يحاول علماء الفيزياء منذ عقود البحث عن وجود الذهب في الفضاء، من خلال تحديد الأصول الكونية لأثقل العناصر في الكون. حتى أصبح هذا الأمر لعزًا يسعى العلماء لإيجاد حل له.
كيف تواجد الذهب في الفضاء؟
يعتقد العلماء أن العناصر الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم، وحتى كمية صغيرة من الليثيوم. ربما كانت موجودة في وقت مبكر بعد أن بعد الانفجار العظيم منذ 13.8 مليار سنة.
ثم أطلقت النجوم المتفجرة عناصر أثقل، مثل الحديد، اندمجت في النجوم والكواكب حديثة الولادة. لكن توزيع الذهب، وهو أثقل من الحديد، في أرجاء الكون شكّل لغزًا لعلماء الفيزياء الفلكية.
قال أنيرود باتيل. المؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة يوم الثلاثاء في مجلة “رسائل مجلة الفيزياء الفلكية “. وطالب دكتوراه في الفيزياء بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك. إنه سؤال جوهري للغاية فيما يتعلق بأصل المادة المعقدة في الكون. إنه لغز ممتع ليس له حل بعد.
مشيرًا إلى أنه في السابق، كان يرتبط الإنتاج الكوني للذهب فقط باصطدامات النجوم النيوترونية. ولكن رصد علماء الفلك تصادمًا بين نجمين نيوترونيين عام ٢٠١٧. أطلق هذا الاصطدام الكارثي تموجات في الزمكان، تُعرف باسم موجات الجاذبية. بالإضافة إلى ضوء من انفجار أشعة جاما.
كما نتج عن هذا الاصطدام، المعروف باسم ” كيلونوفا “. عناصر ثقيلة مثل الذهب والبلاتين والرصاص. وقد أطلق العلماء على “كيلونوفا ” مصانع الذهب في الفضاء.
علاوة على أن هناك اعتقادًا بأن معظم اندماجات النجوم النيوترونية حدثت فقط في مليارات السنين الماضية، لكن بيانات قديمة جمعتها تلسكوبات وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. تشير إلى أن التوهجات من النجوم المغناطيسية التي تشكلت خلال طفولة الكون ربما وفرت طريقة أخرى لتكوين الذهب.
النجوم النيوترونية
هي بقايا أنوية النجوم المنفجرة، وهي كثيفة لدرجة أن ملعقة صغيرة من مادة النجم تزن مليار طن على الأرض. أما النجوم المغناطيسية فهي نوع شديد السطوع من النجوم النيوترونية، ذات مجال مغناطيسي قوي للغاية.
ولا يزال علماء الفلك يحاولون معرفة كيفية تشكل النجوم المغناطيسية على وجه التحديد. ولكنهم يفترضون أن النجوم المغناطيسية الأولى ظهرت على الأرجح بعد النجوم الأولى مباشرة خلال حوالي 200 مليون سنة من بداية الكون. أو حوالي 13.6 مليار سنة مضت.
كيف تحدث الزلازل؟
في بعض الأحيان، تطلق النجوم المغناطيسية كمية هائلة من الإشعاع يؤدي إلى الزلازل النجمية. وعلى الأرض، تحدث الزلازل لأن نواة الأرض المنصهرة تُسبب حركة في قشرة الكوكب. وعندما يتراكم ضغط كافٍ، يُؤدي ذلك إلى حركة متقلبة، أو اهتزاز الأرض تحت قدميك. والزلازل النجمية مُشابهة لذلك.
العناصر الثقيلة
وفق تقرير شبكة CNN، الذي اطلعت عليه عالم التكنولوجيا، فإن للنجوم النيوترونية قشرة ونواة فائقة السيولة. والحركة تحت السطح تؤدي لوجود ضغط عليها، مما قد يُسبب في النهاية زلزالًا نجميًا. في النجوم المغناطيسية. تُنتج هذه الزلازل النجمية دفعات قصيرة جدًا من الأشعة السينية.
وكما هو الحال على الأرض، هناك فترات يكون فيها النجم نشطًا بشكل خاص، منتجًا مئات أو آلاف التوهجات في غضون أسابيع قليلة. مثلما يحدث زلزال قوي على الأرض من حين لآخر”.
