جيمس ويب يرصد ضوءاً غامضاً لأول مرة بعد 40 عاماً من التنبؤ بوجوده

حقق تلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشافاً علمياً جديداً، بعدما رصد نوعاً نادراً للغاية من الضوء الصادر عن أيون الهيدروجين الثلاثي (H3+)، لم يسبق رصده في الفضاء أو المختبرات، وذلك بعد نحو أربعة عقود من

التنبؤ النظري بإمكانية وجود هذه الانبعاثات.

ويفتح الاكتشاف آفاقاً جديدة أمام العلماء لدراسة الكيمياء الكونية وفهم طبيعة الغازات الساخنة المحيطة بالنجوم حديثة التشكّل.

ضوء نادر حيّر العلماء لأربعة عقود

وبحسب الدراسة التي قادها الباحث ديفيد نيوفيلد من جامعة جونز هوبكنز الأميركية، وقُبلت للنشر في دورية «أستروفيزيكال جورنال ليترز»، تمكّن العلماء من رصد ما يُعرف بالطيف الدوراني النقي لأيون الهيدروجين

الثلاثي.

وكان العالمان فو شي بان وتاكيشي أوكا قد تنبآ عام 1986 بإمكانية صدور هذا النوع من الإشعاع، إلا أن ضعفه الشديد حال دون اكتشافه طوال العقود الماضية.

اكتشاف على بُعد 2300 سنة ضوئية من الأرض

وجاء الرصد داخل الجسم الكوني المعروف باسم «هيربيغ هارو 168»، الواقع في منطقة لتشكّل النجوم على بُعد نحو 2300 سنة ضوئية من الأرض.

وتنشأ هذه الأجسام عندما تصطدم النفاثات المنبعثة من النجوم حديثة الولادة بالغازات والغبار المحيطين بها، مولّدة موجات صدمية تؤدي إلى تسخين الغاز إلى آلاف الدرجات وإصدار إشعاعات يمكن رصدها.

واستخدم العلماء أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة «ميري» الموجودة على تلسكوب جيمس ويب، ما أتاح الكشف عن إشارات ضوئية شديدة الضعف وسط الغبار الكوني.

كيف يصدر الضوء رغم استبعاده وفق القواعد المعتادة؟

يتكون أيون الهيدروجين الثلاثي من ثلاث نوى هيدروجينية تشترك في إلكترونين، وتتخذ شكلاً هندسياً يشبه المثلث متساوي الأضلاع.

ولا يمتلك هذا الأيون عزماً ثنائي القطب الكهربائي الدائم، ما يجعل إصدار الإشعاع أثناء دورانه غير مسموح به وفق قواعد الانتقالات الدورانية المعتادة.

لكن العلماء توقعوا أن يؤدي التشوه الطفيف في شكل الأيون أثناء دورانه إلى توليد عزم كهربائي صغير، يسمح بصدور انبعاثات ضعيفة للغاية تُعرف باسم «الانتقالات المحظورة».

ولا يعني وصف هذه الانتقالات بالمحظورة أنها تخالف قوانين الفيزياء، بل إنها نادرة وضعيفة مقارنة بالانتقالات الطيفية المعتادة.

رصد 26 خطاً طيفياً بدقة عالية

وتمكن الفريق العلمي من تحديد 26 خطاً طيفياً مرتبطاً بأيون الهيدروجين الثلاثي، تجاوزت دلالة كل منها مستوى خمسة سيغما في منطقة واحدة على الأقل من منطقتي الرصد.

وسجل أقوى خط طيفي دلالة بلغت 72 سيغما، وهو مقياس إحصائي يعكس قوة الإشارة مقارنة بمستوى الضوضاء، ما يعزز الثقة بصحة الاكتشاف.

وأظهرت النتائج أن الانبعاثات المرصودة تتوافق في توزيعها مع الهيدروجين الجزيئي الساخن الموجود في الغاز المتأثر بموجات الصدمة.

لغز علمي جديد رغم نجاح الرصد

ورغم نجاح العلماء في اكتشاف الإشارات، فإن تفسير شدة بعض الانبعاثات لا يزال يمثل تحدياً للنماذج الفيزيائية الحالية.

إذ قللت بعض النماذج المستخدمة لدراسة موجات الصدمة من تقدير شدة الإشعاع المرصود بما يتراوح بين خمس وست مرات، ما يشير إلى الحاجة لمزيد من الدراسات لفهم آليات انبعاث هذا الضوء.

نافذة جديدة لفهم كيمياء الكون

ويتوقع الباحثون أن يساعد هذا الاكتشاف مستقبلاً في قياس معدلات التأين داخل الغازات الساخنة المحيطة بالنجوم الناشئة، وفهم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في البيئات الكونية المتأثرة بموجات الصدمة.

ويمثل الرصد خطوة علمية مهمة، إذ يؤكد تنبؤات فيزيائية تعود إلى عام 1986، ويوفر وسيلة جديدة لاستكشاف العمليات الكيميائية في مناطق تشكّل النجوم.