Μικροσκοπικοί πολύτιμοι λίθοι ανακαλύφθηκε ότι είναι πηγές ενός συμπαντικού μικροκυματικού φωτός.
Μερικά από τα μικρότερα διαμάντια του Σύμπαντος - κομμάτια κρυσταλλικού άνθρακα εκατοντάδες χιλιάδες φορές μικρότερα από έναν κόκκο άμμου - έχουν ανιχνευθεί να στροβιλίζονται γύρω από τρία νηπιακά αστρικά συστήματα στον Γαλαξία μας. Αυτοί οι μικροσκοπικοί πολύτιμοι λίθοι δεν είναι ούτε σπάνιοι ούτε ανεκτίμητοι, είναι όμως, συναρπαστικοί για τους αστρονόμους οι οποίοι τα προσδιόρισαν ως την πηγή μιας μυστηριώδους κοσμικής μικροκυματικής "λάμψης" η οποία προέρχεται από διάφορους πρωτοπλανητικούς δίσκους στον Γαλαξία μας.
Εικόνα: S. Dagnello, NRAO / AUI / NSF (Κατεβάστε την εικόνα σε μεγαλύτερη ανάλυση με μέγεθος 4.5Mb)
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν προβληματιστεί σχετικά με την ακριβή πηγή ενός ιδιότυπου τύπου αμυδρού φωτός μικροκυμάτων, το οποίο προέρχεται από πολλές περιοχές του Γαλαξία μας. Γνωστή ως "ανώμαλη εκπομπή μικροκυμάτων (AΕM)". Το φως αυτό προέρχεται από την ενέργεια που απελευθερώνεται από τα ταχέως περιστρεφόμενα νανοσωματίδια - κομμάτια ύλης τόσο μικρά ώστε να αψηφούν την ανίχνευση τους με συνηθισμένα μικροσκόπια. (Η περίοδος σε μια μέση εκτυπωμένη σελίδα σε έκταση, είναι περίπου 500.000 νανόμετρα κατά μήκος).
"Αν και γνωρίζουμε ότι κάποιο είδος σωματιδίου είναι υπεύθυνο για αυτό το μικροκυματικό φως, η ακριβής πηγή του είναι ένα αίνιγμα από τότε που εντοπίστηκε για πρώτη φορά σχεδόν πριν από 20 χρόνια", δήλωσε η Jane Greaves, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Cardiff στην Ουαλία. και επικεφαλής συντάκτης της σχετικής εργασίας η οποία εκθέτει τα αποτελέσματά της στο περιοδικό και ιστότοπο Nature Astronomy.
Μέχρι τώρα, ο πιο πιθανός υπεύθυνος για αυτήν την εκπομπή μικροκυμάτων πιστεύεται ότι είναι μια κλάση οργανικών μορίων γνωστών ως " πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (polycyclic aromatic hydrocarbons PAHs or PAH)" - μόρια με βάση τον άνθρακα που βρίσκονται στο διαστρικό χώρο, και αναγνωρίζονται από το διακριτό, αλλά ελαφρύ υπέρυθρο φως (IR) το οποίο εκπέμπουν. Τα νανοδιαμάντια - ιδιαίτερα τα υδρογονωμένα νανοδιαμάντια, εκείνα που διεγείρονται με μόρια που σχετίζονται με το Υδρογόνο στις επιφάνειές τους - επίσης εκπέμπουν φυσικά στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, αλλά σε διαφορετικό μήκος κύματος.
Μια σειρά από παρατηρήσεις με το ραδιοτηλεσκόπιο Green Bank Telescope (GBT) στη Δυτική Βιρτζίνια και τη συστοιχία τηλεσκοπίων Australia Telescope Compact Array (ATCA) έχει - για πρώτη φορά ερευνήσει τις τρεις αυτές σαφείς πηγές φωτός τις AΕM όπως αναφέραμε πρωτύτερα, στους πρωτοπλανητικούς δίσκους που περιβάλλουν τα νεαρά αστέρια V892 Tαύρου, HD 97048 και MWC 297. Το ραδιοτηλεσκόπιο GBT παρατήρησε τον αστέρα V892 Tαύρου και η συστοιχία ATCA παρατήρησε τα άλλα δύο συστήματα.
