علت تفاوت رنگ گیسو و دم دنباله‌دار در چیست؟

سر (گیسو) یک دنباله دار اغلب به رنگ سبز است. اما دم آن رنگ دیگری دارد. دنباله‌دار «لئونارد» نیز که در روز دوشنبه هفته پیش نزدیک‌ترین گذر خود از کنار خورشید را انجام داد، دارای همین ویژگی است.

اکنون تیمی از دانشمندان توضیح مفصلی برای علت این موضوع ارائه کرده‌اند. آن‌ها در گزارش‌های خود اعلام کرده‌اند مولکولی که مسئول این درخشش سبز رنگ است، توسط فرآیندهای شیمیایی درون هسته پدید می‌آید و توسط نور خورشید – تنها چند روز پس از تشکیل – از درون انفجار می‌یابد. به همین علت نور سبز رنگ تنها متعلق به هسته است و دم دنباله دار از آن بی‌نصیب می‌ماند.

«تیموتی دبلیو اشمیت»، استاد شیمی در دانشگاه «نیو ساوت ولز» استرالیا گفت: «ما با استفاده از لیزرهای فرابنفش در آزمایشگاه نشان دادیم که این پدیده چطور اتفاق می‌افتد. ما پارامترهای مهم در این انفجار مولکول را با دقت اندازه‌گیری کردیم.»

هنگامی که یک دنباله‌ دار – توده‌ای از یخ و غبار – به خورشید نزدیک می‌شود، گرم می‌شود و یخ‌های آن به گاز تبدیل می‌شوند. در نتیجه جو اطراف آن به صورت مه و غبار درمی‌آید که به آن «کما» می‌گویند - کما در علم ستاره‌شناسی به ابر درخشانی از جنس گاز گفته می‌شود که هسته را دربرمی‌گیرد و بخش عمده سر یک دنباله‌دار در درون آن تشکیل می‌شود – جو این ناحیه از فضا مملو از مولکول‌های ساخته شده بر پایه کربن است که به نوبه خود با نور فرابنفش خورشید بمباران می‌شوند و در طی انفجارها به قطعات کوچکتر تبدیل می‌شوند. این فرآیند سبب تشکیل مولکول‌های کوچک و بسیار ناپایداری با نام «دی کربن» یا «C2» می‌شود. دی کربن درحقیقت دو اتم کربن هستند که باهم پیوند شیمیایی برقرار کرده‌اند.

دانشمندان تا پیش از این میدانستند که فوتون‌ها می‌توانند مولکول‌های دی کربن را به حالت برانگیخته درآورند – آنان را وادار به جنب‌وجوش کنند. به دلیل ماهیت کوانتومی عالم ما، یک مولکول برانگیخته شده با از دست دادن یک فوتون – گسیل فوتون – به حالت اولیه خود بازمی‌گردد. برای دی کربن، حضور فوتون سبب تولید نور سبز رنگ می‌شود. این رنگ سبز می‌تواند ابر غبار مانند سبز رنگ دنباله‌دار – کمای سبز رنگ – را توضیح دهد. بدیهی است که کمبود دی کربن در دم دنباله‌ دار، آن را از درخشش سبز رنگ محروم می‌سازد.

بنابراین دکتر اشمیت آنچه را که در عالم اتفاق می‌افتد، بازسازی کرد. آن‌ها برای تولید دی کربن، کار خود را با مولکول‌های متشکل از دو اتم کربن و چهار اتم کلر شروع کردند و از لیزر برای جدا کردن کلرها استفاده کردند. بدین ترتیب فقط دی کربن باقی می‌ماند. سپس از لیزر دیگری برای تجزیه دی کربن استفاده کردند و دقیقا میزان انرژی مورد نیاز برای انجام این فرآیند را اندازه گرفتند.

آن‌ها نشان دادند که چگونه مولکول‌های دی کربن باید دو فوتون را جذب کنند تا از هم جدا شوند. از محاسبات انجام شده می‌دانیم طول عمر یک مولکول دی کربن که توسط نور خورشید احاطه شده است، حدود 44 ساعت است. در آن زمان، مولکول‌ها ممکن است فاصله‌ای در حدود هشتاد هزار مایل – و یا اندکی بیشتر – را طی کنند – فاصله بسیار زیادی است. پس دم دنباله دار می‌تواند میلیون‌ها مایل کشیده شود. این کشیده شدن سبب می‌شود تا دم دنباله‌دار دارای دی کربن، اما بدون نور خورشید لازم برای درخشش سبز رنگ باشد.

تطابق با رصد دنباله دار

تیم دکتر اشمیت ماه گذشته مطالعات و نتایج بدست آمده خود را تحت مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر کرد. «آنیتا کوکران» دستیار مدیر رصدخانه «مک دونالد» دانشگاه تگزاس دراین‌باره گفت: «کاری که این تیم انجام می‌دهد، کار زمینی است که برای توضیح مشاهدات اساسی ما تلاش می‌کند. درک کربن در کیهان بسیار مهم است، زیرا سبب اتفاقات جالبی در عالم می‌شود.»

«ویلیام جکسون» استاد بازنشسته شیمی در دانشگاه کالیفرنیا این کار را تحسین کرد و گفت: «پیشرفت‌های بسیاری در پاسخ به عدم وجود نور سبز رنگ در دم دنباله دار صورت گرفته است. اما نباید فراموش کنیم که هنوز کارهای بسیاری برای انجام دادن دراین‌باره وجود دارد.»