Πέμπτη, 31 Ιανουαρίου 2019

Σύμπαν: Οι "φωτεινοί απόηχοι" μια νέας μελανής οπής...

...όπως αποκαλύπτονται από την αποστολή NICER της NASA


Οι επιστήμονες χαρτογράφησαν το περιβάλλον που υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας (stellar-mass black hole), η οποία έχει 10 φορές τη μάζα του Ήλιου, χρησιμοποιώντας το όργανο NICER (Neutron star Interior Composition Explorer)* της NASA, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού. Το NICER ανίχνευσε ακτίνες-Χ από την πρόσφατα ανακαλυφθείσα μαύρη τρύπα, που ονομάζεται MAXI J1820 + 070 (εν συντομία J1820), καθώς καταναλώνει, καταβροχθίζει θα λέγαμε, υλικό από ένα συνοδό της αστέρα. Κύματα ακτίνων Χ σχημάτισαν "φωτεινούς απόηχους" (light echoes) οι οποίοι με την αντανάκλαση τους στο στροβιλιζόμενο αέριο κοντά στη μαύρη τρύπα αποκάλυψαν αλλαγές στο μέγεθος και το σχήμα του περιβάλλοντος.

"Το όργανο NICER μας επέτρεψε να μετρήσουμε τους φωτεινούς αυτούς απόηχους οι οποίοι είναι πιο κοντά σε μια αστρική μαύρη τρύπα όσο ποτέ άλλοτε", δήλωσε η Δρ.Erin Kara, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, στο College Park και στο Κέντρο Διαστημικών πτήσεων Goddard ( Goddard Space Flight Centre) της NASA στο Γκρήνμπελτ του Μέριλαντ, η οποία παρουσίασε τα ευρήματα αυτά στην 233η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ. "Προηγουμένως, αυτοί οι φωτεινοί απόηχοι, οι οποίοι αντηχούν από τον εσωτερικό δίσκο προσαύξησης, παρατηρήθηκαν μόνο σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες έχουν μάζα εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια φορές της Ηλιακής μάζας, και υποβάλλονται αργά σε αλλαγές. Οι αστρικές μαύρες τρύπες, όπως η J1820, έχουν πολύ μικρότερες μάζες, και εξελίσσονται πολύ πιο γρήγορα έτσι ώστε ναΔρ βλέπουμε τις αλλαγές αυτές να διαδραματίζονται σε ανθρώπινες χρονολογικές κλίμακες. "

Ένα paper που περιγράφει τα ευρήματα, με επικεφαλής την Δρ. Kara, δημοσιεύτηκε στις 9 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, και διατίθεται στο διαδίκτυο.

Παρακολουθήστε πώς οι αντήχηση ακτίνων Χ, χαρτογραφημένες από το όργανο Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) της NASA, αποκάλυψαν αλλαγές στην κορώνα (ή στέμμα) της μαύρης τρύπας MAXI J1820 + 070.
Εικόνα:  NASA’s Goddard Space Flight Center


Η μαύρη τρύπα J1820 βρίσκεται περίπου 10.000 έτη φωτός μακριά μας προς τον αστερισμό του Λέοντα. Ο συνοδός αστέρας του συστήματος εντοπίστηκε σε μια έρευνα της αποστολής Gaia του  Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), η οποία επέτρεψε στους ερευνητές να εκτιμήσουν την απόστασή της από τη Γη. Οι αστρονόμοι δεν γνώριζαν την παρουσία της μαύρης τρύπας αυτής μέχρι τις 11 Μαρτίου του 2018, όταν παρατηρήθηκε μια έκρηξη από το όργανο εποπτείας της Ιαπωνικής Αεροδιαστημικής Υπηρεσίας Απεικόνισης Ακτίνων-Χ Ολοκλήρου του Ουρανού (Japan Aerospace Exploration Agency’s Monitor of All-sky X-ray Image εν συντομία MAXI), το οποίο είναι εγκατεστημένο επίσης στο διαστημικό σταθμό. Μέσα σε λίγες μέρες η μαύρη τρύπα J1820 μετατράπηκε από μια εντελώς άγνωστη μαύρη τρύπα σε μια από τις φωτεινότερες πηγές στον ουρανό των ακτίνων Χ. Το όργανο NICER κινήθηκε γρήγορα για να καταγράψει αυτή τη δραματική μετάβαση, και συνεχίζει να ακολουθεί την εξασθενημένη ακολουθία της έκρηξης αυτής.