"Αυτή είναι η πρώτη καθαρή και σαφής ανίχνευση των ανώμαλων μικροκυματικών εκπομπών οι οποίες προέρχονται από πρωτοπλανητικούς δίσκους", δήλωσε ο David Frayer συν-συντάκτης στην εργασία (paper), και αστρονόμος στο Παρατηρητήριο Green Bank.
Οι αστρονόμοι σημειώνουν επίσης ότι το υπέρυθρο φως που προέρχεται από αυτά τα συστήματα ταιριάζει με τη μοναδική υπογραφή των νανοδιαμαντιών αυτών. Ωστόσο, και άλλοι πρωτοπλανητικοί δίσκοι σε όλο τον Γαλαξία, αν και έχουν τη σαφή υπογραφή υπερύθρων από πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (PAH), εν τούτοις δεν δείχνουν κανένα σημάδι για το φως των AΕM.
Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι οι PAHs δεν είναι η μυστηριώδης πηγή της ανώμαλης ακτινοβολίας μικροκυμάτων, όπως πίστευαν κάποτε οι αστρονόμοι. Αντίθετα, τα υδρογονωμένα νανοδιαμαντια, τα οποία σχηματίζονται φυσιολογικά μέσα σε πρωτοπλανητικούς δίσκους και βρίσκονται σε μετεωρίτες στη Γη, είναι η πιο πιθανή πηγή φωτός AΕM στον Γαλαξία μας.
"Με μια μέθοδο αλά... Σέρλοκ Χολμς, για την εξάλειψη όλων των άλλων αιτιών, μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι ο καλύτερος υποψήφιος ικανός να παράγει αυτή την μικροκυματική λάμψη είναι η παρουσία νανοδιαμαντιών γύρω από αυτά τα νεαρά αστέρια", δήλωσε η Greaves. Με βάση τις παρατηρήσεις τους, οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι έως και το 1-2% του συνολικού άνθρακα σε αυτούς τους πρωτοπλανητικούς δίσκους τείνει να σχηματίζει νανοδιαμάντια.
Τα αποδεικτικά στοιχεία για νανοδιαμάντια σε πρωτοπλανητικούς δίσκους έχουν αυξηθεί τις τελευταίες δεκαετίες. Αυτή είναι, ωστόσο, σε κάθε περίπτωση η πρώτη σαφής σχέση μεταξύ των νανοδιαμαντιών και της AΕM.
Τα στατιστικά μοντέλα επίσης υποστηρίζουν έντονα την υπόθεση ότι τα νανοδιαμάντια είναι άφθονα γύρω από τα νεογέννητα άστρα, και είναι υπεύθυνα για τις ανώμαλες εκπομπές μικροκυμάτων που βρίσκονται εκεί. "Υπάρχει μία πιθανότητα στις 10000, ή λιγότερο, αυτή η σύνδεση να οφείλεται στην τύχη", δήλωσε ο Frayer.
Για την έρευνά τους, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τα ραδιοτηλεσκόπια GBT και ATCA για να ερευνήσουν 14 νεαρά αστέρια σε όλο το Γαλαξία για σημάδια ανώμαλων εκπομπών μικροκυμάτων. Οι ΑΕΜ παρατηρήθηκαν με σαφήνεια σε 3 από 14 αστέρια, τα οποία είναι και τα μόνα που παρουσιάζουν τη φασματική υπογραφή υπερύθρων (IR) από υδρογονωμένα νανοδιαμαντια. "Στην πραγματικότητα, αυτά είναι πολύ σπάνια," σημειώνει η Greaves, "κανένα άλλο νεαρό αστέρι δεν έχει αυτό το επιβεβαιωμένο υπέρυθρο αποτύπωμα."
Η ανίχνευση αυτή έχει ενδιαφέρουσες συνέπειες για τη μελέτη της κοσμολογίας και την αναζήτηση αποδεικτικών στοιχείων ότι το Σύμπαν μας ξεκίνησε με μια περίοδο πληθωρισμού. Αν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη το σύμπαν μας αναπτύχθηκε με ρυθμό που ξεπερνούσε κατά πολύ την ταχύτητα του φωτός, ένα ίχνος της περιόδου αυτής του πληθωρισμού θα πρέπει να παρατηρηθεί σε μια ιδιότυπη πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Αν και αυτή η υπογραφή της πόλωσης δεν έχει ακόμη εντοπιστεί, το έργο της Greaves και των συναδέλφων της προσφέρει κάποια ελπίδα ότι θα μπορούσε να γίνει εφικτός ο στόχος αυτός.
