غِريك ازراليان: ماذا يوجد داخل النجم؟

مهمتي صعبة للغاية كوني عالم لمناظير الطيف التحليلية علي ان احدثكم عن علم الفلك من دون عرض اية صورة للغمائم الفضائية او المجرات, وغيرها وبما أنني اعمل في مجال مناظر الطيف التحليلية لا أتعامل مع الصور بتاتًا لكن سأحاول إقناعكم بأن علم مناظر الطيف التحليلة (إسبيكتروسكوبي), قادر على تغيير هذا العالم بإمكان السبيكتروسكوبي الإجابة عن إحتمالية وجود كائنات أخرى في الفضاء هل نحن بمفردنا؟ اس إي تي اّي. (SETI) ليس أمرًا هزلاً ان تقوم بالإسبيكتروسكوبي

احد زملائي في بلغاريا نيفيانا ماركوفا, قضت 20 عامًا تحاول دراسة هذه الملفات وقامت بنشر 42 مقالاً كرستها لهذا الموضوع هل بإمكانك تخيل؟ ان تفكر وتراقب نفس النجم ليلاً ونهاراً لفترة 20 عامًا امر لايمكن تصديقه لكننا مهووسون بالقيام بمثل هذه الأشياء (ضحك)

كما أنني لست ببعيد عنها فقد قضيت ثمانية اشهر اعمل على هذه الملفات لأنني قد لاحظت تناسقًا بسيطًا في احد ملفات النجوم المضيفة للكواكب وظننت, انه لربما يوجد ليثيوم-6 داخل هذا النجم والذي يدل على ان هذا النجم قد ابتلع كوكبًا أخر. لأنه وبوضوح يصعب ايجاد نظير ضعيف لليثيوم-6 داخل الغلاف الجوي للنجوم شبيهة- الشمس لكنه يتواجد داخل الكواكب و الكويكبات. وبذلك إذا ابتلع النجم كمية من هذه الكويكبات او كوكبًا فبالتالي ستجد نظير الليثيوم-6 في طيف النجم إذَا قمت بإستثمار اكثر من ثمانية اشهر لدراسة عرض خط الليثيوم داخل ذلك النجم

وفي الحقيقة لقد كان رائعًا فقد وصلتني عدة اتصالات من صحفيين يستفسرون " هل رأيت الكوكب حقًا يلتقفه النجم؟" لأنهم ظنوا بما ان لدي منظار( تلسكوب) فأنني عالم فلك وإن ماأقوم به حقيقةَ هو النظر إلى التلسكوب ولربما تسنت لي رؤية الكوكب يلتقفه النجم وكنت اجاوبهم: " معذرةً إن ما أراه هو هذا الشيئ" ( ضحك) أنه أمر لايصدق, لم يفهمه الجميع حقيقتًا. أراهن ان قلة قد استطاعت ان تفهم مغزى ماأحدثكم عنه لأنها دلالة ابتلاع النجم لذلك الكوكب انه امر مدهش.

قوة الإسبيكتروسكوبي قد تم اكتشافها بواسطة بينك فلويد في عام 1973. ( ضحك) لأنهم حقيقتًا قالوا أنه بإستطاعتنا إيجاد اية لون داخل الطيف وكل ماتحتاجه هو الوقت والمال لتقوم برسم الطيف ( سبيكتروغراف). يعتبر هذا أول تصميم للسبيكتروغراف ذو دقة عالية على هذا الكوكب, يسمى أش أي أر بي إس والذي حقيقتًا يستخدم لإكتشاف موجات الصوت والكواكب خارج المجموعة الشمسية في الغلاف الجوي للنجوم

كيف نحصل على أطياف الضوء؟ أنا متأكد ان معظمكم يعرف من فيزياء المدرسة أن المطياف ( المنشور) يقوم بنشر حزمة الضوء البيضاء, إلى الوان مختلفة و إذا كانت لديك كتلة من سائل ساخنة فإنها ستصدر اطيافًا ضوئية مستمرة الغاز الساخن يصدر خطوطًا منبعثة غير متواصلة وإذا قمت بتعريضها لمصدر ساخن سترى اشكالاً محددة تسمى خطوط الإمتصاص والتي تستخدم لتحديد العناصر الكيميائية في المادة الباردة والتي تقوم بالإمتصاص في تلك الترددات المحددة.

