الفيزياء الفلكية الذرية والجزيئية

يهتم علم الفيزياء الفلكية الذرية بإجراء حسابات فيزيائية ذرية تُفيد علماء الفلك ، واستخدام البيانات الذرية لتفسير الرصد الفلكي . وتلعب الفيزياء الذرية دورًا محوريًا في الفيزياء الفلكية، إذ أن المعلومات الوحيدة التي يمتلكها علماء الفلك عن أي جرم سماوي معين تأتي من الضوء الذي يُصدره، وهذا الضوء ينشأ من خلال الانتقالات الذرية .

يهتم علم الفيزياء الفلكية الجزيئية ، الذي طوره عالم الكيمياء الفلكية النظرية ألكسندر دالغارنو ليصبح مجالاً بحثياً دقيقاً بدءاً من عام 1967، بدراسة الانبعاثات من الجزيئات في الفضاء. ويوجد حالياً 110 جزيئات معروفة في الفضاء بين النجوم.تتميز هذه الجزيئات بوجود عدد كبير من الانتقالات القابلة للرصد. ويمكن رصد الخطوط الطيفية أيضًا في الامتصاص ، كما هو الحال مع الخطوط ذات الانزياح الأحمر العالي التي تُرى مقابل الكوازار PKS1830-211 المُكبَّر بفعل عدسة الجاذبية. ويمكن للإشعاع عالي الطاقة، كالأشعة فوق البنفسجية ، أن يكسر الروابط الجزيئية التي تربط الذرات في الجزيئات. وبشكل عام، توجد الجزيئات في بيئات فيزيائية فلكية باردة. وتُعدّ السحب الجزيئية العملاقة، المعروفة باسم السحب الجزيئية العملاقة، أضخم الأجسام في مجرتنا . وفي هذه السحب، وفي نسخ أصغر منها، تتشكل النجوم والكواكب. ويُعدّ تكوين النجوم والكواكب أحد المجالات الرئيسية لدراسة الفيزياء الفلكية الجزيئية . ومع ذلك، يمكن العثور على الجزيئات في العديد من البيئات، بدءًا من الأغلفة الجوية النجمية وصولًا إلى أغلفة الأقمار الكوكبية. وتتميز معظم هذه المواقع ببرودتها النسبية، ويُمكن دراسة الانبعاث الجزيئي بسهولة أكبر من خلال الفوتونات المنبعثة عندما تنتقل الجزيئات بين حالات طاقة دورانية منخفضة. يُعدّ أول أكسيد الكربون (CO) جزيئًا واحدًا، يتكون من ذرات الكربون والأكسجين الوفيرة، وهو مستقر جدًا ضد التفكك إلى ذرات. يبلغ طول موجة الفوتون المنبعث عندما ينتقل جزيء CO من أدنى حالة إثارة له إلى حالته الأرضية (الصفر طاقة) 2.6 ملم، أو 115 جيجاهرتز . هذا التردد أعلى بألف مرة من ترددات راديو FM النموذجية. عند هذه الترددات العالية، يمكن لجزيئات الغلاف الجوي للأرض أن تحجب الإشارات القادمة من الفضاء، ولذا يجب وضع التلسكوبات في مواقع جافة (حيث يُعدّ الماء حاجزًا جويًا مهمًا) ومرتفعة. يجب أن تتمتع التلسكوبات الراديوية بأسطح دقيقة للغاية لإنتاج صور عالية الدقة.

في 21 فبراير 2014، أعلنت وكالة ناسا عن قاعدة بيانات مُحسّنة بشكل كبير لتتبع الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) في الكون . ووفقًا للعلماء، قد يرتبط أكثر من 20% من الكربون في الكون بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، والتي يُحتمل أن تكون مواد أولية لتكوين الحياة . ويبدو أن هذه الهيدروكربونات قد تشكلت بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم ، وهي منتشرة على نطاق واسع في جميع أنحاء الكون، وترتبط بالنجوم الجديدة والكواكب الخارجية . ^{[ 1 ]}

• علم الفلك الراديوي الوطني: الفيزياء الفلكية الجزيئية
• الفيزياء الفلكية الجزيئية: مجلد تكريماً لألكسندر دالغارنو