Ένα σύννεφο αδιαφανούς σκόνης σε σχήμα κουτιού που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας (Milky Way) προκαλεί εδώ και καιρό αμηχανία στους επιστήμονες. Τώρα οι τελευταίες παρατηρήσεις αποκαλύπτουν μια νέα λεπτομέρεια σχετικά με τη σύνθεσή του και βαθαίνουν το μυστήριο, ανατρέποντας ενδεχομένως ό,τι είναι γνωστό για το τον σχηματισμό των αστεριών.
Το σύννεφο, με το παρατσούκλι «το Τούβλο» (the Brick) λόγω της οπτικής αδιαπερατότητα και την ορθογώνια εμφάνισή του, είχε προηγουμένως εκτιμηθεί ότι περιέχει πάνω από 100.000 φορές τη μάζα του ήλιου. Και μια τόσο πυκνή μάζα θα έπρεπε να παράγει τεράστια νέα αστέρια, με βάση την τρέχουσα κατανόηση των ερευνητών για τον σχηματισμό των άστρων.
Αλλά κάτι τέτοιο δεν ισχύει.
Το «Τούβλο» είναι σε μεγάλο βαθμό αδρανές. Και οι τελευταίες παρατηρήσεις, που έγιναν με τη χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, δεν αποκάλυψαν κανένα κρυμμένο, νεαρό αστέρι.
Αντίθετα, τα νέα δεδομένα του Webb αποκάλυψαν ότι το «Τούβλο» δεν αποτελείται μόνο από αέρια. Είναι επίσης γεμάτο με παγωμένο μονοξείδιο του άνθρακα – πολύ περισσότερο από ό,τι αναμενόταν προηγουμένως – σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal. Και υπάρχει περισσότερος πάγος που σχηματίζεται βαθύτερα στο «Τούβλο».
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν δραστικές επιπτώσεις στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες αναλύουν αυτή την περιοχή στο μέλλον. Περισσότερος πάγος μονοξειδίου του άνθρακα μέσα στο Brick θα μπορούσε να αλλάξει δραματικά τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές μελετούν και μετρούν τα σκοτεινά σύννεφα στο κέντρο του Γαλαξία μας.
«Είμαστε τώρα πιο κοντά στην κατανόηση του τι ακριβώς συμβαίνει στο “Τούβλο” και πού βρίσκεται η μάζα. Αλλά ανοίξαμε περισσότερα ερωτήματα από όσα κλείσαμε με αυτό» δήλωσε ο αστρονόμος επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και αστρονόμος από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, Adam Ginsburg.
Αμέτρητα τα νέα ερωτήματα για το «Τούβλο»
Γιατί και πού παγώνει αυτό το μονοξείδιο του άνθρακα σε πάγο; Άλλα μυστήρια που ελλοχεύουν για την περιοχή αυτή παραμένουν επίσης αναπάντητα: Γιατί δεν βλέπουμε να σχηματίζονται νέα αστέρια; Μήπως το τούβλο δεν είναι τόσο πυκνό όσο πίστευαν κάποτε οι επιστήμονες; Και τι είναι τα παράξενα χαρακτηριστικά που μοιάζουν με κορυφογραμμές και νηματοειδή που εμφανίζονται μέσα στο «Τούβλο»;
«Πρέπει να ερευνήσουμε περισσότερα για να είμαστε πραγματικά σίγουροι για το τι συμβαίνει», δήλωσε ο Ginsburg. «Θα έλεγα ότι βρισκόμαστε στη φάση διαμόρφωσης υποθέσεων, όχι στη φάση εξαγωγής συμπερασμάτων».
Τι αποκάλυψε το James Webb για το «Τούβλο»
Ο Ginsburg και οι συνάδελφοί του, μεταξύ των οποίων και μεταπτυχιακοί φοιτητές του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, πήραν για πρώτη φορά στα χέρια τους αυτά τα νέα δεδομένα του Webb τον Σεπτέμβριο του 2022.