الان يمكننا اخذ هذه الأطياف ودراسة خط -مشهد- السرعات ( لاين اوف سايت فيلوسيتيز) للأجسام الكونية كما يمكننا دراسة التركيب الكيميائي والقياسات ( البارامترية) الفيزيائية للنجوم, المجرات, والغمائم الكونية  النجم من ابسط الأجسام يحتوي على تفاعلات نووية حرارية في قلبه ينتج عنها عناصر كيميائية. ويوجد لدينا غلاف جوي بارد. اجده باردًا, ومصطلح بارد بالنسبة لي يعني ثلاثة, أربعة, او خمسة ألاف درجة زملائي, في علم فلك الأشعة تحت الحمراء يجدون - 200 درجة كالفن (فهرنهايت) باردة بالنسبة لهم. لكن كما تعلمون, كل شيء نسبي إذَا بالنسبة لي 5,000 درجة باردة جدًا (ضحك)

هذا طيف الشمس يحتوي على 24 ألف خط طيفي و 15 في المئة من هذه الخطوط لم يتم تحديدها بعد انه امر مدهش, كيف أننا نعيش في القرن ال21 ومازلنا غير قادرين على فهم طيف الشمس بصورة صحيحة في بعض الأحيان علينا التعامل مع طيف ضعيف وصغير من الخط الطيفي لقياس تكوين ذلك العنصر الكيميائي في الغلاف الجوي على سبيل المثال, الخط الطيفي للذهب هو الخط الطيفي الوحيد الذي يمكنك رؤيته في طيف الشمس. نقوم بإستخدام هذه الخاصية الضعيفة لقياس تكوين الذهب في الغلاف الجوي للشمس

هو عمل جاري تطويره حاليًا. كما أننا نتعامل مع خصائص ضعيفة ومشابهه لعنصر الأوزميوم, إنه عنصر ثقيل يتم انتاجه بعد الإنفجارات الحرارية النووية للسوبرنوفا إنه المكان الوحيد حيث يمكنك إنتاج الأوزميوم فقط مقارنة تكوين الأوزميوم في احد النجوم المضيفة للكواكب, تجلعنا نرغب في فهم التواجد المكثف لهذا العنصر. من المحتمل, أننا نفكر لربما أن إنفجارًا في السوبرنوفا سبب تكوين الكواكب والنجوم بإمكان ذلك ان يكون مؤشرًا.

ذلك اليوم, زميلي من بيركلي غيبور بِسري, أرسل إلى إلكترونيًا طيف مثير للإهتمام وسألني: " هل لك ان تنظر إلى هذا؟" ثم لم أستطع النوم لمدة اسبوعين عندما شاهدت الكمية الهائلة من غاز الأوكسجين وبقية العناصر داخل أطياف النجوم عرفت انه لم تتم ملاحظة شيء كهذا في المجرة أمر لايصدق, خلاصة ماتوصلنا إليه كان إثباتًا لحدوث انفجار للسوبر النوفا في ذلك النظام, والذي لوث الغلاف الجوي للنجم ولاحقًا تم تكوين ثقب اسود في نظام ثنائي, مازال هناك, وتقدر كتلته بحوالي خمسة كتل كونية كان هذا اول دليل على ان الثقوب السوداء تتنتج من إنفجارات السوبرنوفا

قام زملائي, من خلال مقارنتهم لتركيب العناصر الكيميائية لنجوم المجرات المختلفة بإكتشاف نجوم غريبة في مجرتنا لمن الرائع, ان تستطيع إحراز تقدم كبير من خلال دراسة التركيب الكيميائي للنجوم في الحقيقة اخبروني ان احد النجوم التي نشاهدها في الطيف نجم غريب, قادم من مجرة أخرى. هنالك تداخل مابين المجرات, نعرف ذلك وفي بعض الأحيان تلتقط المجرات النجوم.

لقد سمعتم عن التوهج الشمسي ( السولار فليرز) لقد كنا متفاجئين لإكتشاف توهج شمسي ( سوبر فلير) والذي ألاف ملايين المرات اكثر قوةً من تلك التي نراها في الشمس في احد النظم الثنائية داخل مجرتنا يدعى إف اتش ليو إكتشفنا التوهج العظيم ( سوبرفلير). ثم لاحقًا قمنا بدراسة خطوطه الطيفية لنرى ان كان هنالك شيء غريب في هذه الأجسام. ثم وجدنا ذلك ان كل شيء طبيعي. هذه النجوم طبيعية كما الشمس. العمر, وكل شيء كان طبيعيًا إذًا هذا لغز. احد الألغاز, انه مازال لدينا ( سوبر فليرز) و هذه, سته او سبعة حالات مشابهه تم إعلانها في المطبوعات.

