Το πανίσχυρο διαστημικό τηλεσκόπιο ρίχνει φως στους μηχανισμούς γέννησης των άστρων.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb οι αστρονόμοι ανίχνευσαν απροσδόκητη υπεριώδη ακτινοβολία υψηλής ενέργειας γύρω από πέντε νεογέννητα άστρα, οι αποκαλούμενοι πρωτοαστέρες, στο μοριακό νέφος γέννησης άστρων του Οφιούχου. Η ανακάλυψη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astronomy & Astrophysics» αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε αλλαγή των μοντέλων των αστρονόμων για τον σχηματισμό άστρων.
Οι πρωτοαστέρες αντιπροσωπεύουν το αρχικό στάδιο της ζωής ενός άστρου μετά τον σχηματισμό του από την κατάρρευση πυκνών τμημάτων αερίου και σκόνης μέσα σε μοριακά νέφη. Παραμένουν περιβαλλόμενοι από τα υλικά από τα οποία σχηματίζονται και από τα οποία αντλούν μάζα. Αυτή η διαδικασία συλλογής μάζας συνεχίζεται μέχρι ο πρωτοαστέρας να γίνει αρκετά ογκώδης ώστε να αρχίσει η σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο στον πυρήνα του, η διαδικασία που χαρακτηρίζει ένα «ενήλικο» άστρο κύριας ακολουθίας.
«Θέλαμε να εξετάσουμε πιο προσεκτικά τους πρωτοαστέρες, νεαρά άστρα που εξακολουθούν να σχηματίζονται βαθιά μέσα στα μητρικά τους μοριακά νέφη. Καθώς οι πρωτοαστέρες συσσωρεύουν μάζα, εκτοξεύουν μέρος αυτής προς τα έξω με τη μορφή πιδάκων» αναφέρει ο Ιάσων Σκρέτας ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Μαξ Πλανκ.
Η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι για να κατανοήσουν αυτά τα ισχυρά εκροϊκά ρεύματα από νεογέννητα άστρα, οι επιστήμονες πρέπει να λάβουν υπόψη την υπεριώδη ακτινοβολία.
«Αυτό είναι το πρώτο σοκ. Τα νεαρά άστρα δεν είναι ικανά να αποτελούν πηγή ακτινοβολίας· δεν μπορούν να την “παράγουν”. Άρα δεν θα έπρεπε να την περιμένουμε. Κι όμως δείξαμε ότι υπεριώδης ακτινοβολία εμφανίζεται κοντά στους πρωτοαστέρες. Από πού προέρχεται; Ποια είναι η πηγή της: εσωτερική ή εξωτερική; Αποφασίσαμε να το διερευνήσουμε» λέει η Αγκάτα Κάρσκα από το Center for Modern Inter-disciplinary Technologies του Πανεπιστημίου Κοπέρνικου στο Τορούν της Πολωνίας.
Άστρα που κάνουν… νερά
Για την έρευνα αυτή οι ερευνητές έστρεψαν το James Webb προς το μοριακό νέφος του Οφιούχου στον αστερισμό του Οφιούχου. Βρίσκεται περίπου 450 έτη φωτός από τη Γη και φιλοξενεί πολλά νεαρά, θερμά άστρα τύπου Β που εκπέμπουν ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία.
Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις πέντε πρωτοαστέρων οι οποίοι βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από αυτά τα ογκώδη άστρα. Ιδιαίτερα, οι επιστήμονες ενδιαφέρονταν για εκπομπές από μοριακό υδρογόνο.
Το μοριακό υδρογόνο αποτελούμενο από δύο άτομα υδρογόνου είναι το πιο άφθονο μόριο στο Σύμπαν. Δεν μπορεί να παρατηρηθεί από επίγεια τηλεσκόπια λόγω της ατμόσφαιρας της Γης αλλά είναι δύσκολο να εντοπιστεί και από το Διάστημα επειδή η θερμοκρασία των μοριακών νεφών είναι πολύ χαμηλή ώστε να διεγείρει αυτά τα μόρια.
Ωστόσο όταν οι εκροές από νεαρά άστρα χτυπούν τα γύρω μοριακά νέφη δημιουργούνται κρουστικά κύματα που θερμαίνουν την ύλη και κάνουν το μοριακό υδρογόνο να εκπέμπει χαρακτηριστικά ίχνη τα οποία μπορεί να εντοπίσει το James Webb με τα προηγμένα του όργανα.
Οι πιθανές πηγές
Οι παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου έδειξαν καθαρά στους ερευνητές ότι υπεριώδης ακτινοβολία υπάρχει γύρω από τους πρωτοαστέρες στον Οφιούχο. Όμως το μεγάλο ερώτημα είναι: από πού προέρχεται;
Μία πιθανή πηγή είναι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα ακριβώς γύρω από τους πρωτοαστέρες όπως τα κρουστικά κύματα που προκαλούνται όταν υλικό από το μοριακό νέφος πέφτει πάνω στον πρωτοαστέρα. Εναλλακτικά η ακτινοβολία μπορεί να παράγεται από κρουστικά κύματα κατά μήκος του πίδακα υλικού που εκτοξεύουν αυτά τα «άτακτα» νεογέννητα άστρα.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η υπεριώδης ακτινοβολία προέρχεται από γειτονικά μεγάλα άστρα τα οποία λούζουν τους πρωτοαστέρες με το φως τους. Για να αποκλείσουν αυτή την εξωτερική πηγή οι ερευνητές εξέτασαν τις ιδιότητες των γύρω άστρων και τις αποστάσεις τους από τους πρωτοαστέρες. Στη συνέχεια, έλαβαν υπόψη την ικανότητα της σκόνης που περιβάλλει τους πρωτοαστέρες να απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία και να την επανεκπέμπει σε μεγαλύτερα μήκη κύματος.
«Χρησιμοποιώντας αυτές τις δύο μεθόδους, δείξαμε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία, από άποψη εξωτερικών συνθηκών, διαφέρει σημαντικά μεταξύ των πρωτοαστέρων μας και επομένως θα έπρεπε να βλέπουμε διαφορές στις μοριακές εκπομπές», δήλωσε ο Σκρέτας. «Όπως αποδεικνύεται, δεν τις βλέπουμε».
Αυτό σήμαινε ότι η ομάδα μπορούσε να απορρίψει εξωτερικές πηγές, όπως τα γειτονικά άστρα. «Μπορούμε με βεβαιότητα να πούμε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία υπάρχει στην περιοχή του πρωτοαστέρα, καθώς αναμφίβολα επηρεάζει τις μοριακές γραμμές που παρατηρούμε. Επομένως, η προέλευσή της πρέπει να είναι εσωτερική» λέει η Κάρσκα.
Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να μελετούν τις παρατηρήσεις του James Webb όχι μόνο για το αέριο και τους πρωτοαστέρες του μοριακού νέφους του Οφιούχου αλλά και για τη σκόνη και τον πάγο σε αυτή την περιοχή. Στόχος είναι να φτάσουν στη ρίζα της ανεξήγητης υπεριώδους ακτινοβολίας γύρω από αυτά τα αντικείμενα.