"Το NICER σχεδιάστηκε ώστε να είναι αρκετά ευαίσθητο για να μελετήσει αμυδρά και απίστευτα πυκνά αντικείμενα τα οποία ονομάζονται αστέρες νετρονίων", δήλωσε ο Zaven Arzoumanian, ο οποίος είναι επικεφαλής επιστήμονας της επιστημονικής διαχείρισης του η NICER στο Goddard, και συν-συγγραφέας της εργασίας (paper). "Είμαστε ικανοποιημένοι από το πόσο χρήσιμες και επιβεβαιωμένες από τις μελέτες μας είναι αυτές οι πολύ πλούσιες σε ακτίνες -Χ αστρικές μαύρες τρύπες".

Μια μαύρη τρύπα μπορεί να μεταγγίζει αέριο από ένα κοντινό συνοδό αστέρα, σχηματίζοντας ένα δαχτυλίδι ύλης ο οποίος ονομάζεται "δίσκος προσαύξησης". Οι βαρυτικές και μαγνητικές δυνάμεις θερμαίνουν το δίσκο αυτό με εκατομμύρια βαθμούς, καθιστώντας τον αρκετά ζεστό ώστε να παράγει ακτίνες Χ στα εσωτερικά μέρη του δίσκου, κοντά στη μαύρη τρύπα. Εκρήξεις συμβαίνουν όταν μια αστάθεια στο δίσκο προκαλεί σε μια υπερχείλιση αερίου να κινηθεί προς τα μέσα, προς τη μαύρη τρύπα, σαν μια χιονοστιβάδα. Οι αιτίες τις αστάθειας στο δίσκο αυτό είναι ελάχιστα κατανοητές.

Πάνω από το δίσκο είναι η  κορώνα, ή στέμμα, μια περιοχή με υποατομικά σωματίδια με θερμοκρασία περίπου 1 δισεκατομμύριο βαθμούς Κελσίου (1,8 δισεκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ), η οποία ακτινοβολεί σε ακτίνες Χ υψηλότερης ενέργειας. Πολλά μυστήρια παραμένουν σχετικά με την προέλευση και την εξέλιξη της κορώνας. Μερικές θεωρίες υποδεικνύουν ότι η δομή της θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει μια πρώιμη μορφή από πίδακες υψηλής ταχύτητας με σωματίδια, τους οποίους εκπέμπουν συχνά αυτοί οι τύποι συστημάτων.

Οι αστροφυσικοί θέλουν να καταλάβουν καλύτερα πώς η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης και η κορώνα πάνω από αυτόν αλλάζουν σε μέγεθος και σχήμα καθώς μια μαύρη τρύπα συσσωρεύει υλικό από το συνοδό της αστέρα. Αν μπορούν να κατανοήσουν πώς και γιατί οι αλλαγές αυτές λαμβάνουν χώρα σε αστρικής μάζας μαύρες τρύπες σε μια περίοδο εβδομάδων, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να ρίξουν φως στο πώς εξελίσσονται οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες για εκατομμύρια χρόνια και πώς επηρεάζουν τους γαλαξίες στους οποίους κατοικούν.

Μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση αυτών των αλλαγών ονομάζεται "χαρτογράφηση αντηχήσεων ακτίνων-Χ" (X-ray reverberation mapping), η οποία χρησιμοποιεί ανακλάσεις ακτίνων Χ με τον ίδιο σχεδόν τρόπο που ένα σόναρ χρησιμοποιεί ηχητικά κύματα  για να χαρτογραφήσει το υποθαλάσσιο έδαφος. Ορισμένες ακτίνες Χ από τη κορώνα έχουν κατεύθυνση κατευθείαν προς εμάς (προς τη Γη), ενώ άλλες φωτίζουν το δίσκο και ανακλώνται, σκεδάζονται αν θέλετε σε διαφορετικές ενέργειες και γωνίες.

