لأول مرة يتمكن العلماء من تكوين حلقة مستقرة من الكربون النقي!

توصل العلماء إلى أنه يمكن لذرات الكربون في الجزيء أن تترتب في عدد من التكوينات المختلفة، فعندما تُكَون ذرة كربون روابط مع ثلاث ذرات كربون أخرى يتكون الجرافيت اللين نسبيًا، وإذا أضفنا ذرة كربون أخرى، يتكون أحد أصلب المعادن المعروفة وهو الماس، أما إذا رتبنا 60 ذرة كربون على شكل كرة قدم نحصل على الفُليرينات وهي أحد أول الجزيئات النانوية المكتشفة.

ولكن ماذا إذا حاولنا تكوين حلقة من ذرات الكربون، حيث ترتبط فيها كل ذرة كربون بذرتين أخرتين فقط؟ هذه المعضلة حيرت العلماء لأكثر من 50 عامًا، وكانت أفضل محاولتهم هو الحصول على حلقة كربونية غازية، والتي تبددت بسرعة.

ولكن الآن، ولأول مرة تمكن باحثون من جامعة أكسفورد ومنظمة IBM للبحث العلمي من ابتكار حلقة مستقرة من الكربون النقي.

هذه الحلقة الكربونية والتي تسمي سيكلو كربون، تتكون من 18 ذرة كربون، وتعد أصغر سيكلو كربون مستقر حراريًا، والصورة في أول المقال هى صورة للحلقة أُلتقطت باستخدام تقنيات الفحص المجهري المتقدمة.

حتى الآن، أشارت الأبحاث التي أجريت على هيكل الحلقة الكربونية إلى أنها تعمل كأشباه موصلات، مما يُتيح إمكانية استخدامها في مجال صناعة الإلكترونيات، وكذلك يمكن من خلالها الحصول على المواد الغنية بالكربون.

لتحقيق هذا الإنجاز الرائع، بدأ العلماء بتوليف أكسيد السيكلوكربون الثلاثي C₂₄O₆، هذا هو ذرات الكربون الـ 18مرتبطة بستة جزيئات من أول أكسيد الكربون، كل جزيئان من جزيئات أول أكسيد الكربون مجتمعان في كل من الزوايا الثلاث للمثلث.

ثم قاموا بنقل هذا الهيكل إلى صفيحة من النحاس على سطحها طبقة من كلوريد الصوديوم مبردة في حجرة مفرغة إلى ما فوق الصفر المطلق. هذا يوفر سطح خامل يحافظ على استقرار الهيكل.

بعد ذلك، وباستخدام مجهر القوة الذرية atomic force microscope، قام الفريق بإخراج جزيئات أول أكسيد الكربون من الهيكل تاركًا ذرات الكربون في الحلقة فقط.

بالطبع العملية أصعب بكثير مما تبدو عليه، لم يتمكن العلماء دائمًا من إخراج كل جزيئات أول أكسيد الكربون دون انهيار هيكل الحلقة، لذلك وفي كثير من الحالات، حصل العلماء بدلاً من ذلك على جزيئات أخرى مثل C₂₂O₄ و C₂₀O₂ (انظر الصورة أعلاه).

ماذا الآن؟ حسنا، هذا لا يزال غير واضح قليلا. ستحتاج عملية بناء السيكلوكربونات إلى التحسين من أجل الحصول على إنتاج أكبر، ففي الوقت الحالي، يمكن بناء حلقة كربونية واحدة فقط في نفس الوقت، لذلك يخطط الفريق لإيجاد طرق أكثر فعالية لبناء مركبات سيكلوكربونية متعددة في وقت واحد.

بعد أن تمكن العلماء من إنتاج حلقة كربونية مستقرة، يسعى العلماء الآن إلى دراسة تطبيقاتها وإمكانية استخدامها كأشباه موصلات في صناعة الإلكترونيات، أو استكشاف خواص جديدة للحلقة، واستخدامها كوحدة بناء، لبناء هياكل أكثر تعقيدًا.