"Αυτά είναι καλά νέα για όσους μελετούν την πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου, καθώς το σήμα από τα περιστρεφόμενα νανοδιαμάντια θα είναι ανεπαρκώς πολωμένο στη καλύτερη περίπτωση ", δήλωσε ο Brian Mason, αστρονόμος στο Παρατηρητήριο Εθνικής Ραδιοαστρονομίας και συν-συγγραφέας στην εργασία. "Αυτό σημαίνει ότι οι αστρονόμοι μπορούν τώρα να κάνουν καλύτερα μοντέλα του μικροκυματικού φωτός που βρίσκεται στο προσκήνιο από τον Γαλαξία μας, και το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί για να μελετηθεί την μακρινή μετάλαμψη (afterglow) της Μεγάλης έκρηξης".
Τα νανοδιαμάντια πιθανότατα σχηματίζονται από υπερθερμασμένο ατμό ατόμων άνθρακα σε εξαιρετικά ενεργές περιοχές σχηματισμού αστέρων. Σημειώστε ότι κάτι τέτοιο δεν έρχεται σε αντίθεση με τις βιομηχανικές μεθόδους δημιουργίας νανοδιαμαντιών εδώ στη Γη.
Στην αστρονομία, τα νανοδιαμάντια είναι ξεχωριστά για το ότι η δομή τους παράγει αυτό που είναι γνωστό ως "διπολική ροπή" - μια διάταξη ατόμων που τους επιτρέπει να εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία όταν περιστρέφονται. Επειδή τα σωματίδια αυτά είναι τόσο μικρά - μικρότερα από τα κανονικά σωματίδια σκόνης σε ένα πρωτοπλανητικό δίσκο - είναι σε θέση να περιστρέφονται εξαιρετικά γρήγορα, εκπέμποντας ακτινοβολία στην κλίμακα των μικροκυμάτων παρά στην περιοχή της μετρικής κυματομορφής, όπου η Γαλαξιακή και διαγαλαξιακή ακτινοβολία πιθανώς θα την εξαφανίσει.
"Αυτή είναι μια εκπληκτική και απρόσμενη ανάλυση στο αίνιγμα της ανώμαλης ακτινοβολίας μικροκυμάτων", κατέληξε η Greaves. "Είναι ακόμα πιο ενδιαφέρον το γεγονός ότι αποκτήθηκε εξετάζοντας πρωτοπλανητικούς δίσκους, ρίχνοντας φως στα χημικά χαρακτηριστικά των πρώιμων ηλιακών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένου και του δικού μας".
"Πρόκειται για ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα", κατέληξε η συν-συγγραφέας της εργασίας Anna Scaife από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ. "Δεν ανακαλύπτετε συχνά τον εαυτό σας να δίνει νέα λόγια σε διάσημους στίχους, αλλά το "AΕM στον ουρανό με τα διαμάντια*" φαίνεται ένας προσεκτικός τρόπος να συνοψίσουμε την έρευνά μας».
Τα μελλοντικά εκατοστομετρικά όργανα κυματομορφής, όπως οι προγραμματισμένοι δέκτες της Ζώνης 1 (Band 1) της συστοιχίας ALMA και η Πολύ Μεγάλη Συστοιχία ραδιοτηλεσκόπιων επόμενης γενιάς (Next Generation Very Large Array), θα μπορούν να μελετήσουν το φαινόμενο αυτό. Τώρα που υπάρχει ένα φυσικό μοντέλο, και για πρώτη φορά μια σαφής φασματική υπογραφή, οι αστρονόμοι αναμένουν ότι η κατανόησή μας για τα αινίγματα αυτά θα βελτιωθεί γρήγορα.
--------------------*--------------------
*Παρομοίωση με το γνωστό τραγούδι των Beatles :Lucy in the sky with Diamonds
--------------------*--------------------
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις
ομάδες μας στο Facebook:
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις
παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή
συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε
μήνυμα inbox στη Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια
δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη
στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς
την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με
την πηγή του άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν
υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του
άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy
