اكتشف علماء الفلك مؤخراً وجود جليد مكون من ثاني أكسيد الكربون داخل السديم المعروف باسم “سديم الفراشة” في برج العقرب. هذا الاكتشاف، الذي تحقق بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يتحدى التوقعات السابقة بأن الإشعاع النجمي المكثف في مثل هذه البيئات القاسية سيدمر مثل هذه الجزيئات الحساسة. يفتح هذا الاكتشاف آفاقاً جديدة لفهم كيمياء النجوم المحتضرة وقدرة الظروف المناسبة على حماية الجزيئات.
وقد نشرت نتائج هذا البحث على منصة “أرخايف” البحثية، وهي بانتظار الخضوع للتحكيم العلمي، مما يعد خطوة هامة في فهمنا للعمليات الكيميائية التي تحدث في المراحل النهائية لتطور النجوم.
سديم الفراشة.. مختبر طبيعي فريد
تتشكل السدم الكوكبية عندما تنفد النجوم الشبيهة بالشمس وقودها، وتقوم بطرد طبقاتها الخارجية من الغاز والغبار لتشكل ما يشبه الغلاف حول النواة الساخنة. يُعتبر سديم الفراشة، الذي يمتد في السماء بقطر يبلغ 3 سنوات ضوئية، واحداً من أكثر السدم الكوكبية إثارة للاهتمام نظراً لهيكله المعقد الذي يشمل فصوصاً مزدوجة وحلقة غبارية كثيفة.
هذه الخصائص الفريدة تجعله مختبراً طبيعياً مثالياً لدراسة كيفية تكون الجزيئات وتحولها خلال المراحل المتأخرة من حياة النجوم. ويتوقع أن يكون سديم الفراشة هو المصير المرئي لشمسنا بعد حوالي 5 إلى 7 مليارات سنة من الآن.
اكتشاف الجليد الجاف بواسطة تلسكوب جيمس ويب
استخدم فريق من العلماء أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة “ميري” (MIRI) المثبتة على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي لإجراء دراسة تفصيلية للمنطقة المركزية لسديم الفراشة. ركزت الأبحاث على النجم المركزي المحاط بحلقة كثيفة من الغبار، والتي تلعب دوراً حاسماً في حماية مكونات السديم.
من خلال التحليل الطيفي الدقيق، تمكن الباحثون من تحديد وجود ثاني أكسيد الكربون في الحالة الغازية، بالإضافة إلى نمط امتصاص مميز يتوافق مع خصائص جليد ثاني أكسيد الكربون. ويمثل هذا الاكتشاف أول تأكيد مباشر لوجود جليد ثاني أكسيد الكربون في سديم كوكبي، وهو أمر مدهش نظراً لحساسية هذا النوع من الجليد للإشعاع.
ويُشار إلى أن جليد ثاني أكسيد الكربون يميل إلى التبخر بسرعة أكبر بكثير مقارنة بجليد الماء، مما يجعل استمراره في بيئة غنية بالإشعاع فوق البنفسجي أمراً غير متوقع. يثير هذا الاكتشاف تساؤلات حول الآليات التي قد تساهم في بقاء مثل هذه الجزيئات الهشة.
كيمياء غنية ومختبر طبيعي
يُعرف سديم الفراشة بثروته الكيميائية، حيث سبق أن أظهرت الدراسات وجود مركبات عضوية معقدة بداخله، مثل أيون الميثيل والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. ترتبط هذه المركبات بالغبار الكوني وتلعب دوراً في تطور الكيمياء الفضائية، مما يعزز من أهمية السديم كمختبر طبيعي فريد لدراسة أصول الجزيئات.
أشارت الأبحاث إلى أن الحلقة الغبارية الكثيفة في سديم الفراشة تعمل كدرع واقٍ، حيث تحجب أجزاء من السديم عن الإشعاع فوق البنفسجي الشديد، وهذا يوفر بيئة محمية تسمح ببقاء الجليد والجزيئات الأكثر حساسية على قيد الحياة.
كما كشفت الدراسات عن اختلافات جوهرية في نسبة ثاني أكسيد الكربون الغازي إلى الجليد مقارنة بما يُلاحظ في مناطق تكوين النجوم الشابة. وتشير هذه الاختلافات إلى وجود آليات كيميائية وفيزيائية محددة تتحكم في تكوين وتحول الجليد داخل السدم الكوكبية.
يفتح هذا الاكتشاف الباب لفهم أعمق لكيفية إسهام النجوم التي تقترب من نهاية حياتها في إثراء الوسط بين النجمي بالعناصر والجزيئات المعقدة. إن وجود جزيئات حساسة في أقسى الظروف الكونية يؤكد على ديناميكية الكيمياء الفضائية وقدرتها على مفاجأتنا باستمرار.
أما بالنسبة للخطوات المستقبلية، فسيركز العلماء على إجراء المزيد من التحليلات لطيف “ميري” لتحديد كميات جليد ثاني أكسيد الكربون وتقدير درجة حرارته بدقة أكبر. كما سيتم البحث عن تواقيع جزيئات أخرى قد تكون محفوظة في ظروف مماثلة، وذلك لفهم أوسع لمسارات الكيمياء الكونية في المراحل النهائية لتطور النجوم.