المصدر: ScienceAlert

الكون يزداد حجمه كل لحظة، وتتمدد المسافات بين المجرات مثلما يحدث للعجين في الفرن. ولكن السؤال الأهم هنا، ما هو معدل توسع الكون؟ ولأن هابل والتلسكوبات الأخرى تم توجيهها للعثور على الإجابة، فأنهم قد أثاروا فرقًا مثيرًا بين ما يتوقعه العلماء وما ترصده تلك التلسكوبات.

يقول علماء الفلك العاملون بتلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا أنهم تقدموا خطوة مهمة في الكشف عن التناقض بين الطريقتين الرئيسيتين في لقياس معدل توسع الكون. وتبين الدراسة الأخيرة أننا بحاجة إلى نظريات جديدة لشرح القوى التي شكلت الكون.

تشير قياسات هابل إلى أن معدل توسع الكون الحديث أكبر مما كان متوقعًا، وذلك استنادًا إلى كيفية نشأة الكون قبل 13 مليار عام. هذه القياسات تأتي من القمر الصناعي بلانك (Planck satellite) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. هذا التناقض تم تعريفه في الأوراق البحثية في السنوات الماضية، ولكن لم يكن واضحًا إن ما كان الاختلاف في تقنيات القياس هي السبب أم بعض الفروق في القيم المقاسة.

وقد تطورت دقة قياسات هابل خلال هذا العام. وهذه القياسات الأكثر دقة تجبرنا على اكتشاف فيزياء جديدة قد تكون ضرورية لشرح هذا التناقض.

ويقول آدم ريس، الحائز على جائزة نوبل في معهد مراصد علوم الفضاء:

“إن الاختلاف بين الكون المبكر والكون الحديث قد يكون أكثر التطورات الأخيرة في علم الكونيات منذ عقود، وقد كان هذا الاختلاف صغيرًا فيما مضى، إلا أنه ظل ينمو حتى وصل إلى نقطة لا يمكن استبعادها باعتبارها مجرد صدفة. هذا التفاوت لا يمكن أبدًا أن يحدث عن طريق الصدفة.”

يستخدم العلماء ما يسمى سلم المسافات الكونية (Cosmic distance ladder) لتحديد مكان وجود الأشياء في الكون. تعتمد هذه الطريقة على اجراء قياسات دقيقة للمجرات القريبة ثم الانتقال إلى مجرات أبعد وأبعد، وذلك باستخدام نجومها كمعلم ميليّ. يستخدم الفلكيون هذه القيم، بالإضافة إلى قياسات أخرى لضوء المجرات المحمر أثناء مرورها عبر الكون المتمدد، لحساب مدى سرعة توسع الكون مع الزمن، وهي قيمة تعرف باسم ثابت هابل. ويعمل العلماء وعلى رأسهم البروفيسور آدم رييس (Adam G. Ries) على السعي من أجل تحسين قيمة هذا الثابت.

في هذه الدراسة الجديدة، استخدم علماء الفلك تلسكوب هابل لمراقبة 70 من النجوم النابضة، والتي تسمى (متغير قيفاوي-Cepheids)، بداخل سحابة ماجلان الكبرى. وقد ساعدت هذه الملاحظات العلماء في “إعادة بناء” سلم المسافة من خلال تحسين المقارنة بين تلك النوابض وأقربائهم الأكثر بعدًا من السوبرنوفا الوليدة حديثًا. وقد خفض فريق رييس حالة عدم اليقين في قيمة ثابت هابل من 2.2% إلى 1.9%.

على الرغم من قياسات الفريق التي أصبحت أكثر دقة، إلا أن حساب ثابت هابل طل على اختلاف مع القيمة المتوقعة والمستمدة من ملاحظات تمدد الكون المبكر. هذه القياسات قد أجريت بواسطة القمر الصناعي بلانك، والذي رسم خريطة الكون المعروفة بإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وهي صورة ملتقطة لحالة الكون عندما كان عمره 380,000 سنة بعد الانفجار العظيم.

وبقد تمت فحص تلك القياسات بشكل دقيق، لذلك لا يمكن للعلماء إهمال أو استبعاد تلك الفجوة بين القيمتين نظرًا لاحتمال حدوث خطأ في القياس في واحدة منهما أو كلاهما. وقد تم اختبار كلتا القيمتين بطرق متعددة.