Η χαρτογράφηση αντήχησης ακτίνων Χ σε υπερμεγέθεις μελανές οπές έχει δείξει ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης είναι πολύ κοντά στον Ορίζοντα Γεγονότων, το σημείο μη επιστροφής. Η κορώνα είναι επίσης συμπαγής, και βρίσκεται πλησιέστερα στη μαύρη τρύπα παρά σε μεγάλο μέρος του δίσκου προσαύξησης. Προηγούμενες παρατηρήσεις των αντηχήσεων ακτίνων Χ από τις αστρικής μάζας μελανές οπές, ωστόσο, πρότειναν ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου προσαύξησης θα μπορούσε να είναι αρκετά μακρινή, μέχρι εκατοντάδες φορές το μέγεθος του ορίζοντα γεγονότων. Η αστρικής μάζας μαύρη τρύπα J1820, ωστόσο, συμπεριφέρθηκε περισσότερο σαν τα υπερμεγέθη ξαδέλφια της.

Καθώς εξέταζαν τις παρατηρήσεις του NICER για την J1820, η ομάδα της Kara παρατήρησαν μια μείωση στην καθυστέρηση ή στον μεσοδιάστημα μεταξύ της αρχικής έκρηξης των ακτίνων Χ που έρχονταν απευθείας από τη κορώνα, και της αντήχησης του πυρσού (flare) από τον δίσκο, υποδεικνύοντας ότι οι ακτίνες Χ ταξίδευαν πιο σύντομα και σε μικρότερες αποστάσεις προτού ανακλαστούν. Από 10.000 έτη φωτός μακριά, εκτιμούσαν ότι η κορώνα συρρικνώθηκε κατακόρυφα από περίπου 100 σε 10 μίλια - είναι σαν να βλέπουμε κάτι στο μέγεθος ενός βατόμουρου να συρρικνώνεται σε κάτι με μέγεθος ενός σπόρου παπαρούνας στην απόσταση του νάνου πλανήτη Πλούτωνα.

"Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουμε δει τέτοια στοιχεία ότι δηλαδή η κορώνα συρρικνώνεται στη συγκεκριμένη φάση της εξέλιξης της έκρηξης", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Jack Steiner, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Kavli για την Αστροφυσική και τη Διαστημική Έρευνα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στο Cambridge των ΗΠΑ (Massachusetts Institute of Technology’s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research). "Η κορώνα είναι ακόμα αρκετά μυστηριώδης, και είχαμε μέχρι στιγμής μια ασαφή κατανόηση του τι είναι. Τώρα όμως έχουμε αποδείξεις ότι η κατάσταση που εξελίσσεται στο σύστημα είναι η δομή της ίδιας της κορώνας".

Για να επιβεβαιωθεί ότι το ελαττούμενο μεσοδιάστημα μεταξύ των φαινομένων **(decreased lag time) οφειλόταν σε μια αλλαγή στη κορώνα και όχι στο δίσκο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα σήμα που ονομάζεται "γραμμή σιδήρου Κ" το οποίο δημιουργείται όταν οι ακτίνες Χ από την κορώνα συγκρούονται με άτομα σιδήρου στο δίσκο, προκαλώντας τους φθορισμό (ενα φωτοφυσικό φαινόμενο). Ο χρόνος κυλάει πιο αργά σε ισχυρότερα βαρυτικά πεδία και σε υψηλότερες ταχύτητες, όπως αυτό αναφέρεται στη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Όταν τα άτομα σιδήρου που βρίσκονται πλησιέστερα στη μαύρη τρύπα βομβαρδίζονται από το φως του πυρήνα της κορώνας, τα μήκη κύματος των ακτίνων Χ που εκπέμπουν, "τεντώνονται" επειδή ο χρόνος κινείται πιο αργά από αυτά του παρατηρητή (στην προκειμένη περίπτωση του NICER).

Η ομάδα της Δρ. Kara ανακάλυψε ότι αυτή η "τεντωμένη" γραμμή σιδήρου Κ της  J1820 παρέμεινε σταθερή, πράγμα που σημαίνει ότι η εσωτερική άκρη του δίσκου παρέμεινε κοντά στη μαύρη τρύπα - παρόμοια με οτι συμβαίνει σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Εάν το ελαττούμενο μεσοδιάστημα μεταξύ των φαινομένων προκλήθηκε από την εσωτερική άκρη του δίσκου που κινείται ακόμη περισσότερο προς τα μέσα, τότε η γραμμή σιδήρου Κ θα είχε "τεντωθεί" ακόμη περισσότερο.

Οι παρατηρήσεις αυτές δίνουν στους επιστήμονες νέες ιδέες για το πώς ή ύλη διοχετεύεται στη μαύρη τρύπα, και πώς απελευθερώνεται ενέργεια στη διαδικασία αυτή.

