ஓர் இளம் விண்மீன் தன் கார்பனை எரித்தொழிக்கும் இடம்

நாம் அறிந்த உயிரின் முதுகெலும்பு கார்பன்: ஒரு மனித உடலின் உலர் நிறையில் பாதிக்கும் மேல். ஆனாலும் பூமியில் அது விசித்திரமாகப் பற்றாக்குறையாக உள்ளது. நம் கோளின் பாறையின் பெரும்பகுதியில், அதன் நிறைக்கு விகிதமாக, சூரியனில் உள்ளதைவிட, அல்லது பூமி பிறந்த விண்மீன்களிடைத் தூசில் உள்ளதைவிட, சுமார் நான்கு அளவு வரிசைகள் (orders of magnitude) — பத்தாயிரம் மடங்கு — குறைவான கார்பனே உள்ளது. புற ஊதா ஒளி முதல் ஆக்சிஜனேற்றம் வரை பல விளக்கங்கள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன; ஆனால் எதுவும் இதை முழுமையாக விளக்கவில்லை.

சந்தேகத்துக்குரிய ஒரு காரணம் வெப்பம். தூசுத் துகள்களில் உள்ள கார்பன் பல வடிவங்களில் உள்ளது — புகைக்கரி போன்ற உருவமற்ற கார்பன் (amorphous carbon), ஹைட்ரோகார்பன்கள், கிராஃபைட் — இவை வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் சிதைகின்றன. ஏறக்குறைய 500 கெல்வினிலிருந்து, அதாவது புகைக்கரிக் கோட்டிலிருந்து (soot line), மிக எளிதில் ஆவியாகும் வடிவங்கள் வெளியேறுகின்றன; சுமார் 1,200 கெல்வினை எட்டும்போது, உருவமற்ற கார்பன்கூட மறைந்துவிடுகிறது. இந்த வெப்பமடைதல் பூமி உருவான முதல் ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குள் நிகழ்ந்திருக்க வேண்டும் என்று முந்தைய ஆய்வுகள் மதிப்பிட்டன.

“பூஜ்ஜிய நேரத்தில்” பிடிபட்ட ஒரு விண்மீன்

HOPS-68, சுமார் 414 பார்செக் தொலைவில், ஓரியன் மூலக்கூற்று மேகத்தில் (Orion molecular cloud) உள்ள மிக இளம் விண்மீன். அதன் உள் வட்டின் நடுப்பகுதி 1,400 கெல்வினை எட்டுகிறது — எல்லாத் தூசும் ஆவியாகும் அளவுக்கு வெப்பம் — என்று அதே குழுவின் துணை ஆய்வு ஒன்று காட்டியது. நம் சூரியக் குடும்பமும் இத்தகைய ஒரு கட்டத்தைக் கடந்தது: அதுவே விண்கற்களின் பதிவில் “பூஜ்ஜிய நேரம்”; அப்போது, இளம் சூரியனுக்கு அருகே, கால்சியமும் அலுமினியமும் நிறைந்த துகள்கள் சூடான வாயுவிலிருந்து திண்மமாகத் திரண்டன (condensed). அந்தக் கணத்துக்கான வேட்பாளர்களாக, குறைந்த நிறை கொண்ட இரண்டு இளம் விண்மீன்கள் மட்டுமே அறியப்பட்டுள்ளன; இரண்டும் ஓரியனில் உள்ளன.

Leiden பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த F. J. Ballieux, M. K. McClure, அவர்களின் சக ஆய்வாளர்கள், அமெரிக்கா, ஜெர்மனி ஆகிய நாடுகளின் கூட்டாளிகளுடன் சேர்ந்து, JWST-இன் நடு-அகச்சிவப்புக் கருவியால் (Mid-Infrared Instrument) எடுக்கப்பட்ட அதன் நிறமாலையில் உள்ள கார்பனை, ALMA (துணை)மில்லிமீட்டர் அணியின் காப்பகத் தரவுகளுடன் சேர்த்து, இப்போது ஆராய்ந்துள்ளனர்.

ஹைட்ரோகார்பன்களால் நிறைந்த ஒரு நிறமாலை

HOPS-68-இன் ஒளியைப் பல கார்பன் மூலக்கூறுகளின் கைரேகைகள் குறுக்கே கடக்கின்றன:

• வெதுவெதுப்பான ஹைட்ரஜன் சயனைடும் அசிட்டிலீனும், முறையே சுமார் 320, 430 கெல்வினில், பெருமளவில் — மற்ற “பூஜ்ஜிய நேர” விண்மீனைச் சுற்றி உள்ளதைவிடச் சுமார் 20 மடங்கு அதிகம். அவை விண்மீனைப் பொறுத்து வினாடிக்கு 39 முதல் 53 கிலோமீட்டர் வேகத்தில் நம்மை நோக்கி நகர்கின்றன — வட்டிலிருந்து வீசும் ஒரு காற்றைக் காட்டும் ஆக்சிஜன் கொண்ட வாயுவைப் போலவே;
• குளிர்ந்த மூலக்கூறுகள், சுமார் 40 முதல் 55 கெல்வினில்; டையசிட்டிலீன் (C₄H₂), மெத்தில் மூலிகம் (methyl radical), கார்பன் மோனோசல்ஃபைடு உட்பட; இவை பெரும்பாலும் வெளி வட்டில், அல்லது விண்மீனின் வெளிப்பாய்வு (outflow) செதுக்கிய குழியின் சுவர்களை ஒட்டி இருக்கலாம்;
• ட்ரையசிட்டிலீன் (C₆H₂), ஆறு கார்பன் அணுக்களின் ஒரு சங்கிலி; ஓர் இளம் விண்மீனைச் சுற்றி முதன்முறையாகக் கண்டறியப்பட்டது.