Ήταν μια κρίσιμη στιγμή. Ως το ισχυρότερο διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε ποτέ, το Webb θα μπορούσε να προσφέρει πρωτόγνωρες γνώσεις για το «Τούβλο». Αλλά αμέσως μετά, ο Ginsburg και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι τα δεδομένα χρειάζονταν πολλή δουλειά. Το τηλεσκόπιο Webb προσανατολίζεται χρησιμοποιώντας έναν χάρτη, καθορίζοντας ποια κατεύθυνση δείχνει, αναφερόμενο στο πού βρίσκεται σε σχέση με γνωστά αστέρια.
«Το πρόβλημα ήταν ότι υπάρχουν τόσα πολλά αστέρια στο γαλαξιακό κέντρο που μπερδεύεται», δήλωσε ο Ginsburg. Έτσι, οι ερευνητές έπρεπε να περάσουν μήνες καθαρίζοντας τα δεδομένα, προσανατολίζοντάς τα ώστε να ευθυγραμμιστούν σωστά με τους υπάρχοντες χάρτες του ουρανού.
Στη συνέχεια, καθώς κοίταζαν το «Τούβλο», διαπίστωσαν ότι οι εικόνες από τον Webb είχαν λάθος χρώμα. «Όλα τα αστέρια έβγαιναν λίγο πολύ μπλε», δήλωσε ο Ginsburg, ωθώντας τους ερευνητές να αναρωτηθούν αν κάτι δεν πήγαινε καλά με τα δεδομένα.
Ωστόσο αποδείχθηκε ότι το πρόβλημα ήταν με τις υποθέσεις τους. Οι επιστήμονες δεν περίμεναν ότι θα υπήρχε τόσο πολύς πάγος μονοξειδίου του άνθρακα – και αυτό ήταν η αιτία της αλλαγής του χρώματος, σύμφωνα με τη μελέτη.
«Η ανακάλυψη της ύπαρξης του πάγου θα μπορούσε να έχει ευρείες επιπτώσεις σε όλα τα είδη έρευνας για το κέντρο του Γαλαξία μας», δήλωσε η βοηθός επιστήμονας στο Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας, Dr. Natalie Butterfield, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Η Butterfield δήλωσε ότι η δική της έρευνα – η οποία περιλαμβάνει τη μελέτη των supernova και της ακτινοβολίας μεταξύ των αστρικών συστημάτων – θα μπορούσε να αλλάξει για πάντα από την κατανόηση της ύπαρξης αυτού του πάγου μονοξειδίου του άνθρακα. Θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες εκτιμούν τη μάζα όλων των νεφών στο γαλαξιακό κέντρο.
Γιατί το μονοξείδιο του άνθρακα έχει σημασία
Υπάρχουν αρκετά πράγματα που προκαλούν αμηχανία σχετικά με τον πάγο μονοξειδίου του άνθρακα. Για παράδειγμα, η περιοχή είναι αρκετά θερμή – περίπου 60 Κέλβιν (-213 βαθμοί Κελσίου) – ενώ το μονοξείδιο του άνθρακα συνήθως παγώνει στους 20 Κέλβιν (-253 βαθμούς Κελσίου).
Σύμφωνα με τον Ginsburg, είτε η σκόνη μέσα στο «Τούβλο» είναι πολύ πιο κρύα από το αέριο, προκαλώντας το μονοξείδιο του άνθρακα γύρω από τα σωματίδια της σκόνης να γίνει στερεό, είτε το νερό παγώνει, παγιδεύοντας το μονοξείδιο του άνθρακα στο εσωτερικό του.
Η απάντηση έχει σημασία.
Όλος ο πάγος σε μια περιοχή, όπως το «Τούβλο», μπορεί να δώσει στους επιστήμονες νέες πληροφορίες για το ηλιακό μας σύστημα – ακόμη και για τον πλανήτη μας.
