محاكاة حبيبات الغبار بين النجوم. حقوق الصورة: OSU. اضغط للتكبير.
قال كاتب الخيال العلمي هارلان إليسون ذات مرة أن أكثر العناصر شيوعًا في الكون هي الهيدروجين والغباء.
في حين أن الحكم لا يزال خارجًا على حجم الغباء ، فقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن الهيدروجين هو في الواقع العنصر الأكثر وفرة في الكون. عندما ينظرون من خلال مقاريبهم ، يرون الهيدروجين في السحب الهائلة من الغبار والغاز بين النجوم - خاصة في المناطق الأكثر كثافة التي تنهار لتكوين نجوم وكواكب جديدة.
لكن بقي لغز واحد: لماذا يوجد جزء كبير من هذا الهيدروجين في شكل جزيئي؟ - مع ذرتي هيدروجين مترابطتين؟ - بدلاً من شكله الذري الواحد؟ من أين أتى كل ذلك الهيدروجين الجزيئي؟ قرر باحثو جامعة ولاية أوهايو مؤخرًا محاولة اكتشاف ذلك.
اكتشفوا أن تفصيلًا صغيرًا على ما يبدو - سواء كانت أسطح حبيبات الغبار بين النجوم ناعمة أو وعرة - يمكن أن يفسر سبب وجود الكثير من الهيدروجين الجزيئي في الكون. وأبلغوا عن نتائجهم في الندوة الدولية الستين حول التحليل الطيفي الجزيئي ، التي عقدت في جامعة ولاية أوهايو.
الهيدروجين هو أبسط عنصر ذري معروف. يتكون من بروتون واحد وإلكترون واحد فقط. لقد اعتبر العلماء دائمًا وجود الهيدروجين الجزيئي عند تكوين النظريات حول مصدر جميع الجزيئات الأكبر والأكثر تفصيلاً في الكون. لكن لا أحد يستطيع أن يفسر كيف أن العديد من ذرات الهيدروجين قادرة على تكوين الجزيئات - حتى الآن.
عندما يتعلق الأمر بصنع الهيدروجين الجزيئي ، فإن السطح المضيف الميكروسكوبي المثالي هو أقل تشابهًا في تسطيح ولاية أوهايو وأكثر مثل أفق مانهاتن.
وأوضح إريك هيربست ، أستاذ الفيزياء بالجامعة المتميزة في ولاية أوهايو ، أنه لكي تمتلك ذرتان هيدروجين طاقة كافية للارتباط في المساحات الباردة للفضاء ، يجب أن يلتقيا أولاً على سطح.
على الرغم من أن العلماء اشتبهوا في أن غبار الفضاء يوفر السطح اللازم لمثل هذه التفاعلات الكيميائية ، إلا أن المحاكاة المختبرية للعملية لم تنجح أبدًا. على الأقل ، لم يعملوا جيدًا بما يكفي لشرح الوفرة الكاملة للهيدروجين الجزيئي الذي يراه العلماء في الفضاء.
انضم هيربست ، أستاذ الفيزياء والكيمياء وعلم الفلك ، إلى هيرما كوبن ، باحثة ما بعد الدكتوراه ، وكيانغ تشانغ ، طالب الدكتوراه ، في الفيزياء ، لمحاكاة أسطح الغبار المختلفة على جهاز الكمبيوتر. ثم قاموا بنمذجة حركة ذرتي هيدروجين تنهار على الأسطح المختلفة حتى وجدوا بعضهما البعض لتشكيل جزيء.
بالنظر إلى كمية الغبار التي يعتقد العلماء أنها تطفو في الفضاء ، تمكن باحثو ولاية أوهايو من محاكاة إنشاء الكمية المناسبة من الهيدروجين ، ولكن فقط على الأسطح الوعرة.
عندما يتعلق الأمر بصنع الهيدروجين الجزيئي ، فإن السطح المضيف الميكروسكوبي المثالي هو أقل تشابهًا في تسطيح ولاية أوهايو وأكثر مثل أفق مانهاتن ،؟ قال هيربست.
يبدو أن مشكلة المحاكاة السابقة هي أنهم افترضوا دائمًا وجود سطح مستو.
يفهم كوبن لماذا. "عندما تريد اختبار شيء ما ، فإن البدء بسطح مستو يكون أسرع وأسهل ،" قالت
يجب أن تعرف. إنها خبيرة في علوم السطح ، ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر شهورًا لتجميع نموذج الغبار المتعرج ، وما زالت تعمل على تحسينه. في نهاية المطاف ، سيتمكن علماء آخرون من استخدام النموذج لمحاكاة التفاعلات الكيميائية الأخرى في الفضاء.
في غضون ذلك ، يتعاون علماء ولاية أوهايو مع زملائهم في مؤسسات أخرى ينتجون ويستخدمون أسطحًا وعرة فعلية تحاكي نسيج غبار الفضاء. على الرغم من أن جزيئات غبار الفضاء الحقيقي صغيرة مثل حبيبات الرمل ، فإن هذه الأسطح الأكبر حجماً ستمكّن العلماء من اختبار ما إذا كانت مواد مختلفة تساعد في تكوين الهيدروجين الجزيئي في المختبر.
المصدر الأصلي: بيان صحفي OSU
