Ekip bu gizemi bir vakum odası, birçok lazer ve güçlü bir kozmik reaksiyon yardımıyla çözdü.
Kuiper Kuşağı ve Oort Bulutu, ara sıra buz, toz ve kayalardan oluşan galaktik kartoplarını yolumuza fırlatır: Güneş sisteminin oluşumundan kalan 4,6 milyar yıllık kalıntılar.
Bu kartopları – ya da bildiğimiz şekliyle kuyruklu yıldızlar – gökyüzünü geçtiklerinde renkli bir metamorfozdan geçerler ve birçok kuyruklu yıldızın kafaları Güneş’e yaklaştıkça daha parlak hale gelen parlak yeşil bir renge dönüşür.
Ancak garip bir şekilde, bu yeşil gölge, kuyruklu yıldızın arkasından gelen bir veya iki kuyruğa ulaşmadan kaybolur.
Gökbilimciler, bilim adamları ve kimyagerler, neredeyse bir asırdır bu gizem karşısında şaşkına döndüler. 1930’larda fizikçi Gerhard Herzberg, fenomenin güneş ışığının diatomik karbonu (aynı zamanda dikarbon veya C olarak da bilinir) yok etmesinden kaynaklandığını teorileştirdi.2), kuyruklu yıldızın kafasındaki güneş ışığı ve organik madde arasındaki etkileşimden oluşan bir kimyasal – ancak dikarbon kararlı olmadığı için bu teoriyi test etmek zor oldu.
20 Aralık 2021’de yayınlanan, UNSW Sidney liderliğindeki yeni bir çalışma Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildirileri, sonunda bu kimyasal reaksiyonu bir laboratuvarda test etmenin bir yolunu buldu – ve bunu yaparken 90 yıllık bu teorinin doğruluğunu kanıtladı.
UNSW Science’da kimya profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı Timothy Schmidt, “Dikarbonun güneş ışığı tarafından parçalanma mekanizmasını kanıtladık” diyor.
“Bu, yeşil komanın – çekirdeği çevreleyen bulanık gaz ve toz tabakasının – neden bir kuyruklu yıldız Güneş’e yaklaştıkça küçüldüğünü ve ayrıca kuyruklu yıldızın kuyruğunun neden yeşil olmadığını açıklıyor.”
Gizemin merkezindeki kilit oyuncu olan dikarbon, hem son derece reaktif hem de birçok kuyrukluyıldıza yeşil rengini vermekten sorumludur. Birbirine yapışmış iki karbon atomundan oluşur ve yalnızca yıldızlar, kuyruklu yıldızlar ve yıldızlararası ortam gibi aşırı enerjik veya düşük oksijenli ortamlarda bulunabilir.
Dikarbon, kuyruklu yıldızlar Güneş’e yaklaşana kadar yoktur. Güneş kuyruklu yıldızı ısıtmaya başlayınca buzlu çekirdekte yaşayan organik madde buharlaşarak komaya girer. Güneş ışığı daha sonra bu daha büyük organik molekülleri parçalayarak dikarbon oluşturur.
UNSW liderliğindeki ekip, kuyruklu yıldız ilerledikçe daha da yakın Güneş’e göre aşırı UV radyasyonu, son zamanlarda yarattığı dikarbon moleküllerini ‘foto ayrışma’ adı verilen bir süreçte parçalar. Bu süreç, dikarbonu çekirdekten uzaklaşmadan önce yok eder, yeşil komanın daha parlak hale gelmesine ve küçülmesine neden olur ve yeşil rengin asla kuyruğa gelmemesini sağlar.
Bu kimyasal etkileşim, Dünya’da ilk kez burada incelenmiştir.
“1930’larda birinin, bunun nasıl olduğuna dair mekanizmanın ayrıntı düzeyine kadar muhtemelen olan şey olduğunu düşünmesini inanılmaz buluyorum ve sonra 90 yıl sonra, bunu öğrendik. dır-dir neler oluyor” diyor çalışmanın baş yazarı ve eski UNSW Bilim Onurları öğrencisi Jasmin Borsovszky.
“Herzberg inanılmaz bir fizikçiydi ve 1970’lerde Nobel Kimya Ödülü’nü kazanmaya devam etti. Teorikleştirdiği şeylerden birini kanıtlayabilmek oldukça heyecan verici.”
15 yıldır dikarbon üzerinde çalışan Prof. Schmidt, bulguların hem dikarbonu hem de kuyruklu yıldızları daha iyi anlamamıza yardımcı olduğunu söylüyor.
“Dikarbon, kuyruklu yıldızın çekirdeğinde donmuş daha büyük organik moleküllerin parçalanmasından gelir – yaşamın bileşenleri olan moleküller türü” diyor.
“Ömrünü ve yıkımını anlayarak, kuyruklu yıldızlardan ne kadar organik maddenin buharlaştığını daha iyi anlayabiliriz. Bunun gibi keşifler bir gün diğer uzay gizemlerini çözmemize yardımcı olabilir.”