Το όργανο NICER τοποθετημένο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, όπως φωτογραφήθηκε από εξωτερική φωτογραφική μηχανή υψηλής ευκρίνειας, στις 22 Οκτωβρίου του 2018 
Εικόνα: NASA

"Οι παρατηρήσεις του NICER για τη J1820 μας έδωσαν κάτι νέο για τις αστρικής μάζας μαύρες τρύπες, καθώς και για το πώς θα μπορούσαμε να τις χρησιμοποιήσουμε ως αναλογικά μεγέθη για τη μελέτη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και των επιδράσεων τους στο σχηματισμό των γαλαξιών", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Philip Uttley, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. "Έχουμε δει τέσσερα παρόμοια γεγονότα στο πρώτο χρόνο λειτουργίας του NICER, και αυτό είναι αξιοσημείωτο. Αισθανόμαστε ότι βρισκόμαστε στην άκρη μιας τεράστιας ανακάλυψης στην αστρονομία ακτίνων Χ. "

Το NICER είναι μια αποστολή ευκαιριών για την αστροφυσική στα πλαίσια του προγράμματος εξερευνήσεων της NASΑ, το οποίο παρέχει συχνές ευκαιριακές πτήσεις για επιστημονικές έρευνες παγκόσμιας κλάσης από το διάστημα, χρησιμοποιώντας καινοτόμες, εξορθολογισμένες και αποτελεσματικές προσεγγίσεις διαχείρισης στους τομείς της επιστήμης της ηλιοφυσικής και της αστροφυσικής. Η Διεύθυνση αποστολής διαστημικών τεχνολογιών της NASA (NASA's Space Technology Mission Directorate) υποστηρίζει το στοιχείο SEXTANT της αποστολής, επιδεικνύοντας τη πλοήγηση διαστημικού σκάφους που βασίζεται σε Πάλσαρ***.

Στην πάνω εικόνα: Σε αυτή την καλλιτεχνική απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας η οποία ανακαλύφθηκε πρόσφατα με το όνομα MAXI J1820 + 070, μια μαύρη τρύπα έλκει ύλη από ένα γειτονικό αστέρι σχηματίζοντας ενα δίσκο προσαύξησης. Πάνω από το δίσκο υπάρχει μια περιοχή υποατομικών σωματιδίων που ονομάζεται κορώνα. Εικόνα: Aurore Simonnet and NASA’s Goddard Space Flight Center 


Τελευταία επικαιροποίηση: 30 Ιανουαρίου 2019
Συντάκτης: Rob Garner

……………….*………………..

Επεξηγήσεις:
*Σε απόδοση ο όρος: Ανιχνευτής εσωτερικής σύνθεσης αστέρα νετρονίων
** Το διάστημα μεταξύ της αρχικής έκρηξης των ακτίνων Χ που έρχονταν απευθείας από τη κορώνα, και της αντήχησης του πυρσού (flare) από τον δίσκο προσαύξησης
***Στην επίγεια πλοήγηση είναι απαραίτητο να υπάρχει ενα σταθερό σημείο. Στη Γη χρησιμοποιούμε σαν σταθερά σημεία τον Αληθή ή Γεωγραφικό Βορρά ή Νότο για να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση μας σε σχέση με αυτό. Λέμε για παράδειγμα: κινούμαι Βορειοανατολικά ή Νοτιοδυτικά κλπ. Στο διάστημα τα Πάλσαρς είναι ακίνητα, είναι σταθερά (σε σχετική ταχύτητα ως προς το δικό μας Ηλιακό σύστημα), γι αυτό και θεωρούνται ως σταθερά σημεία πλοήγησης όπως οι γεωγραφικοί πόλοι της Γης.  


