يوفر هذا الرصد الجديد للعلماء وسيلة متقدمة لفهم العمليات الكيميائية في الفضاء، وتحديدا دراسة الغازات الساخنة التي تحيط بالنجوم أثناء مراحل تكوّنها الأولى.
يُعد هذا الاكتشاف تتويجا لنحو أربعة عقود من التوقعات النظرية، حيث تم رصد الطيف الدوراني النقي لأيون الهيدروجين الثلاثي، وهو نوع من الانبعاثات كان يُتوقع وجوده نظريا منذ زمن بعيد.
تولى قيادة فريق البحث الدكتور ديفيد نيوفيلد من جامعة جونز هوبكنز، وقد حظيت نتائج الدراسة بالقبول للنشر في المجلة العلمية المتخصصة "أستروفيزيكال جورنال ليترز".
صدرت هذه الإشارة الضوئية من غاز ساخن موجود داخل جسم فلكي يُعرف باسم "هيربيغ هارو 168"، الذي يقع ضمن منطقة نشطة لتكوّن النجوم على مسافة تقدر بنحو 2300 سنة ضوئية من كوكب الأرض.
يتألف أيون الهيدروجين الثلاثي من ثلاث نوى هيدروجينية تتشارك في إلكترونين، ويتخذ شكلا هندسيا على هيئة مثلث متساوي الأضلاع، وهي البنية التي تمنحه خصائص كهربائية فريدة من نوعها.
نظرا لغياب عزم ثنائي القطب الكهربائي الدائم في هذا الأيون، فإنه لا يُصدر عادة أي إشعاع كهرومغناطيسي أثناء حركته الدورانية.
ومع ذلك، توقع عالما الفيزياء الفلكية فو شي بان وتاكيشي أوكا في عام 1986 إمكانية إصدار الأيون لضوء خافت، وذلك نتيجة لتغيرات طفيفة تحدث في بنيته أثناء الدوران.
تسبب قوة الطرد المركزي في إحداث تغيير طفيف في التماثل الهندسي للأيون، مما يولد عزما كهربائيا صغيرا يتيح حدوث انبعاثات ضوئية تُصنف ضمن ما يُعرف بـ"الانتقالات المحظورة".
لا يشير مصطلح "محظورة" إلى مخالفة لقوانين الفيزياء، بل يعني أن هذه الانتقالات ضعيفة الشدة ولا تخضع للقواعد الطيفية القياسية المعتادة.
ظل هذا النوع من الإشارات عصيا على الرصد لمدة تقارب 40 عاما بسبب شدة ضعفها، حتى نجح تلسكوب جيمس ويب في التقاطها مستعينا بأداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة المعروفة باسم "ميري".
تتكون أجسام "هيربيغ هارو" عندما تصطدم النفاثات التي تنبعث من النجوم حديثة التكوين بالغازات والغبار الكوني المحيط بها.
تنتج عن هذه الاصطدامات موجات صدمية ترفع درجة حرارة الغاز إلى آلاف الدرجات، مما يؤدي إلى توهجه وإصدار إشعاعات يمكن رصدها من الأرض.
تمكن تلسكوب جيمس ويب من اختراق حجب الغبار الكوني الكثيف الذي يحيط بمناطق تكوين النجوم، وذلك بفضل حساسيته العالية لرصد الأشعة تحت الحمراء.
تمكن الباحثون من تحديد 26 خطا طيفيا تنبعث من أيون الهيدروجين الثلاثي، حيث تجاوزت شدة كل خط عتبة خمسة "سيغما" في واحدة على الأقل من منطقتي الرصد المستهدفة.
سُجل أعلى مستوى من الدلالة الإحصائية عند 72 سيغما للخط الطيفي الأقوى، وهو مؤشر إحصائي يؤكد أن احتمال كون الإشارة ناتجة عن ضوضاء عشوائية شبه معدوم، وليس مقياسا للشحنات الكهربائية.
أوضحت النتائج أن انبعاثات أيون الهيدروجين الثلاثي تتطابق مع توزيع الهيدروجين الجزيئي الساخن داخل الغاز الذي تأثر بموجات الصدمة.
غير أن النماذج الفيزيائية الحالية لم تنجح في تفسير شدة الإشارة المرصودة بشكل كامل، إذ أظهرت بعض النماذج أنها تقلل من تقدير الانبعاثات الفعلية بمعدل يتراوح بين خمس وست مرات.
من المتوقع أن تسهم هذه الخطوط الطيفية المكتشفة في المستقبل في تحليل معدلات التأين داخل الغازات الساخنة المحيطة بالنجوم الناشئة، وتعزيز الفهم العميق للتفاعلات الكيميائية الجارية في الفضاء.