الأن لنتقدم مع هذا, علينا ان نتفهم التطور الكيميائي للكون. إنه أمر معقد, لأريدكم أن تحاولوا فهم ماهو موجود (ضحك) لكن لأريكم ماهية تعقيدِ قصةِ إنتاج العناصر الكيميائية لديكم قناتان-- النجوم العملاقة والنجوم ذات الكثافة - المنخفضة-- تقوم بإنتاج وتكرير المواد, والعناصرالكيميائية في الكون. وإجراء ذلك ل14 مليار سنة, ننتهي بهذه الصورة. والتي عبارة عن مخطط غاية في الأهمية, يستعرض الإنتشار النسبي للعناصر الكيميائية في النجوم الشبيهة- بالشمس وفي الأوساط بين- النجمية.

والذي يعني ذلك, انه من المستحيل إيجاد جسم يحتوي على 10 مرات من الكبريت اكثر من السليكون, خمسة مرات من الكالسيوم اكثر مقارنة بالأكسجين. إنه امر مستحيل. وإذا امكنكم إيجاد واحد, سأخبركم إنه امر له علاقة بالإس إي تي اّي ( البحث عن حياة خارج كوكب الأرض) لأنه لايمكنكم إيجاده طبيعيًا. تأثير ( دوبلر) امر غاية في الأهمية من الفيزياء الأساسية. وهو متعلق بالتغير في التردد للمصادر المتحركة. تأثير دوبلر يستخدم لإكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية

الدقة التي نحتاجها لإكتشاف كوكب شبيه- بالمشترى حول نجم شبيه- بالشمس امر قريب من 28.4 متر لكل ثانية. ونحتاج 9 سينتيمترات لكل ثانية لإكتشاف كوكب شبيه-بالأرض. بإمكننا إنجاز ذلك عن طريق مخططات المطياف(سبيكترواغراف) المستقبلية. أنا, شخصيًا, مشارك في الفريق الذي يقوم بتطوير (كوديكس) مخطوطة, جيل مسقبلي من الإسبيكتروغراف عالي الدقة لمنظار ال- إي إل تي , ذو 42 مترًا. والذي سيكون اداة لإكتشاف الكواكب الشبيهة-بالأرض حول النجوم الشبيهة-بالشمس. إنها أداة مذهلة تسمى الإستروسيسمولوجي حيث بإمكاننا إكتشاف الموجات الصوتية في اغلفة النجوم.

هذا صوت لألفا سينتاري. بإمكاننا إكتشاف الموجات الصوتية في اغلفة النجوم الشبيهة- بالشمس. تلك الموجات لديها تردد في المدى تحت الصوتي, الصوت الذي لايعرفه احد بالرجوع إلى اهم سؤال, "هل هناك مخلوقات في الفضاء؟" يرتبط ذلك مباشرةً بالنشاطات البنائية (التكتونية) والبركانية للكواكب. الإتصال بين الحياة والنويات المشعة واضح جدًا لاتوجد حياة من دون نشاط تكتوني, من دون نشاط بركاني. ونعلم جيدًا أن الحرارة الجوفية غالبًا تصدر من تصدع اليورانيوم والثوريوم, والبوتاسيوم

كيف نقيس, إذا كانت لدينا كواكب تحتوي على نسبة ضئيلة من تلك العناصر, إذًا تلك الكواكب تقنيًا, غير حية لاتوجد بها حياة. وإذا وجدت كمية كبيرة من اليورانيوم, او البوتاسيوم, او الثوريوم, يحتمل مرةً اخرى عدم وجود حياة لأنه هل بإمكانك تصور ان كل شيء يغلي؟ إنها كمية هائلة من الطاقة على كوكب. نقوم الأن بقياس إنتشار الثوريوم, في احد النجوم المحاطة بكواكب لاتنتمي للنظام الشمسي إنها تمامًا نفس اللعبة. ميزة صغيرة جدًا.

في الحقيقة نحن نحاول قياس هذا الملف وإكتشاف الثوريوم. إنه امر قاسي, قاسي للغاية. وعليك بدايةً ان تقنع نفسك ثم تقنع زملائك, ومن ثم عليك إقناع العالم جميعًا أنك اكتشفت شيئا كهذا في الغلاف الجوي لكوكب لاينتمي للمجموعة الشمسية نجم مضيف في مكان ما, يبعد قرابة 100 الفرسخ النجمي (بارسِك )من هنا انه صعب للغاية. لكن إذا اردت المعرفة عن الحياة في الكواكب خارج نظامنا الشمسي عليك ان تقوم بهذا العمل. لأنه عليك معرفة مقدار العناصر المشعة الموجودة في هذه الأنظمة.