……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:


Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα 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

Τετάρτη, 30 Ιανουαρίου 2019

Ωρίωνας: Τι συμβαίνει στα αστρικά του μαιευτήρια ;

Η...SOFIA αποκαλύπτει τα μυστικά του αστρικού σχηματισμού στο νεφέλωμα του Ωρίωνα
Lifting the Veil on Star Formation in the Orion Nebula
Ο αστρικός άνεμος από ένα νεογέννητο αστέρι στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα εμποδίζει τη δημιουργία περισσότερων νέων αστεριών εκεί κοντά, σύμφωνα με νέα έρευνα η οποία χρησιμοποιεί το πρόγραμμα "Στρατοσφαιρικό Παρατηρητήριο για την Αστρονομία Υπεριώδους ακτινοβολίας" [Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)] της NASA.
Κάτι τέτοιο είναι εκπληκτικό, διότι μέχρι τώρα οι επιστήμονες πίστευαν ότι άλλες διαδικασίες, όπως εκρηγνυόμενα αστέρια τα οποία ονομάζονται "Υπερκαινοφανείς αστέρες" (σουπερνόβα), ήταν σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνα για τη ρύθμιση του σχηματισμού των αστεριών. Αλλά οι παρατηρήσεις της SOFIA υποδηλώνουν ότι τα βρεφικά αστέρια παράγουν αστρικούς ανέμους που μπορούν να διώξουν μακριά τον "αστρικό σπόρο" ο οποίος απαιτείται για να σχηματιστούν νέα αστέρια, μια διαδικασία που ονομάζεται "ανάδραση" (feedback).

Το Νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι ανάμεσα στα καλύτερα αντικείμενα στον νυχτερινό ουρανό τόσο προς παρατήρηση όσο και για φωτογράφιση. Χιλιάδες αστροφωτογράφοι σε ολόκληρο το κόσμο δοκιμάζονται σκληρά μερικές φορές κάτω από τις σκληρές χειμωνιάτικες συνθήκες για αρκετές ώρες έκθεσης για μία και μόνο λήψη αυτού του υπέροχου νεφελώματος. Είναι το πλησιέστερο αστρικό βρεφοκομείο στη Γη, το οποίο βοηθά τους επιστήμονες να διερευνήσουν το πώς σχηματίζονται τα άστρα. Ένα πέπλο αερίου και σκόνης κάνει αυτό το νεφέλωμα εξαιρετικά όμορφο, αλλά επίσης κρύβει από τη θέαση ολόκληρη τη διαδικασία της γέννησης των αστεριών. Ευτυχώς, το υπέρυθρο φως μπορεί να διαπεράσει αυτό το θολό πέπλο, επιτρέποντας σε εξειδικευμένα παρατηρητήρια όπως το SOFIA να αποκαλύψουν πολλά από τα μυστικά του σχηματισμού των αστεριών που διαφορετικά θα παρέμεναν κρυμμένα.

Το Νεφέλωμα του Ωρίωνα γνωστό και ως Μεσιέ 42 (Μ42). Φωτογραφία: Θανάσης Γκιούσος 

Στην καρδιά του νεφελώματος βρίσκεται μια μικρή ομάδα νέων, και φωτεινών αστεριών με πολύ μεγάλη μάζα. Παρατηρήσεις από το όργανο του παρατηρητηρίου SOFIA, τον "Γερμανικό Δέκτη Αστρονομίας στη Συχνότητα των Τέραχερτζ", γνωστό ως GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies), αποκάλυψε για πρώτη φορά ότι ο ισχυρός αστρικός άνεμος από τα φωτεινότερα από αυτά τα αστέρια βρέφη, τα οποία προσδιορίζονται ως  Θήτα 1 Ωρίωνα Γ [Theta1 Orionis C (θ1 Ori C)] σάρωσε ένα μεγάλο κέλυφος υλικού από το νέφος όπου σχηματίστηκε αυτό το αστέρι, σαν ένα εκχιονιστικό όχημα το οποίο καθαρίζει το δρόμο σπρώχνοντας το χιόνι στις άκρες του δρόμου.

Ο ισχυρός άνεμος από το νεοσχηματισμένο αστέρι στην καρδιά του Νεφελώματος του Ωρίωνα δημιουργεί τη φυσαλίδα (με μαύρο χρώμα) και εμποδίζει τη δημιουργία νέων αστεριών στην αστρική του γειτονιά. Ταυτόχρονα, ο αστρικός άνεμος ωθεί το μοριακό αέριο (με χρώμα) στις άκρες, δημιουργώντας ένα πυκνό κέλυφος γύρω από τη φούσκα όπου μπορούν να σχηματιστούν οι μελλοντικές γενιές των αστεριών. Εικόνα: NASA / SOFIA / Pabst et. al

"Ο (αστρικός) άνεμος είναι υπεύθυνος για τη διαστολή μιας τεράστιας φυσαλίδας γύρω από τα κεντρικά αστέρια", εξήγησε η Cornelia Pabst, Ph.D (κάτοχος διδακτορικού) φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Leiden στην Ολλανδία  και κύριος συγγραφέας στο paper:  «It disrupts the natal cloud and prevents the birth of new stars» -  Σε απόδοση : Διαταράσσει το περιγεννητικό νέφος, και εμποδίζει τη γέννεση νέων άστρων.