وقد أوضح رييس قائلاً:

“هذه ليست مجرد تجربتين مختلفتين، فنحن نقيس شيئًا مختلفًا اختلافًا جذريًا. الأول هو قياس مدى سرعة تويع الكون كما نراه اليوم. والثاني عبارة عن تنبؤ قائم على فيزياء الكون المبكر وعلى قياسات للسرعة يجب أن يتوسع بها. وإذا لم تتفق هذه القيم، فستكون هناك احتمالية قوية لأننا نفتقد شيئًا ما في النموذج الكوزمولوجي الذي يربط بين تلك الفترتين الزمنيتين من الكون.”

كيف تمت إجراء الدراسة الجديدة؟

يستخدم الفلكيون المتغيرات القيفاوية كمقاييس كونية لقياس المسافات القريبة بين المجرات لأكثر من قرن. ولكن محاولة حصاد مجموعة كبيرة من النجوم قد تستغرق وقتًا طويلًا بحيث لا يمكن تحقيقها. لذلك استخدم الفلكيون طريقة ذكية تسمى (Drift And Shift-DASH)، وذلك باستخدام تلسكوب هابل كنقطة تصوير والتقاط لالتقاط صور سريعة للنجوم النابضة المشعة للغاية، مما يلغي الحاجة المستهلكة للوقت للحصول على دقة كبيرة.

وأوضح ستيفانو كاسير تانو، أحد أعضاء الفريق:

“عندما يستخدم هابل توجيهًا دقيقًا عن طريق تتبع النجوم الدالّة، فإنه يمكنه رصد متغير قيفاوي واحد فقط كل تسعين دقيقة كزمن دورة تلسكوب هابل حول الأرض. ولذلك سيكون مكلفًا للغاية بالنسبة للتلسكوب أن يلاحظ كل متغير قيفاويّ، وبدلًا من ذلك فأننا نقوم بالبحث عن مجموعة من تلك النجوم النابضة بحيث تكون قريبة بما فيه الكفاية حتى نتمكن من التحرك بينها دون الحاجة إلى إعادة معاير التلسكوب. وهذه التقنية تسمح لنا بمراقبة عشرات النجوم النابضة خلال دورة التلسكوب الواحدة حول الأرض.”

بعد ذلك جمع علماء الفلك نتائجهم مع مجموعة أخرى من الملاحظات، وهي التي أدلى بها مشروع أراوكاريا (Araucaria Project) وهي تعاون بين علماء الفلك في تشيلي والولايات المتحدة وأوروبا. حيث أجرت هذه المجموعة قياسات المسافة إلى سحابة ماجلان الكبرى عن طريق رصد خفوت الضوء القادم من نجم واحد يمر أمام شريكه فيما ما يسمى كسوف الأنظمة النجمية الثنائية (Eclipsing binary-star systems). وهذا قد ساعد فريق رييس في تحسين قياس السطوع الفعليّ للنجوم النابضة. حيث تكمن الفريق مع هذه الدقة الإضافية، من تشديد البراغي لبقية سلم المسافة الذي يمتد لعمق الكون.

إن القيمة المقدرة الجديدة لثابت هابل هي 74 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسك. هذا يعني أنه لكل 3.3 مليون سنة ضوئية لمجرة تبعد عنا، فإنها تبدو لنا أنها تتحرك مسافة 74 كيلومترًا لكل ثانية بشكل أسرع، وهذا كنتيجة لتمدد الكون.

ويشير هذا الرقم إلى أن الكون يتمدد بمعدل أسرع بنسبة 9% من التنبؤ ذو 67 كيلومترًا في الثانية لكل ميجابارسك، والذي يأتي من ملاحظات بلانك للكون المبكر، إلى جانب فهمنا الحالي للكون المبكر.

إذًا، ما الذي يفسر هذا التناقض؟

واحدة من التفسيرات المحتملة لهذا التناقض يتضمن ظهورًا غير متوقع للطاقة المظلمة في الكون المبكر، والذي يُعتقد أنه يشكل 70% من الكون. ويقترح فلكيون من جامعة جونز هوبكينز نظرية يطلق عليها (الطاقة المظلمة المبكرة-early dark energy)، حيث تشير إلى أن الكون تطور مثل مسرحية ثلاثية الفعل.