الطريقة الوحيدة لإكتشاف المخلوقات الفضائية هي لتقلب موجة الراديو تلسكوب وتستمع لتلك الإشارات. إذا استقبلت شيئًا مثيرًا وهذا ماتفعله الإس إي تي اّي حقيقتًا, ماتقوم به الإس إي تي اّي لعدة سنوات اعتقد انه اكثر طريقة واعدة هي البحث عن المؤشرات الحيوية بإمكانك رؤية طيف الأرض, هاهو الطيف المشع للأرض, وهو مؤشر واضح للغاية. المنحدر الأتي, والذي نسميه ال (رِد إدج) الحافة الحمراء, هو إكتشاف لمساحة مزروعة لمن المدهش انه بإمكاننا إكتشاف المساحات المزروعة من خلال الطيف. الأن تخيل القيام بهذا الإختبار لكواكب اخرى.

مؤخرًا, امر حديث للغاية, إنني اتحدث عن الستة, سبعة, تسعة اشهر الماضية, الماء,الميثان, وثاني اوكسيد الكربون تم إكتشافها في طيف كوكب خارج النظام الشمسي. امر مذهل, إذن هذه هي قوة السبيكتروسكوبي. بإمكانك حقيقتًا الذهاب والتحقق ودراسة التكوين الكيميائي للكواكب بعيدة, بعيدة, ابعد للغاية من النظام الشمسي. علينا إكتشاف الأوكسجين, والأوزون للتحقق من وجود كل الظروف الضرورية للحياة.

المعجزات الكونية هي شيء بإمكاننا ربطه لإس إي تي اّي الأن تخيل جسم, جسم مذهل, او شيء ليس بإمكاننا شرحه عندما نقف, ونقول, " انظروا, نحن نستسلم, الفيزياء لاتعمل." إذن هو امر, بإمكانك ان تعزوه إلى إس إي تي اّي, وان تقول, " حسنًا لابد ان شخصًا يقوم بذلك ,بطريقة ما."

ومع الفيزياء المعروفة, وغيرها هو امر تمت الإشارة اليه عن طريق فرانك دارك, خلال سنين عديدة مرت [غير واضح]. إذا رأيت طيف نجم مضيف لكوكب, إذا رأيت عناصرًا كيميائيًة غريبة, يمكن ان تكون مؤشرًا لوجود حضارة موجودة, وتريد الإشارة الى وجودها هم حقيقتًا اردوا الإشارة إلى وجودهم من خلال هذه الخطوط الطيفية, في طيف النجم, من خلال طرق متعددة.

يمكن ان تكون هناك طرق عديدة لفعل ذلك أحدها على سبيل المثال التكنيتيوم هو عنصر مشع ييبلغ وقت تحلله( ديكاي تايم) 4.2 مليار سنة. إذا شاهدت فجأةً التكنيتيوم في كوكب شبيه- بالشمس, ستكون متأكدًأ ان احدهم وضع هذا العنصر في الغلاف الجوي, لأنه وبطريقة طبيعية من المستحيل فعل ذلك. الان نحن نراجع اطياف قرابة 300 نجم مصاحبة لكواكب خارج المجموعة الشمسية ونحن نقوم بهذا العمل منذ 2000 وهو مشروع ضخم. لقد قمنا بعمل شاق و لدينا حالات مثيرة للإهتمام, مرشحين, وغيره, اشياء لايمكننا شرحها. وآمل في المستقبل القريب سيكون بإمكاننا التأكيد على هذا.

إذَا السؤال الرئيسي, " هل نحن بمفردنا؟" لأظن انه سيأتي من ال يو إف اوس. لن يأتي من إشارات الراديو. اعتقد انه سيأتي من طيف كهذا. إنه طيف لكوكب شبيه للأرض يستعرض وجود النيتروجين اوكسيد, كمؤشر واضح لوجود الحياة, و الأوكسيجين, والأوزون. إذا أكتشفنا يوما ما, واعتقد, انه سيأتي خلال 15 عامًأ من الآن, او 20 عامًا. إذا اكتشفنا كوكبًأ كهذا بإمكاننا التأكد من وجود حياة على ذلك الكوكب. خلال 5 سنوات سنكتشف كواكب كالأرض, حول نجوم شبيهة بالشمس, تبعد نفس المسافة التي تبعدها الأرض من الشمس. سيتطلب خمسة اعوام. ومن ثم 10 او 15 عاماً أخرى مع مشروع الفضاء لإكتشاف اطياف الكواكب الشبيهة بالأرض, كذلك الذي عرضت عليكم. وإذا وجدنا النيتروجين اوكسيد, والأوكسيجين, اعتقد انه سيكون لدينا إي. تي مثالي شكرًا جزيلاً لكم. ( تصفيق)