אלמנטים ותרכובות שונים ב- ISM יכולים לחסום או לספוג אורכי גל מסוימים של אור הכוכבים. בעזרת ספקטרומטריה, מדענים יכולים לפצל אור לאורכי הגל השונים שלהם ולבחון אותו. בכך הם יכולים לגלות במדויק אילו אורכי גל נעדרים, ולהסיק את הכימיקלים האחראיים.
בחוץ ב- ISM, זה יכול להיות קשה. בחוץ דפוסי הקליטה שנחשפים על ידי הספקטרומטריה מכסים טווח רחב בהרבה של אור, שחלקם שונה לחלוטין מכל שנראה על פני כדור הארץ. דפוסים אלה נקראים להקות בין-כוכביות מפוזרות, והם התגלו לראשונה בשנת 1922 על ידי האסטרונום האמריקני מרי לאה היגר.
הבעיה היא, כדי לזהות את אופי ה- DIB בחלל, יש להתאים אותו לאחד שנראה במעבדה. אך ישנם מיליוני מבנים מולקולריים שונים ו- DIBs הנלווים אליהם, ולכן ייקח חיים שלמים כדי לזהות את כולם.
"כיום ידועים יותר מ- 400 DIB, אך (מלבד המעטים המיוחסים לאחרונה ל- C60+) אף אחד מהם לא זוהה באופן סופי ", אמר קורדינר. "יחד, המראה של ה- DIB מעיד על הימצאות כמות גדולה של מולקולות עשירות בפחמן בחלל, שחלקן עשויות להשתתף בסופו של דבר בכימיה שמעוררת חיים. עם זאת, ההרכב והתכונות של חומר זה יישארו לא ידועים עד להקצאת יתר ה- DIBs. "
מדענים בילו עשרות שנים בניסיון למצוא התאמות מדויקות במעבדה לדיאטה.
כדורי הקאבי המוערכים
זה המקום אליו נכנס טלסקופ החלל האבל הנערץ.
הצוות שעומד מאחורי מחקר חדש זה השווה דפוסי ספיגה של C60 + במעבדה עם DIBs אותם האבל צפה במדיום הבין-כוכבי. עבודת DIB במעבדה נעשתה על ידי צוות אחר מאוניברסיטת באזל בשוויץ. האבל הצליח לראות את נתוני הספיגה של C60 + ממוטו במסלולו, שם אדי המים באטמוספירה של כדור הארץ אינם יכולים לחסום אותו. עם זאת הצוות היה צריך לדחוף את טלסקופ החלל מעבר למגבלות הרגישות שלו.
הגילוי של יוני Buckyball בחלל הצוות פיטר לעוד. החשיבה עוברת, אם מולקולות הפחמן המורכבות הללו קיימות שם ב- ISM, האם יש אחרות? כדי לגלות, נדרשת עבודה רבה יותר במעבדה עם מולקולות פחמן מורכבות אחרות, בכדי לזהות את ה- DIBs שלהן, כך שתוכל להתאים אותן לתצפיות עתידיות על ה- ISM.
לעת עתה, הצוות שעומד מאחורי המחקר הזה רוצה להמשיך לחפש כדורי באקי בחלל, לראות כמה הם נפוצים. מחבר הראשי קורדינר חושב כי בהתבסס על ממצאיהם עד כה C60 + נפוצה בגלקסיה.
משמעות הדבר להופעתם והתפתחותם של החיים על פני כדור הארץ ובמקומות אחרים נמצאת באוויר, אך זהו קו בירור מסקרן.
מקורות:
- הודעה לעיתונות: האבל מוצא "כדורי כדורגל חשמליים" זעירים בחלל, עוזר לפתור תעלומה בין כוכבים
- נייר מחקר: אישור C60 הבין-כוכבי + באמצעות טלסקופ החלל האבל
- כניסה לוויקיפדיה: בינונית בין כוכבים
- כניסה לוויקיפדיה: פחמן