افترض العلماء بالفعل أن الطاقة المظلمة قد تكون موجودة في الثواني الأولى من ولادة الكون ودفعت المواد في أنحاء الفضاء، حيث بدأ التوسع الأولي. ربما تكون الطاقة المظلمة هي السبب وراء التوسع السريع للكون لما هو عليه اليوم. تشير النظرية إلى أن هناك حلقة ثالثة للطاقة المظلمة بعد فترة ليست بكبيرة بعد الانفجار العظيم، والتي عملت على تمدد الكون بمعدل أسرع مما هو متوقع. وما تبقى من هذه الطاقة المظلمة الأولية يمكن أن يفسر سبب اختلاف قيمتي ثابت هابل.

وهناك فكرة أخرى تقول بأن الكون يحتوي على جسيمات دون ذرية جديدة تتحرك بسرعة مقاربة لسرعة الضوء. وتسمى هذه الجسيمات بالإشعاع المظلم، وتشمل مجموعة من الجسيمات المعروفة بالنيوتريونات، والتي تتكون في المفاعلات النووية.

وهناك فكرة أخرى مثيرة، وهي أن المادة المظلمة، وهي شكل غير مرئي للمادة لا تحتوي بروتونات ولا إلكترونات ولا نيوترونات، تتفاعل بشكل قوي مع المادة العادية أو الإشعاع الذي ذُكر آنفًا. لكن مازال التفسير الحقيقي للاختلاف لغزًا غامضًا.

إن الكون الفسيح في حالة تمدد مستمر، وتلك حقيقة لا يمكن الجدال حولها. وسيظل العلماء باحثين خلف معدل التمدد الحقيقي للكون الحالي، ففريق رييس سيواصل استخدامه لتلسكوب هابل حتى يقلل حالة عدم اليقين إلى 1%، وقد يساعد هذا العلماء على تحديد سبب التناقض بين القيمتين المتوقعة والفعلية المقاسة.

إعداد وتقديم: محمد المصري

المصادر:

• NASA

إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية!

حان الوقت للاحتفال بحدث رائع في مجال الفيزياء الكمية، حيث تمكن العلماء من إجراء أول نقل عن بعد كمومي لمعلومات كمية استناداً إلى ثلاث حالات. الأمر الذي فتح مجموعة هائلة من الاحتمالات الجديدة للحوسبة الكمية والاتصالات.

وحتى الآن، لم يكن التنقل الكمي عن بُعد ممكنا إلا باستخدام البِت الكمومي quibits وإن كان على مدى مسافات طويلة. وتشير دراسة جديدة إلى أن الشبكات الكمية المستقبلية ستكون قادرة على حمل بيانات أكثر بكثير وبتدخل أقل مما اعتقدنا.

إذا كنت تسمع بفكرة الكيوريت quirit لأول مرة دعنا نتخد خطوة إلى الوراء: الأمر ببساطة أن وحدات البيانات الصغيرة التي نعرفها في الحوسبة التقليدية (بيتات-Bits) قد تكون في إحدى الحالتين: صفر (0) أو واحد (1). ولكن في الحساب الكمي تختلف المعادلة لأن الوحدة المستخدمة هي الكيوبيت quibit والذي يمكن أن يكون صفر (0) وواحد(1) في نفس الوقت، وتسمى هذه الظاهرة بالتراكب الكمومي superposition.
أما الكيوتريت qutrit فلها نفس العلاقة مع التريت trit، أي نضيف احتمالات متراكبة للوحدات الكلاسيكية التي يمكن تمثيلها على أنها صفر (0)، واحد (1) أو اثنان (2). ويمكن أن تكون الكوتريت جميع الاحتمالات في الوقت نفسه، مما يجعل من هذا قفزة نوعية من حيث قدرة المعالجة الحاسوبية أو كمية المعلومات التي يمكن إرسالها في آن واحد.

كما أنه يضيف مستوى من التعقيد للباحثين في مجال الكمبيوتر الكمي.