Τα αποτελέσματα αυτά δημοσιεύτηκαν στο τεύχος 7 Ιανουαρίου 2019 του περιοδικού Nature.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το όργανο GREAT του SOFIA για να μετρήσουν τη φασματική γραμμή (spectral line) - το οποίο είναι σαν ένα χημικό δακτυλικό αποτύπωμα - ιονισμένου άνθρακα. Λόγω της αερομεταφερόμενης θέσης της SOFIA, που πετά πάνω από το 99 τοις εκατό των υδρατμών στην ατμόσφαιρα της Γης οι οποίοι εμποδίζουν το υπέρυθρο φως, οι ερευνητές μπόρεσαν να μελετήσουν τις φυσικές ιδιότητες του αστρικού ανέμου.

"Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το όργανο GREAT, όπως ένας αστυνομικός χρησιμοποιεί ένα πυροβόλο όπλο ραντάρ", εξήγησε ο Alexander Tielens, αστρονόμος στο παρατηρητήριο Leiden και ένας ανώτερος επιστήμονας του paper. "Το ραντάρ αναπηδά από το αυτοκίνητό σας και το σήμα λέει στον αξιωματικό εάν τρέχετε".

Ομοίως, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τη φασματική υπογραφή του ιονισμένου άνθρακα για να καθορίσουν την ταχύτητα του αερίου σε όλες τις θέσεις στο νεφέλωμα, καθώς και να μελετήσουν τις αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα αστέρια με μεγάλη μάζα, και τα νέφη στα οποία γεννήθηκαν. Το σήμα είναι τόσο έντονο που αποκαλύπτει τις κρίσιμες λεπτομέρειες και τις αποχρώσεις των αστρικών βρεφοκομείων, τα οποία σε διαφορετική περίπτωση θα παρέμεναν αόρατα στο ορατό φως. Αλλά το σήμα αυτό μπορεί να ανιχνευθεί μόνο με εξειδικευμένα όργανα - όπως το GREAT - που μπορούν να μελετήσουν το μακράν-υπέρυθρο φως (far-infrared light.).

Στο κέντρο του Νεφελώματος του Ωρίωνα, ο αστρικός άνεμος από το αστέρα θ1 Ωρίωνα Γ (θ1 Ori C) σχηματίζει μια φυσαλίδα, και διαταράσσει τη γέννηση του αστέρα στη αστρική του γειτονιά. Ταυτόχρονα, ωθεί το μοριακό αέριο στις άκρες της φυσαλίδας, δημιουργώντας νέες περιοχές πυκνού υλικού όπου μπορεί να σχηματιστούν νεαρά άστρα.

Το νεφέλωμα της Φλόγας είναι ενα αστρικό βρεφοκομείο στον αστερισμό του Ωρίωνα.  Εικόνα: ΕSO


Αυτά τα αποτελέσματα ανάδρασης (feedback) ρυθμίζουν τις φυσικές συνθήκες του νεφελώματος, επηρεάζουν τη δραστηριότητα σχηματισμού αστεριών και τελικά οδηγούν την εξέλιξη του διαστρικού μέσου, τον χώρο μεταξύ των αστεριών ο οποίος είναι γεμάτος με αέριο και σκόνη. Η κατανόηση του τρόπου αλληλεπίδρασης του σχηματισμού των αστεριών με το διαστρικό μέσο είναι το κλειδί για την κατανόηση της προέλευσης των αστεριών που βλέπουμε σήμερα, καθώς και εκείνων που μπορεί να σχηματιστούν στο μέλλον.