ALMA இன்னொரு துப்பைச் சேர்க்கிறது: C₂H மூலிகம் வெளிப்பாய்வுக் குழியின் சுவர்களில் பரவியுள்ளது; அது உள்ளே விழாமல், தாரையுடன் (jet) வெளிநோக்கி நகர்கிறது.

ஒரு கார்பன் அழிவு மண்டலம்

ஆசிரியர்கள் ஒரு சூழ்நிலையை முன்மொழிகிறார்கள். புகைக்கரிக் கோட்டுக்கும், உருவமற்ற கார்பன்கூட ஆவியாகும் புள்ளிக்கும் இடையே — ஏறக்குறைய 500 முதல் 1,200 கெல்வின் வரை — அவர்கள் “எளிதில் ஆவியாகாத கார்பனின் அழிவு மண்டலம்” (refractory carbon destruction zone) என்று அழைக்கும் பகுதி உள்ளது: அங்கே, திண்மக் கார்பன் முழுவதும் துகள்களை விட்டு வெளியேறி வாயுவாகிறது. HOPS-68-இல், மிகச் சூடான உள் பகுதி இந்த மண்டலத்தை வெளிநோக்கித் தள்ளிப் பெரிதாக்குகிறது. விடுவிக்கப்பட்ட கார்பன் பின்னர் விண்மீனால் விழுங்கப்படுகிறது, அல்லது வட்டுக் காற்றால் எடுத்துச் செல்லப்படுகிறது.

எப்படியிருந்தாலும், பாறைக் கோள்கள் உருவாகும் பகுதியில் உள்ள தூசு தன் கார்பனை இழக்கிறது. இதே செயல்முறை பூமியின் கார்பன் பற்றாக்குறைக்குப் பங்களித்திருக்கலாம் என்று குழு கருதுகிறது. காற்று உண்மையில் எவ்வளவு கார்பனை அகற்றுகிறது என்பது இன்னும் அளக்கப்பட வேண்டும்.

மேலும் வெளியே, புற ஊதா ஒளி அசிட்டிலீனை C₂H ஆக உடைக்கிறது; அது மேலும் அசிட்டிலீனுடன் வினைபுரிந்து C₄H₂, C₆H₂ போன்ற நீண்ட சங்கிலிகளை உருவாக்குகிறது. 900 முதல் 1,100 கெல்வின் வரை, ஒரு சுடரில் நிகழ்வது போல, அழிவு மண்டலம் பல்வளைய நறுமண ஹைட்ரோகார்பன்களைக்கூட (polycyclic aromatic hydrocarbons) உருவாக்கக்கூடும் — இது இன்னும் உறுதிப்படுத்தப்பட வேண்டியது.

ஒரு முன்விண்மீனிலிருந்து சிறுகோள்கள் வரை

இந்த ஆய்வுக்கு இரண்டு பரந்த விளைவுகள் உள்ளன. முதலாவதாக, மற்ற இளம் விண்மீன்களைச் சுற்றிக் காணப்பட்ட கார்பன் சங்கிலிகள், பொதுவாகச் சுற்றியுள்ள உறையிலிருந்து (envelope) உள்ளே விழும் வாயுவுக்கே உரியவை என்று கருதப்பட்டன; HOPS-68-இல் அவை தெளிவாக வெளிநோக்கிப் பாய்கின்றன; இந்த வேதியியல் மாறாக வெளிப்பாய்வுகளைக் காட்டக்கூடும் என்பதை இது உணர்த்துகிறது.

இரண்டாவதாக, Ryugu, Bennu சிறுகோள்களிலிருந்து கொண்டுவரப்பட்ட மாதிரிகளில், சங்கிலி போன்ற (“அலிஃபாட்டிக்”, aliphatic) கரிமப் பொருள் மிகுதியாக உள்ளது. HOPS-68-இன் நீண்ட சங்கிலிகள் காற்றுக்கு வெளியே உருவாவதால், அவை அடித்துச் செல்லப்படுவதில்லை; பின்னர் அவை வெளி வட்டின் மீது மீண்டும் விழக்கூடும். இத்தகைய சங்கிலிகள் சிறுகோள்கள், விண்கற்கள் ஆகியவற்றின் கரிமப் பொருளுக்குப் பங்களிக்கக்கூடும் என்று ஆசிரியர்கள் கருதுகின்றனர். அப்படியானால், HOPS-68 ஒரே இளம் அமைப்பில், அந்த விண்கல் துகள்களின் உருவாக்கத்தையும், அவை பதிந்துள்ள கார்பன் நிறைந்த பொருளையும் ஒருசேரக் காட்டும் — ஒரு கோள் அமைப்பின் முதல் சிறு பொருள்களின் உருவாக்கத்தைப் புரிந்துகொள்ள ஒரு Rosetta கல் (Rosetta stone).