الآن بما أننا لدينا فكرة عن الكيوتريت، ما هو الانتقال الكمي Quantum teleportation؟

الانتقال الكمي هو الحصول على معلومات كمية من مكان إلى آخر، من خلال ظاهرة تعرف باسم التشابك الكمي quantum entanglement، أو كما سماها ألبرت أينشتاين “تأثير شبحي عن بعد-spooky action at distance”، وهو المكان الذي تترابط فيه جزيئتان كميتان (أو مجموعات من الجسيمات)، بحيث تكشف إحداهما عن خصائص الأخرى مهما كانت متباعدة من الناحية الفيزيائية.

إنه ليس انتقالاً فورياً كما يعرضه الخيال العلمي، بل هو انتقال للبيانات من مكان ما بالاعتماد على نفس البيانات من مكان آخر وذلك عبر مسافة كبيرة. ويمكن إرسال هذه المعلومات الكمية عبر فوتونات الضوء، وأحد الاستخدامات التي قد نراها في المستقبل هو إنشاء شبكات إنترنت غير قابلة للاختراق حيث ستحميها قوانين الفيزياء الأساسية.

وبتقسيم مسار الفوتون إلى ثلاثة أجزاء قريبة جدا من بعضها البعض عن طريق وضع معاير بدقة لأشعة الليزر، وباستخدام مقسم الأشعة وبلورات بورات الباريوم؛ تمكن الباحثون من إنشاء الكيوتريت وإنتاج حالة من التشابك الكمي.

وبعد قياس 12 حالة من التشابك الكمي، أنتج النظام نتيجة تقدر ب 0.75، وهي نتيجة دقيقة ثلاثة أرباع الوقت. وبينما يبقى الإعداد بطيئاً وغير فعّال، فإنه يكفي لإظهار إمكانية انتقال (كيوتريت) عن بعد كما يقول الباحثون.

يقول دانيال ڠاريستو Daniel Garisto في مجلة Scientific American:

“يبدو أن العلماء تم ضربهم بفريق منفصل!”

حيث سجلت المجموعة الثانية من العلماء انتقال (كيويرت) عبر 10 حالات فقط لكن لم يتم قبول بحثهم بعد.

وأياً كانت مجموعة العلماء التي تستطيع أن تدعي حقاً أنها وصلت إلى هذا المستوى الجديد من الانتقال أولاً، فإنها تعد لحظة مهمة في ميدان الاتصالات الكمية، حتى ولو كان استخدامها العملي محدوداً في الوقت الحالي.

ويقول الفريق أيضا أنه ينبغي عليهم أن يكونوا قادرين على تحسين نظامهم في المستقبل، ربما إلى المستويات العالية للكيوكوارتس ququarts ( الكيوكوارتس: كيوريتس qurits مع بيت bit إضافي)

كتب الفريق في ورقتهم البحثية:

“يجمع عملنا بين الأساليب السابقة لنقل جسيمات مركبة تحتمل حالتين ودرجات متعددة محررة،كما يوفر عملنا مجموعة كاملة من الأدوات لنقل الجسيمات الكمية سليمة”

“ونتوقع أن تمهد نتائجنا الطريق لتطبيقات التكنولوجيا الكمية في الأبعاد العالية، لأن النقل عن بُعد يؤدي دوراً محورياً في معيدات الكم والشبكات الكمية”

المصدر:

Sience Alert

لا تنس تقيم المقال (:

جهاز جديد يمكنه رفع كفاءة الخلايا الشمسية إلى 80%!

تقنية جديدة من جامعة Rice نستطيع من خلالها استخدام أنابيب الكربون النانوية المتواضعة، لصنع خلايا شمسية أكثر كفاءة.

لجعل هذا الأمر ممكنًا، صمم علماء من الجامعة مصفوفة من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار، تقوم بتوجيه الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي زيادة كفاءة الخلايا الشمسية بشكل كبير.

وقد أشرف على هذه التقنية العالمان Gururaj Naik و Junichiro Kono بمدرسة براون للهندسة بالجامعة. وقد نُشِرَ عملهما بدورية ACS Photonics.

هذا الجهاز يُعد بمثابة باعث حراري زائدي المقطع، حيث يمكنه أن يمتص الحرارة الشديدة، التي يمكنها أن تتشتت وتنتشر في الغلاف الجوي، ثم ضغطها في نطاق ترددي ضيق، وإشعاعها مرة أخرى كضوء يمكن تحويله إلى كهرباء.