SOFIA Flying Infrared Observatory. Εικόνα: NASA photo / Jim Ross - NASA WebSite http://www.nasa.gov/images/content/471422main_ED10-0182-01_full%20_full.jpg

Το παρατηρητήριο SOFIA είναι ένα αεροσκάφος τύπου Boeing 747SP τροποποιημένο για να φέρει τηλεσκόπιο διαμέτρου 106 ιντσών. Πρόκειται για ένα κοινό σχέδιο της NASA και του Γερμανικού Κέντρου Αεροδιαστημικής, DLR (German Aerospace Center). Το Κέντρο Έρευνας Ames της NASA (NASA’s Ames Research Center) στο Silicon Valley της Καλιφόρνιας διαχειρίζεται το πρόγραμμα SOFIA, τις επιστημονικές εργασίες και αποστολές, σε συνεργασία με το Αρχηγείο του Συνδέσμου Διαστημικών Πανεπιστημιακών Ερευνών (Universities Space Research Association headquartered) με έδρα τη Κολούμπια στο Μέριλαντ των ΗΠΑ, και το Γερμανικό Ινστιτούτο για το πρόγραμμα SOFIA (German SOFIA Institute ή DSI) στο Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης. Το αεροσκάφος συντηρείται και λειτουργεί από το Κέντρο Ελέγχου Πτήσεων Armstrong Hangar 703 της NASA (NASA’s Armstrong Flight Research Center Hangar 703), στο Palmdale της Καλιφόρνια.

Εκδόσεις: C. Pabst, et al., “Disruption of the Orion molecular core 1 by wind from the massive star θ1 Orionis C,” Nature (2019)

Από: KASSANDRA BELL, NASA


……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:



Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα 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

Σάββατο, 26 Ιανουαρίου 2019

Διάστημα και ακραία ψύξη

Το πιο παγωμένο μέρος στο Σύμπαν είναι ψυχρότερο ακόμα και από το κενό, διαγαλαξιακό χώρο.

Φανταστείτε το ψυχρότερο μέρος που μπορείτε. Μέσα σε αυτό, τα σωματίδια που σχηματίζουν την ύλη κινούνται όσο πιο αργά μπορείς να φανταστείς, πλησιάζοντας το κβαντικό όριο του τι σημαίνει να είσαι αληθινά ακίνητος. Δεν θα υπάρχουν σημαντικές εσωτερικές πηγές θερμότητας κοντά για να απορροφηθούν εκείνα τα σωματίδια, και δεν θα υπάρχουν σημαντικές εξωτερικές πηγές ενέργειας που να τα θερμαίνουν από έξω...

Μία έγχρωμη εικόνα με χρωματική κωδικοποίηση (color-coded image) του νεφελώματος Boomerang, όπως έχει ληφθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Το αέριο που αποβάλλεται από αυτό το αστέρι έχει επεκταθεί απίστευτα γρήγορα, προκαλώντας την αδιάλειπτη ψύξη του. Υπάρχουν Μεγάλη Έκρηξη. Εικόνα: NASA / HUBBLE / STSCI

Φυσικά, αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να βρίσκεστε όσο το δυνατόν μακρύτερα μπορείτε από όλες τις πηγές κινούμενων σωματιδίων και ακτινοβολίας. Θα θέλατε να βρίσκεστε σε όσο το δυνατόν μεγάλη απόσταση από τα αστέρια, τους γαλαξίες και τα νέφη αερίου. Θα θέλατε να αποκλείσετε τυχόν εξωτερικές πηγές φωτονίων. Εάν κατευθυνθήκατε στις βαθύτερες εσοχές του διαγαλαξιακού χώρου, προστατευμένες από το φωτισμό των αστεριών, το μόνο πράγμα που θα σας ζεστάνει θα ήταν η ατέλειωτη λάμψη της Μεγάλης Έκρηξης: η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου (ΚΑΥ) με θερμοκρασία 2.725 K (-270,42º Κελσίου). Και όμως ο δικός μας Γαλαξίας έχει ενα μέρος - το Νεφέλωμα Boomerang - το οποίο είναι ακόμα πιο ψυχρό από την ΚΑΥ.

Το σκοτεινό νεφέλωμα Barnard 68, γνωστό ως το μοριακό νέφος το οποίο ονομάζεται "Σφαιρίδιο Μπόκ" (Bok globule), έχει θερμοκρασία μικρότερη των 20 K. Ωστόσο, είναι ακόμα αρκετά ζεστό σε σύγκριση με τις θερμοκρασίες της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου.