في حين عثر الباحثون على أدلة تشير إلى أن النجم المغناطيسي يطلق مواد أثناء التوهج العملاق، لكن لم يكن لديهم تفسير مادي لإخراج كتلة النجم.
ومن المرجح أن تؤدي الانفجارات إلى تسخين مادة القشرة وقذفها بسرعات عالية، وفقًا لبحث أجراه مؤخرًا العديد من المشاركين في الدراسة الجديدة. وهنا افترض الباحثون أن الظروف الفيزيائية لهذا القذف الكتلي المتفجر كانت واعدة لإنتاج العناصر الثقيلة.
ولأن فريق البحث متشوقًا لمعرفة ما إذا كانت هناك صلة بين الإشعاع الصادر عن التوهجات المغناطيسية وتكوين العناصر الثقيلة. بحثوا عن أدلة في الأطوال الموجية للضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية.
أشعة جاما
قام العلماء بدراسة بيانات أشعة جاما من آخر وهج مغناطيسي عملاق ظهر في ديسمبر 2004، والتقطته مهمة “INTEGRAL”، أو مختبر الفيزياء الفلكية الدولي لأشعة جاما. وتشابهت أشعة جاما مع ما اقترحه الفريق حول تكوّن وتوزيع العناصر الثقيلة في وهج نجم مغناطيسي عملاق.
وأيضًا دعمت بيانات جهاز التصوير الطيفي الشمسي عالي الطاقة RHESSI، التابع لناسا نتائج الفريق.
كما استخدم فريق من العلماء تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا لرصد انفجار أشعة جاما شديد السطوع، GRB 230307A. وهو انفجار ينتج عن اندماج نجم نيوتروني إما مع ثقب أسود أو مع نجم نيوتروني آخر نادرة للغاية.
وساعدت قدرات الأشعة تحت الحمراء شديدة الحساسية لتلسكوب ويب العلماء على تحديد موطن النجمين النيوترونيين. اللذين قطعا مسافة حوالي 120,000 سنة ضوئية، أي ما يعادل تقريبًا قطر مجرة درب التبانة، قبل أن تندمج أخيرًا بعد مئات الملايين من السنين.
النجوم المغناطيسية تفسر وجود الذهب في الفضاء
قالت الدكتورة إليونورا تروجا. الأستاذة المشاركة في جامعة روما التي قادت اكتشاف الأشعة السينية المنبعثة من اصطدام النجم النيوتروني في عام 2017 . إن الأدلة السابقة لنشوء العناصر الثقيلة من حدث النجم المغناطيسي لا يمكن مقارنتها بأي حال من الأحوال بأدلة عام 2017.
مضيفة أن إنتاج الذهب من هذا النجم المغناطيسي هو تفسير محتمل لتوهج أشعة جاما الخاص به. وهو واحد من بين العديد من التفسيرات الأخرى.
وأشارت إلى أن النجوم المغناطيسية أجسام معقدة للغاية. ونظرًا لأن إنتاج الذهب قد يكون عمليةً معقدةً تتطلب ظروفًا خاصة، فمن المحتمل أن النجوم المغناطيسية تنتج كمياتٍ كبيرةً من المكونات غير المناسبة. مثل فائض الإلكترونات، إلى الخليط، مما ينتج عنه معادن خفيفة مثل الزركونيوم أو الفضة، بدلًا من الذهب أو اليورانيوم.
ويعتقد الباحثون أن التوهجات المغناطيسية العملاقة قد تكون مسؤولة عما يصل إلى 10% من العناصر الأثقل من الحديد في مجرة درب التبانة.
وفي عام ٢٠٢٧، ستطلق ناسا مهمة للفضاء لمتابعة نتائج الدراسة عبر تلسكوب أشعة جاما واسع المجال لرصد التوهجات المغناطيسية العملاقة وتحديد العناصر التي تتكون داخلها. من أجل مساعدة علماء الفلك في البحث عن مصادر محتملة أخرى للعناصر الثقيلة في جميع أنحاء الكون ومن أهمها الذهب.