لأول مرة.. التليسكوب جيمس ويب يرصد ضوءًا غامضًا في الفضاء

رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نوعا نادرا من الضوء الصادر عن أيون الهيدروجين الثلاثي، المعروف بالرمز H3+، في اكتشاف لم يسبق تسجيله في الفضاء أو المختبرات.

ويمنح هذا الرصد العلماء أداة جديدة لدراسة الكيمياء الكونية والغازات الساخنة المحيطة بالنجوم في طور التشكل.

وجاء الاكتشاف بعد نحو 4 عقود من التنبؤ النظري بهذا النوع من الانبعاثات، الذي يعرف باسم الطيف الدوراني النقي لأيون الهيدروجين الثلاثي.

وقاد الدراسة الباحث ديفيد نيوفيلد، من جامعة جونز هوبكنز، فيما قبلت نتائجها للنشر في دورية “أستروفيزيكال جورنال ليترز”.

وصدرت الإشارة عن غاز ساخن داخل جسم “هيربيغ هارو 168″، الواقع في منطقة لتشكل النجوم على بعد نحو 2300 سنة ضوئية من الأرض.

رصد الإشارة النادرة

يتكون أيون الهيدروجين الثلاثي من ثلاث نوى هيدروجينية تتشارك إلكترونين، ويتخذ شكل مثلث متساوي الأضلاع، ما يمنحه خصائص كهربائية مميزة.

ويفتقر هذا الأيون إلى عزم ثنائي القطب الكهربائي الدائم، لذلك لا يصدر عادة إشعاعا كهرومغناطيسيا أثناء دورانه.

لكن عالمي الفيزياء الفلكية فو شي بان وتاكيشي أوكا تنبآ عام 1986 بأن الأيون قد يصدر ضوءا خافتا نتيجة تشوه طفيف يحدث أثناء دورانه.

وتؤدي قوة الطرد المركزي إلى تغيير محدود في التماثل الهندسي للأيون، ما يولد عزما كهربائيا صغيرا يسمح بحدوث انبعاثات ضوئية تعرف باسم “الانتقالات المحظورة”.

ولا يعني وصفها بالمحظورة أنها تخالف قوانين الفيزياء، بل إنها انتقالات ضعيفة لا تحدث وفق القواعد الطيفية المعتادة.

وظلت هذه الإشارة بعيدة عن الرصد نحو 40 عاما بسبب ضعفها الشديد، قبل أن يتمكن تلسكوب جيمس ويب من اكتشافها باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة “ميري”.

أسرار الجزيئات الكونية

تنشأ أجسام “هيربيغ هارو” عندما تصطدم النفاثات التي تطلقها النجوم حديثة الولادة بالغازات والغبار المحيطين بها.

ويؤدي هذا الاصطدام إلى توليد موجات صدمية تسخن الغاز إلى آلاف الدرجات، ما يجعله يتوهج ويصدر إشعاعات يمكن رصدها.

واستطاع تلسكوب جيمس ويب اختراق الغبار الكوني المحيط بمناطق تشكل النجوم بفضل قدرته على رصد الأشعة تحت الحمراء.

وحدد الباحثون 26 خطا طيفيا صادرا عن أيون الهيدروجين الثلاثي، تجاوزت قوة كل منها خمسة “سيغما” في واحدة على الأقل من منطقتي الرصد.

وسجل أقوى خط طيفي دلالة بلغت 72 سيجما، وهو مقياس إحصائي يشير إلى أن احتمال كون الإشارة ناتجة عن ضوضاء عشوائية ضئيل للغاية، وليس وحدة لقياس الشحنات الكهربائية.

وأظهرت النتائج أن انبعاثات أيون الهيدروجين الثلاثي تتبع توزيع الهيدروجين الجزيئي الساخن داخل الغاز المتأثر بموجات الصدمة.

لكن النماذج الحالية لم تتمكن من تفسير شدة الإشارة بالكامل، إذ قللت بعض النماذج تقدير الانبعاثات المرصودة بما يتراوح بين خمس وست مرات.

وقد تساعد هذه الخطوط الطيفية مستقبلا في دراسة معدلات التأين داخل الغازات الساخنة المحيطة بالنجوم الناشئة، وفهم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الفضاء.