Ο πάγος και το νερό που υπάρχουν στη Γη, για παράδειγμα, πιθανότατα έφτασαν εδώ μέσω κομητών. Έτσι, το πού υπάρχει πάγος στο σύμπαν και πώς σχηματίζεται μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν από πού προέρχονται αυτοί οι κομήτες και πώς συνέλεξαν τα υλικά που εναπόθεσαν.
Πού είναι τα αστέρια;
Υπάρχει το μεγάλο μυστήριο του γιατί υπάρχει έλλειψη σχηματισμού αστέρων μέσα στο «Τούβλο».
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ήδη ότι τα νέα αστέρια παρασκευάζονται από νέφη σκόνης και μόρια υδρογόνου. Αλλά οι επιστήμονες δεν μπορούν να παρατηρήσουν άμεσα τα μόρια υδρογόνου μέσα στο «Τούβλο» – ή οπουδήποτε αλλού στο σύμπαν – επειδή είναι αόρατα στα τηλεσκόπια.
Ωστόσο, οι επιστήμονες γνωρίζουν επίσης ότι για κάθε μόριο υδρογόνου, υπάρχει πιθανότατα μια ορισμένη ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα. Και το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ορατό – οπότε οι επιστήμονες μπορούν να το μετρήσουν ως υποκατάστατο για να προσδιορίσουν πόσα μόρια υδρογόνου υπάρχουν σε μια δεδομένη περιοχή.
«Οι ερευνητές χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για τη μέτρηση των μορίων υδρογόνου εδώ και 50 χρόνια» δήλωσε ο Ginsburg. «Αλλά πάντα υπέθεταν ότι το μονοξείδιο του άνθρακα ήταν αέριο και όχι στερεός πάγος, όπως αποκάλυψαν τα δεδομένα του Webb. Αυτό το εύρημα ανοίγει ένα εντελώς κεφάλαιο» πρόσθεσε.
Ο Ginsburg σημείωσε ότι είναι ζωτικής σημασίας για τους ερευνητές να καταλάβουν σε ποια κατάσταση ύλης βρίσκεται το μονοξείδιο του άνθρακα -αέριο ή στερεό- για να καταλήξουν στις σωστές απαντήσεις.
Κάθε νέο κομμάτι γνώσης σχετικά με το «Τούβλο» και τη σύνθεσή του πληροφορεί καλύτερα γιατί αυτό το αδιαφανές νέφος δεν παράγει αστέρια, παρόλο που – σύμφωνα με τις περισσότερες εκτιμήσεις – θα έπρεπε να είναι ένα από τα πιο ενεργά φυτώρια αστέρων στον Γαλαξία μας.
«Είναι ένα φυσικό μέρος για νέα αστέρια. Αλλά δεν έχουμε βρει πάρα πολλά – μόνο μια πολύ, πολύ μικρή χούφτα» ανέφερε ο Ginsburg.
Υπάρχουν κάποιες πιθανές απαντήσεις που ο Ginsburg και άλλοι ερευνητές ανυπομονούν να εξερευνήσουν: Ίσως το «Τούβλο» να είναι πιο διασκορπισμένο – λιγότερο συμπαγές – απ’ ό,τι πίστευαν κάποτε οι επιστήμονες. Ή ίσως είναι απλά πολύ νεαρό, και οι μέρες που σχηματίζει αστέρια είναι μπροστά μας.
«Αυτά είναι ερωτήματα» τόνισαν οι Ginsburg και Butterfield, «που το James Webb μπορεί να συνεχίσει να βοηθά τους ερευνητές να απαντήσουν. «Είναι απλά ένα εντυπωσιακό, εντυπωσιακό τηλεσκόπιο. Νομίζω ότι αυτό είναι μόνο το πρώτο από τα πολλά μοναδικά αποτελέσματα που θα προκύψουν από το JWST» κατέληξε η Butterfield