ستاره‌هایی تار از پشت ابرها

بیش از یک قرن پیش، اخترشناسان مشاهده کردند که در طیف ستارگان درخشان نوارهای تاریکی وجود دارد. تاکنون بیش از دویست نوار تاریک از این نوع شناخته شده است. منشأ این نوارهای تیره هنوز شناخته نشده است. در یکی از نظریه‌هایی که برای توضیح این نوارها مطرح شده است ترکیبات مختلف کربن مسئول این نوارهای جذبی‌اند. اما با توجه به این‌که بیش از دویست نوار جذبی شناخته شده است، بیش از دویست مولکول مختلف کربن‌دار لازم است تا بتوان این نوارها را توضیح داد.
زوروکین و گلؤنیا از مؤسسه‌ی آی بی ام نظریه‌ی دیگری مطرح کرده‌اند که بر اساس آن تولید کننده‌ی این نوارهای جذبی مولکول هیدروژن است، ساده‌ترین و فراوان‌ترین مولکول موجود در جهان تفاوت اصلی این نظریه با نظریه‌های قبلی در سازوکار جذب است. در بیشتر نظریه‌های قبلی، جذب فوتون به شکل جذب ساده‌ی تک فوتونی است. در نظریه‌ی جدید، سازوکار جذب پیچیده‌تر است: مولکول هیدروژن به طور همزمان دو فوتون جذب می‌کند.
در این نظریه، جذب زمانی رخ می‌دهد که ابرهای هیدروژنی مولکولی، احتمالاً در فاصله‌ی چند سال نوری از ستاره، تحت تابش شدید پرتوهای فرابنفش ستاره و نیز نور مرئی ستاره قرار می‌گیرد. در این حالت مولکول هیدروژن همزمان دو فوتون، یکی فرابنفش و یکی مرئی، جذب می‌کند و به تراز بالاتری می‌رود. پژوهشگران آی بی ام بر اساس این تصویر توانسته‌اند بسیاری از نوارهای جذبی را محاسبه کنند که با دقت خوبی با نوارهای شناخته شده سازگار است. نکته‌ی جالب دیگر در مورد این نظریه تجربه‌ی آن در آزمایشگاه است. ویم اوباخس و همکارانش در آمستردام یک لیزر قوی فرابنفش و یک لیزر نور مرئی ساختند و به کمک آن توانستند نوارهای جذبی باریک و پهنی تولید کنند که شباهت زیادی با نوارهای تاریک طیف ستاره‌ها دارد. این مشاهده نشان می‌دهد که کار زوروکین و گلؤنیا، دست کم از نظر اصول، درست است.
با وجود این نظریه هنوز مشکلاتی دارد. یکی از این مشکلات آن است که هر چند محل نوارها به دقت به دست می‌آید، اما شدت محاسبه شده هر نوار با شدت مشاهده شده سازگار نیست. پدیده‌ای وجود دارد که شاید این مسئله را توضیح دهد: پرتوی فرابنفش قوی ناهمدوسی که به ابر می‌رسد، از مولکول‌ها پراکنده می‌شود و یک موج همدوسی به وجود می‌آورد. این پدیده را پراکندگی القایی رامان می‌نامند. به این ترتیب، ابر مولکولی عملاً مثل یک لیزر عظیم عمل می‌کند. با این لیزر، جذب دو فوتونی محتملتر می‌شود. با افزودن این توضیح، در حدود 70 تا از نوارهای جذبی شناخته شده توضیح داده شده‌اند.
اما اختر شناسان مشکلات دیگری هم مطرح می‌کنند از جمله اینکه پرتوی فرابنفشی که برای جذب دو فوتونی لازم است در لایه‌های خارجی ابر به شکل ساده جذب می‌شود و به لایه‌های درونی نمی‌رسد. پاسخ زوروکین این است که چون برخورد مولکول‌های ابر با هم بسیار نادر است، نوارهای جذبی حاصل از جذب یک فوتونی فرابنفش بسیار باریک‌اند. بنابراین، قسمت بزرگی از پرتوهای فرابنفش، که طول موجشان به مقدار مناسب برای جذب یک فوتونی نیست، به بخش‌های مرکزی ابر می‌رسند. اما حتی اگر پرتوی فرابنفش به بخش‌های مرکزی ابر برسد، آیا شدت آن برای القای جذب دو فوتونی کافی خواهد بود؟ علاوه بر این ظاهراً هنوز همبستگی بین نوارهای جذبی طیف ستارگان و فراوانی مولکول H2 مشاهده نشده است. اگر نظریه درست باشد، قاعدتاً باید چنین همبستگی‌ای وود داشته باشد. از سوی دیگر، تنوع نوارهای جذبی آن‌قدر زیاد است که شاید بیش از یک سازوکار در ایجاد آن‌ها مؤثر باشد.