Başka hiçbir şeye benzemeyen bir lazer gösterisi
Bu bulmacayı çözmek için ekibin aynı galaktik kimyasal süreci Dünya üzerinde kontrollü bir ortamda yeniden yaratması gerekiyordu.
Bunu bir vakum odası, birçok lazer ve güçlü bir kozmik reaksiyon yardımıyla başardılar.
Prof. Schmidt, “Önce bir şişede saklanamayacak kadar reaktif olan bu molekülü yapmamız gerekiyordu” diyor. “Dükkanlardan satın alabileceğimiz bir şey değil.
“Bunu perkloretilen veya C olarak bilinen daha büyük bir molekül alarak yaptık.2Cl4ve klor atomlarını (Cl) yüksek güçlü bir UV lazerle patlatıyor.”
Yeni yapılmış dikarbon molekülleri, yaklaşık iki metre uzunluğundaki bir vakum odasındaki bir gaz ışını boyunca seyahat ederek gönderildi.
Ekip daha sonra dikarbona iki UV lazeri daha yöneltti: biri onu radyasyonla doldurmak, diğeri atomlarını tespit edilebilir kılmak için. Radyasyon çarpması dikarbonu parçalara ayırdı ve karbon atomlarını bir hız detektörüne fırlattı.
Ekip, hızlı hareket eden bu atomların hızını analiz ederek, karbon bağının gücünü yaklaşık 20.000’de bir olarak ölçebildi – bu, en yakın santimetreye 200 metre ölçmek gibi.
Bayan Borsovszky, deneyin karmaşıklığı nedeniyle ilk gözlemlerini yapabilmelerinin dokuz ay sürdüğünü söylüyor.
“Vazgeçmek üzereydik” diyor. “Her şeyin uzayda ve zamanda tam olarak sıralandığından emin olmak çok uzun sürdü.
“Üç lazerin hepsi görünmezdi, bu yüzden karanlıkta çok fazla bıçaklanma oldu – kelimenin tam anlamıyla.”
Prof. Schmidt, herhangi birinin bu kimyasal reaksiyonu ilk kez gözlemlediğini söylüyor.
1930’lara dayanan bir bilmeceyi çözmüş olmak son derece tatmin edici.”
Uzay gizemlerini çözme
Güneş sisteminde bilinen yaklaşık 3700 kuyruklu yıldız var, ancak milyarlarca daha olabileceğinden şüpheleniliyor. Ortalama olarak, bir kuyruklu yıldızın çekirdeği 10 kilometre genişliğindedir – ancak koması genellikle 1000 kat daha büyüktür.
Parlak kuyruklu yıldızlar, onları görecek kadar şanslı olanlar için muhteşem gösteriler sergileyebilir. Ancak geçmişte kuyruklu yıldızlar Dünya için bundan daha fazlasını yapmış olabilir – aslında, yaşamın kökeniyle ilgili teorilerden biri, kuyruklu yıldızların bir zamanlar yaşamın yapı taşlarını kapımıza kadar getirdikleridir.
Çalışmaya dahil olmayan bir UNSW astrobiyoloğu ve jeologu olan Profesör Martin van Kranendonk, “Bu heyecan verici araştırma bize yıldızlararası uzaydaki süreçlerin ne kadar karmaşık olduğunu gösteriyor” diyor.
“Erken Dünya, yüzeyine çok daha karmaşık reaksiyonların gerçekleşmesine izin vererek, farklı karbon taşıyan moleküllerin karmakarışık bir şekilde yüzeyine teslim edildiğini deneyimleyecekti.”
Kuyruklu yıldızlardaki kayıp yeşil kuyruk olayı çözüldüğüne göre, uzay kimyasında uzman olan Prof. Schmidt, diğer uzay gizemlerini çözmeye devam etmek istiyor.
Daha sonra, dağınık yıldızlararası bantları araştırmayı umuyor: yıldızlar arasında hiçbiriyle eşleşmeyen koyu çizgi desenleri. atom ya da bildiğimiz molekül.
“Düzenli yıldızlararası bantlar, çözülmemiş oldukça büyük bir gizemdir” diyor. “Dünyaya gelen ışığın neden sık sık dişlerini kopardığını bilmiyoruz.
“Bu, uzayda henüz keşfetmediğimiz devasa tuhaf şeyler envanterindeki bir gizem daha.”
Referans: Jasmin Borsovszky, Klaas Nauta, Jun Jiang, Christopher S. Hansen, Laura K. McKemmish, Robert W. Field, John F. Stanton, Scott H. Kable, “Dikarbonun Photodissociation: Nature alışılmadık bir çoklu bağı nasıl kırar”, ve Timothy W. Schmidt, 20 Aralık 2021, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
DOI: 10.1073/pnas.2113315118
