פרודה מורכבת להפליא נמצאה בחלל החיצון

מדענים הצליחו למצוא בתוככי עננים בין-כוכביים בעלי צפיפות מועטה ביותר פרודה בעלת מבנה מורכב, מפתיע ובלתי-צפוי. התגלית תחייב שינוי בתפיסה המחשבתית שלנו לגביי תהליכים כימיים המתרחשים באזורים בגלקסיה הנראים כביכול ריקים.

מדענים הצליחו למצוא בתוככי עננים בין-כוכביים בעלי צפיפות מועטה ביותר פרודה בעלת מבנה מורכב, מפתיע ובלתי-צפוי. התגלית תחייב שינוי בתפיסה המחשבתית שלנו לגביי תהליכים כימיים המתרחשים באזורים בגלקסיה הנראים כביכול ריקים.

עננים בין-כוכביים שקופים-למחצה חדירים לקרינה על-סגולה ולקרינה קוסמית עתירות אנרגיה המסוגלות לפרק כל צורון כימי הנקרה בדרכן. אולם, קבוצת מדענים, שעיקרה מורכב מאסטרופיסיקאים ואסטרוכימאים פולניים, הצליחה לזהות בעננים אלו פרודה המורכבת ממספר אטומים גבוה ובלתי-צפוי: קטיון הדי-אצטילן. גילוייה של פרודה זו בענני גז ואבק בעלי צפיפות מועטה ביותר יוכל לתרום לפתרון חידת ספקטרוסקופיה עתיקת-יומין.

הצפיפות הקיימת בעננים בין-כוכביים שקופים-למחצה מועטה ביותר. “הדלילות של חומר בעננים אלו דומה לצפיפות המתקבלת כתוצאה מפיזור אוויר בנפח של כוס אחת בשטח של מדינה קטנה. ערך זה נמוך הרבה יותר מהואקום הטוב ביותר שניתן לייצר היום במעבדה,” מסביר אחד מהשותפים למחקר, פרופסור Robert Kołos מהמכון לכימיה פיסיקאלית באקדמיה למדעים הפולנית. אולם, מאחר והעננים הבין-כוכביים עצומים בגודלם, ונדרשות עשרות שנות אור להגיע אליהם, לפרודות הגז שבהם יש סיכוי סביר להגיב עם הקרינה החודרת דרך העננים. ספקטרוסקופיה הינה תחום המחקר המדעי הבוחן את יחסי-הגומלין שבין חומר לקרינה.

פרודות קולטות ופולטות פוטונים בעלי כמות אנרגיה מוגדרת בלבד (ועל-כן בעלי אורכי-גל מוגדרים) התואמת לפער שבין רמות האנרגיה הטיפוסיות בצורון המסוים. עקב כך, כתוצאה מיחסי-הגומלין עם גזים דלילים המצויים בעננים הבין-כוכביים, הנפוצים בגלקסיה שלנו ובגלקסיות אחרות, קרינת כוכבים המגיעה לכדור-הארץ עוברת שינויים קלים והיא חסרה אורכי-גל מסוימים – אלו שנקלטו ע”י אטומים ופרודות המצויים בחלל החיצון.

בשנות העשרים של המאה הקודמת אסטרופיסיקאים הבחינו כי הקרינה נקלטה ע”י התווך הבין-כוכבי באופן שלא ניתן להסבר ע”י נוכחותם של מרכיבים פשוטים מאוד של גז בינכוכבי, שהיו ידועים באותו הזמן. כיום, בזכות השימוש בגלי רדיו, ניתן לזהות פרודות גדולות יחסית – השיא הנוכחי הוא עבור הפרודה ציאנו-פוליאין (cyanopolyyne, HC11N) המורכבת משלושה-עשר אטומים – אולם אלו נוצרו בתוככי עננים צפופים ובלתי-שקופים המוגנים מפני קרינה מפרקת.

“התכונות האופטיות המוזרות של עננים שקופים-למחצה, יחד עם הנוכחות של מה שמכונה Diffuse Interstellar Bands (DIB), מהוות תעלומה מזה תשעים שנים. הן אפילו כונו הבעיה הבלתי-פתורה הממושכת ביותר בכל תחום הספקטרוסקופיה,” אומר פרופסור Krełowski, חוקר בעל-סמכא בתחום הספקטרוסקופיה האופטית של תווך בין-כוכבי. התגלית האחרונה אפשרה להוסיף בליעה חדשה לאוסף בליעות ה- DIB, ובה-בעת פוענח כי מקורה בקטיון הדי-אצטילן H-CC-CC-H+. “די-אצטילן הינו צורון הצפוי להיות גדול מכדי להיות נוכח בעננים שקופים-למחצה. עד היום נמצאו בעננים אלו פרודות שהכילו לא יותר משלושה אטומים בלבד: צורון הפחמן C3 וצורון המימן H3+. על-מנת להסביר כראוי את הנוכחות של קטיון הדי-אצטילן אנו נאלץ לתקן את התיאוריות האסטרוכימיות הקיימות,” מוסיף החוקר.

פרודות אסימטריות – כגון פרודת הציאנופוליאין שהוזכרה מעלה, בעלת רצף קווי של אטומי פחמן המכיל אטום מימן בקצהו האחד ואטום חנקן בקצהו השני – מסוגלות לקלוט/לפלוט גלים אלקטרומגנטיים בתחום תדירויות הרדיו. הסימטריה המבנית הגבוהה של קטיון הדי-אצטילן הופכת אותה לבלתי-נראית עבור טלסקופ רדיו, אולם תצפיות אופטיות מעודכנות מרמזות כי צורון זה מהווה מרכיב די נפוץ בתווך הבינכוכבי. הוא התגלה לא רק בשני אזורי הגלקסיה העשירים באטומי פחמן, אלא גם במידע מעובד שהגיע מעשרות אזורים אחרים.

בעקבות הגילוי של קטיון הדי-אצטילן ניתן לשער כי קיימות בליעות קרינה דלילות נוספות שמקורן בפרודות סימטריות דומות. “סביר להניח כי תעלומת ה- DIB תבוא על פתרונה בקרוב, ברובה,” מסכם פרופסור Krełowski.

הידיעה על המחקר