Διεθνής ομάδα ερευνητών κατέγραψε για πρώτη φορά ένα φαινόμενο που θεωρείται καθοριστικό για τη γέννηση των άστρων, παρατηρώντας άμεσα την αμφιπολική διάχυση (ambipolar diffusion) στο εσωτερικό ενός προαστρικού πυρήνα. Η ανακάλυψη φωτίζει έναν από τους βασικούς μηχανισμούς που επιτρέπουν σε ένα νέφος αερίου και σκόνης να καταρρεύσει βαρυτικά και να σχηματίσει ένα νέο άστρο.
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Kyushu και του Ινστιτούτου Εξωγήινης Φυσικής Max Planck και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
Το πρώτο στάδιο πριν από τη γέννηση ενός άστρου
Άστρα όπως ο Ήλιος σχηματίζονται από την κατάρρευση ψυχρών και πυκνών συγκεντρώσεων αερίου και σκόνης, γνωστών ως προαστρικοί πυρήνες.
Παρότι η βαρύτητα τείνει να προκαλεί την κατάρρευσή τους, ισχυρά μαγνητικά πεδία που διαπερνούν αυτούς τους πυρήνες μπορούν να λειτουργήσουν ως αντίβαρο, επιβραδύνοντας ή ακόμη και αναστέλλοντας τη διαδικασία σχηματισμού ενός νέου άστρου.
«Οι προαστρικοί πυρήνες είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα αντικείμενα. Είναι ψυχροί, πυκνοί και αποτελούν τόπους όπου αναπτύσσεται πολύπλοκη χημεία. Οι χαμηλές θερμοκρασίες επιτρέπουν στα μόρια να σχηματίζουν ολοένα πιο σύνθετες ενώσεις, ακόμη και πρόδρομες μορφές προβιοτικών οργανικών μορίων», εξήγησε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Ντόρις Αρζουμανιάν.
Πώς αποδυναμώνεται το μαγνητικό πεδίο
Για να διερευνήσουν τον ρόλο των μαγνητικών πεδίων, οι ερευνητές παρατήρησαν τον προαστρικό πυρήνα L1544, ο οποίος βρίσκεται στο μοριακό νέφος του Ταύρου, μία από τις πλησιέστερες στη Γη περιοχές σχηματισμού άστρων.
Στα μοριακά νέφη, μέρος του αερίου είναι ιονισμένο. Τα φορτισμένα σωματίδια παραμένουν ισχυρά συνδεδεμένα με το μαγνητικό πεδίο, ενώ τα ουδέτερα μόρια αλληλεπιδρούν με αυτό μόνο έμμεσα, μέσω συγκρούσεων.
Καθώς όμως ο πυρήνας γίνεται ολοένα πυκνότερος, η ακτινοβολία δυσκολεύεται να διεισδύσει στο εσωτερικό του και ο βαθμός ιονισμού μειώνεται.
Έτσι, τα ουδέτερα μόρια αποσυνδέονται σταδιακά από την επιρροή του μαγνητικού πεδίου και αρχίζουν να κινούνται προς το κέντρο του πυρήνα εξαιτίας της βαρύτητας, ενώ τα ιόντα εξακολουθούν να παραμένουν «δεμένα» στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου.
Η πρώτη άμεση ανίχνευση της αμφιπολικής διάχυσης
Για να ανιχνεύσουν αυτή τη διαδικασία, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το ραδιοτηλεσκόπιο IRAM των 30 μέτρων.
Επειδή τα πιο συνηθισμένα μόρια παγώνουν πάνω στους κόκκους σκόνης στις τόσο χαμηλές θερμοκρασίες των προαστρικών πυρήνων, επέλεξαν δύο διαφορετικούς μοριακούς «ιχνηθέτες»: το ιονισμένο διαζενυλιόνιο-d1 (N₂D⁺) και την ουδέτερη παρα-μονοδευτεριωμένη αμμωνία (para-NH₂D).
Αναλύοντας τα φάσματα των δύο μορίων, διαπίστωσαν ότι κινούνταν με διαφορετικές ταχύτητες.
Η διαφορά αυτή έφθανε περίπου τα 0,05 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και αποτελεί την πρώτη σαφή παρατήρηση της λεγόμενης αμφιπολικής διάχυσης μέσα σε έναν προαστρικό πυρήνα.
«Καθώς συνεχίζεται η αμφιπολική διάχυση, η ισχύς του μαγνητικού πεδίου μειώνεται. Τελικά η βαρύτητα γίνεται η κυρίαρχη δύναμη και ο πυρήνας καταρρέει, σχηματίζοντας έναν πρωτοαστέρα», ανέφερε η Αρζουμανιάν.
Ένα κρίσιμο βήμα για την κατανόηση της γέννησης των άστρων
Οι ερευνητές σκοπεύουν τώρα να παρατηρήσουν και άλλους προαστρικούς πυρήνες, χρησιμοποιώντας ακόμη υψηλότερη γωνιακή ανάλυση, ώστε να χαρτογραφήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη σχετική κίνηση ιόντων και ουδέτερων μορίων.
Όπως επισημαίνουν, η κατανόηση των πρώτων σταδίων σχηματισμού των άστρων δεν αφορά μόνο την αστροφυσική, αλλά και την προέλευση των πλανητικών συστημάτων και, τελικά, τις συνθήκες που επιτρέπουν την εμφάνιση της ζωής στο Σύμπαν.