وقد اعتمدت صناعة هذا الجهاز على اكتشاف قام به نفس فريق العلماء، ففي عام 2016 تمكن الفريق من العثور على طريقة بسيطة لتصنيع رقاقة متجانسة وعالية الدقة باستخدام الأنابيب النانوية، وقد أدى هذا الاكتشاف إلى أن يفكر العلماء في استخدام الرقاقة لتوجيه الفوتونات الحرارية.

الفوتونات الحرارية هي مجرد فوتونات تنبعث من جسم ساخن، فإذا نظرت إلى جسم ساخن باستخدام كاميرا حرارية، سترى أن الجسم يتوهج، وهذا لأن الكاميرا تلتقط هذه الفوتونات المثارة حراريًا.

إن الأشعة تحت الحمراء هي أحد مكونات الضوء الصادر من الشمس التي تزود كوكبنا بالحرارة، ولكنها تمثل جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي. مشكلة الإشعاع الحراري أن نطاقه عريض حيث أن له طول موجي كبير، في حين أن تحويل الضوء إلى كهرباء في الخلايا الشمسية لا يكون فعالًا إلا إذا كان الإشعاع في نطاق ضيق، لهذا لا نستفيد من الإشعاع الحراري في عملية إنتاج الكهرباء.

لزيادة كفاءة الخلايا الشمسية، كان لابد من الإستفادة من الإشعاع الحراري المفقود، وذلك عن طريق ضغط الفوتونات الحرارية ذات النطاق العريض إلى نطاق ضيق، وهو ما مثل تحدي كبير للعلماء.

لضغط الفوتونات الحرارية إلى نطاق ضيق، استخدم العلماء رقائق الأنابيب النانوية، والتي سمحت لهم بعزل الفوتونات الحرارية -والتي كانت تهدر في الأحوال العادية- ثم امتصاصها وتحويلها إلى فوتونات ضيقة النطاق، يمكن إشعاعها مرة أخرى كضوء، ثم استخدام الضوء في إنتاج الكهرباء.

يمكننا أن نتخيل مدى أهمية هذه التقنية، والتي تعد بمثابة طفرة في مجال إنتاج الطاقة، فإذا نظرنا إلى إنتاج الطاقة في الصناعة سنجد أن 20% من الطاقة المنتجة يهدر في صورة إشعاع حراري لا يُستفاد منه، هذه الطاقة المهدرة تكفي لإمداد ولاية تكساس بالكهرباء لمدة ثلاث سنوات!

ومن ناحية أخرى فإن كفاءة تحويل الطاقة للوسائل المتبعة حاليًا في الحصول على الطاقة لا تتعدى 50%، لكن باستخدام هذا الجهاز في الخلايا الشمسية يمكننا رفع كفاءة تحويل الطاقة بها من 22% إلى 80% وهو شئ غير مسبوق!

بلا شك، فإن هذه التقنية تعد طفرة كبيرة، وسيكون لها تطبيقات كثيرة في الأجهزة التي تعتمد على الحرارة في توليد الكهرباء.

المصدر: Phys.org

فراشة جديدة في الفضاء، يرصدها سبيتزر

بالنظر في السماء البعيدة، تجد الكثير من التراكيب الكونية الجميلة، منها العنيفة والمتلألئة والمضيئة والجميلة. وكثيرًا ما ترصد تلسكوباتنا تراكيب ذات أشكال مألوفة. فها هو تلسكوب سبيتزر يطري علينا بصورة جديدة لسديم نجمي لفراشة كبيرة حمراء اللون. ولا يقتصر الأمر على هذا فقط، بل وتعد هذه الفراشة حاضنة نجمية ضخمة.

تلك الفراشة الحمراء المحلقة في الفضاء، هي في الواقع حاضنة لمئات النجوم الوليدة. هذا ما كشفته صورة الأشعة تحت الحمراء التي التقطها تلسكوب سبيتزر الفضائيّ التابع لوكالة ناسا. هذه الفراشة ليست سديم الفراشة المشهور NGC-6302، بل هي سديم نجميّ أخر يسمّى «Westerhout 40 (W40»، وهي سحابة ضخمة من الغبار والغاز في الفضاء، والتي تعد بيئة مثالية لنشأة النجوم. وتعد منطقة “الجناحين” عبارة عن فقاعات وكرات من الغاز الساخن، والغبار ما بين النجميّ الذي يهب من النجوم العملاقة الضخمة وشديدة السخونة في تلك المنطقة.

