Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb συνεχίζει να μας χαρίζει εικόνες εντυπωσιακής ομορφιάς, αλλά πίσω από το θέαμα συχνά κρύβονται απαντήσεις σε μερικά από τα πιο καίρια ερωτήματα της αστροφυσικής.
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών αξιοποίησε το υπέρυθρο «μάτι» του Webb για να μελετήσει το Νεφέλωμα της Πεταλούδας (NGC 6302), ένα φαινόμενο που εδώ και χρόνια μπέρδευε τους ειδικούς. Η νέα έρευνα όχι μόνο ξεκαθαρίζει κομμάτια του παζλ, αλλά αποκαλύπτει ότι το εντυπωσιακό αυτό νέφος λειτουργεί σαν «εργοστάσιο» μορίων που θεωρούνται κρίσιμα για την εμφάνιση της ζωής.
Ένα χημικό αίνιγμα στον ουρανό
Το Νεφέλωμα της Πεταλούδας βρίσκεται περίπου 3.800 έτη φωτός από τη Γη και αποτελεί το απομεινάρι ενός άστρου πολύ μεγαλύτερου από τον Ήλιο μας. Στο κέντρο της βρίσκεται ένα από τα πιο θερμά άστρα που γνωρίζουμε, με θερμοκρασία επιφάνειας που αγγίζει τους 220.000 βαθμούς Κέλβιν. Η ακτινοβολία του βομβαρδίζει το αέριο και τη σκόνη που το ίδιο το άστρο έχει εκτοξεύσει, δημιουργώντας τις περίφημες «φτερούγες» που θυμίζουν πεταλούδα.
Ωστόσο, οι παρατηρήσεις του φάσματος του νεφελώματος αποκάλυπταν μια παράδοξη εικόνα: ταυτόχρονη παρουσία κόκκων πλούσιων σε οξυγόνο, όπως οι κρυσταλλικές πυριτικές ενώσεις, αλλά και μορίων πλούσιων σε άνθρακα, όπως οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH). Η συνύπαρξη αυτών των στοιχείων είναι εξαιρετικά ασυνήθιστη, καθώς τα εξελιγμένα άστρα παράγουν συνήθως είτε χημεία βασισμένη στο οξυγόνο είτε στον άνθρακα, όχι και τα δύο ταυτόχρονα.
Το «φως» του James Webb
Με τη βοήθεια του οργάνου MIRI (Mid-Infrared Instrument), οι επιστήμονες υπό την καθοδήγηση της Mikako Matsuura από το Cardiff University κατάφεραν να χαρτογραφήσουν με ακρίβεια τη χημική δομή στο εσωτερικό του νεφελώματος. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, αποκάλυψε ένα πολύ πιο σύνθετο και δυναμικό περιβάλλον από αυτό που φανταζόμασταν μέχρι σήμερα.
Το James Webb εντόπισε έναν πυκνό δίσκο αερίων και σκόνης γύρω από το κεντρικό άστρο. Το εντυπωσιακό είναι ότι αυτός ο δίσκος δεν είναι απλώς μεγάλος – περιέχει μάζα που υπολογίζεται μεταξύ 0,8 και 3 ηλιακών μαζών – αλλά αποτελείται και από κρυσταλλικούς κόκκους πυριτίου. Το εύρημα στηρίζει τη θεωρία ότι η σκόνη αυτή δημιουργήθηκε σε σταθερό και σχετικά ήρεμο περιβάλλον, πιθανόν λόγω της παρουσίας ενός συνοδού άστρου, και όχι μέσω ενός χαοτικού άστρικου ανέμου.
Εκρήξεις και «φυσαλίδες»
Ακόμα πιο εντυπωσιακή είναι η ανατροπή γύρω από τον τρόπο που σχηματίστηκε το Νεφέλωμα της Πεταλούδας. Αντί για έναν σταθερό και ήπιο άνεμο, το James Webb αποκάλυψε ότι το άστρο προχώρησε σε βίαιες και επαναλαμβανόμενες εκτοξεύσεις, δημιουργώντας «φυσαλίδες» καυτού αερίου. Σε μία από αυτές τις εσωτερικές φυσαλίδες, οι επιστήμονες παρατήρησαν σαφή στρωμάτωση των υλικών.
Κοντά στον πυρήνα εντοπίστηκαν έντονα ιονισμένα αέρια όπως μαγνήσιο και πυρίτιο. Λίγο πιο έξω, υπήρχε στρώμα ιονισμένου υδρογόνου, ακολουθούμενο από μοριακό υδρογόνο. Στα όρια αυτών των στρωμάτων εμφανίστηκαν και τα σήματα των PAH, γεγονός που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι αυτά τα πολύπλοκα μόρια σχηματίζονται επί τόπου, χάρη στις ιδιαίτερες συνθήκες ακτινοβολίας και θερμοκρασίας που δημιουργεί το κρουστικό κύμα της φυσαλίδας.
Μια «γραμμή παραγωγής» μορίων ζωής
Σε αντίθεση με άλλα γνωστά περιβάλλοντα σχηματισμού άστρων, όπως η περιοχή Orion Bar, εδώ φαίνεται ότι έχουμε μια μοναδική «ζώνη παραγωγής» μορίων. Οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες δεν είναι απλά απομεινάρια του παρελθόντος του άστρου, αλλά φαίνεται να δημιουργούνται τώρα, σε πραγματικό χρόνο, από τις βίαιες διεργασίες του νεφελώματος.
Η σημασία αυτού του ευρήματος είναι τεράστια. Τα PAH θεωρούνται βασικά δομικά υλικά για την προβιοτική χημεία, δηλαδή για τις χημικές διεργασίες που μπορούν να οδηγήσουν τελικά στην εμφάνιση ζωής. Η κατανόηση του πού και πώς σχηματίζονται αυτά τα μόρια μάς φέρνει πιο κοντά στην αποκρυπτογράφηση του κύκλου του άνθρακα στο Σύμπαν, καθώς και στην κατανόηση του πώς οι γαλαξίες αποκτούν τα συστατικά που καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ζωής.
Ένα νέο παράθυρο στο μέλλον του Ήλιου
Πέρα από τη χημεία, η μελέτη αλλάζει και τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε το τέλος ζωής των άστρων. Μέχρι σήμερα πιστεύαμε ότι άστρα σαν τον Ήλιο πεθαίνουν με σχετικά ήρεμο τρόπο, χάνοντας σταδιακά τη μάζα τους μέσω συνεχών αστρικών ανέμων. Τα νέα δεδομένα δείχνουν ότι το φινάλε μπορεί να είναι πολύ πιο εκρηκτικό και δυναμικό.
Το Νεφέλωμα της Πεταλούδας μας αποκαλύπτει όχι μόνο μυστικά για τη δημιουργία μορίων που σχετίζονται με τη ζωή, αλλά και για το μέλλον του ίδιου μας του Ήλιου. Αν και σε δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα, η Γη δεν θα υπάρχει για να παρακολουθήσει αυτό το θέαμα, η κατανόηση της διαδικασίας μας δίνει πολύτιμες πληροφορίες για το ταξίδι της ύλης από τα άστρα πίσω στο Διάστημα και τελικά στην ίδια τη ζωή.
[via]