بجانب كونها جميلة، فإن الفراشة W40 تظهر لنا كيف أن عملية نشأة النجوم قد تؤدي إلى تدمير وتشتيت السحب الجزيئية العملاقة التي نشأت منها. لنشرح ما يحدث بشكل بسيط. في البداية داخل السحب الجزيئية العملاقة، تقوم الجاذبية بتجميع الغبار والغاز في كتل كثيفة، وما أن تصل كثافتها إلى نقطة حرجة، يتكوّن النجم الأوليّ الوليد. عندما يبدأ النجم الوليد سلسلة تفاعلاته الانصهارية النووية في باطنه، فإنه يطلق رياح نجمية قوية تُزيح المواد والغازات من حوله. وبجانب ذلك أيضًا، هناك الرياح المتولدة من النجوم العملاقة، والرياح الناتجة من انفجار بعض النجوم في الجوار، كل هذه الأنواع من النشاطات قد تكوّن ما يشبه الفقاعات مثل فقاعات فراشة W40. لكن هذه النشاطات قد تؤدي إلى تكسير الكتل الكثيفة التي تخلقها الجاذبية، وتشتيت الغازات المتجمعة مع بعضها، مما يؤدي لتعطيل عمليات ولادة نجوم جديدة.

إن المواد المكوّنة لجناحي فراشة W40، هي عبارة عن كتل الغاز الكثيفة والمقذوفة من المجموعة النجمية الضخمة والساخنة الموجودة في المركز، أو منطقة ما بين الجناحين. من أحد نجوم هذه المجموعة النجمية الضخمة هو النجم W40 IRS 1A، وهو نجم من النوع O-type يقع بالقرب من مركز المجموعة النجمية. تبعد الفراشة W40 عن الشمس حاولي 1400 سنة ضوئية، وهي تقريبًا نفس المسافة التي يبعدها عنا السديم الشهير سديم الجبار «Orion Nebula». ويعد السديمين هما أقرب المناطق المكتشفة، والتي تتشكل فيها النجوم الضخمة العملاقة، والتي تصل كتلتها لعشر مرات كتلة الشمس.

مجموعة نجمية أخرى تسمى «Serpens South» يمكن رؤيتها أعلى يمين فراشة W40 في تلك الصورة. وعلى الرغم من أن كلًّا من المجموعة النجمية القريبة من المركز والمجموعة النجمية «Serpens South» هما في الواقع صغيران عمريًا، حيث تصل أعمارهما إلى أقل من بضعة ملايين من السنين، إلا أن المجموعة «Serpens South» هي أصغر عمرًا. حيث ما تزال نجومها الصغيرة داخل سحبها الخاصة التي نشأت منها. لكنها في يوم ما ستكوّن فقاقيعها الخاصة. التقط سبيتزر أيضًا صورة مفصلة للمجموعة النجمية «Serpens South».

تتكون صورة سبيتزر من أربع صور تم التقاطها بكاميرا الأشعة تحت الحمراء «IRAC» الموجودة في التلسكوب أثناء مهمته الرئيسية. وذلك بعدة أطوال موجية من نطاق الأشعة تحت الحمراء: 3.6 ، 4.5 ، 5.8 و8.0 مايكرومتر، وهي تمثل الألوان الأزرق والأخضر والبرتقالي والأحمر في الصورة. إن الجزيئات العضوية المسمّاة الهيدروكربونات العطرية (الأرينات) يتم تنشيطها بواسطة الاشعاعات ما بين النجمية، لتصبح متوهجة عند الأطوال الموجية القريبة من 8.0 مايكرومتر، مما يعطي السديم اللون المحمر. النجوم المشعة في الاطوال الموجية القصيرة تظهر باللون الأزرق. بعض النجوم الصغيرة والتي لاتزال محاطة بأقراص من الغبار، تظهر متوهجة في الصورة باللون الأصفر.

المصادر:

• NASA