Οπουδήποτε και αν βρεθείτε στο Σύμπαν (υποθετικά), θα διαπιστώσετε οτι υπάρχουν πηγές θερμότητας με τις οποίες θα έλθετε αντιμέτωποι. Όσο πιο μακριά βρίσκεστε από όλες αυτές τις πηγές, τόσο πιο πολύ θα...παγώνετε. Σε απόσταση 93 εκατομμυρίων μιλίων από τον Ήλιο, η Γη διατηρείται σε μια μέτρια θερμοκρασία ~ 300 K (27º Κελσίου), η οποία θα ήταν κατά 50º ψυχρότερη, αν δεν υπήρχε η ατμόσφαιρά μας. Εαν μετακινηθούμε πιο μακριά, ο Ήλιος γίνεται σταδιακά ολοένα και λιγότερο ικανός να θερμαίνει τα πράγματα γύρω μας. Ο νάνος πλανήτης Πλούτωνας για παράδειγμα, έχει θερμοκρασία μόνο 44 K (-230º Κελσίου) : θερμοκρασία η οποία είναι ικανή να ψύξει το υγρό άζωτο. Μπορούμε επίσης να πάμε σε ένα ακόμα πιο απομονωμένο μέρος, όπως ο διαστρικός χώρος, όπου τα πλησιέστερα αστέρια είναι έτη φωτός μακριά.

Το νεφέλωμα του Αετού, φημισμένο για το διαρκή σχηματισμό και εξέλιξη των αστεριών του. Περιέχει μεγάλο αριθμό σφαιριδίων Bok ή σκοτεινά νεφελώματα, τα οποία δεν έχουν εξατμιστεί ακόμα, και τα οποία βρίσκονται σε διαδικασία κατάρρευσης, ώστε να σχηματίσουν νέα αστέρια πριν εξαφανιστούν εντελώς. Ενώ το εξωτερικό περιβάλλον αυτών των σφαιριδίων μπορεί να είναι εξαιρετικά ζεστό, οι εσωτερικοί χώροι μπορούν στην ουσία να προστατευθούν από την ακτινοβολία και να φτάσουν σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Εικόνα: ESA / HUBBLE & NASA

Τα ψυχρά μοριακά νέφη τα οποία περιφέρονται, απομονωμένα, σε όλο τον Γαλαξία είναι ακόμα πιο ψυχρά, μόλις 10 K (-263º Κελσίου) έως 20 K (-253º Κελσίου) πάνω από το απόλυτο μηδέν. Τα αστέρια, οι Υπερκαινοφανείς (σουπερνόβα), οι κοσμικές ακτίνες, οι αστρικοί άνεμοι και άλλα, όλα παρέχουν συνολικά ενέργεια στον Γαλαξία, και είναι δύσκολο να έχουμε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες μέσα του. Μόνο στο διαγαλαξιακό χώρο, εκατομμύρια έτη φωτός από τα πλησιέστερα αστέρια, η Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου θα είναι η μοναδική υπολογίσιμη πηγή θερμότητας.


Αν μπορούσαμε να δούμε το μικροκυματικό φως, ο νυχτερινός ουρανός θα έμοιαζε με ενα πράσινο οβάλ σε θερμοκρασία 2,7 K (-270º Κελσίου), με το "θόρυβο" στο κέντρο να προσθέτει θερμοκρασία η οποία προέρχεται από θερμότερες πηγές του γαλαξιακού μας επίπεδου. Αυτή η ομοιόμορφη ακτινοβολία, με ένα φάσμα μελανού σώματος, αποτελεί ένδειξη της έντονης λάμψης από τη Μεγάλη Έκρηξη: τη Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου. Εικόνα: NASA / WMAP SCIENCE TEAM

Σε λιγότερο από 3º C (-247,05º Κέλβιν) πάνω από το απόλυτο μηδέν, αυτά τα μόλις ανιχνεύσιμα φωτόνια είναι η μόνη πηγή θερμότητας. Δεδομένου ότι κάθε θέση στο Σύμπαν βομβαρδίζεται συνεχώς από αυτά τα υπέρυθρα, μικροκυματικά και ραδιοκυματικά φωτόνια, ίσως να νομίζετε ότι οι 2,725 K είναι οτι πιο ψυχρό μπορείτε ποτέ να συναντήσετε στη φύση. Για να βιώσετε κάτι πιο ψυχρό, θα πρέπει να περιμένετε να διασταλεί το Σύμπαν περισσότερο, να "τεντώσετε"τα μήκη κύματος αυτών των φωτονίων, για να βιώσετε ακόμα χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Αυτό φυσικά θα συμβεί εν καιρώ. Με την πάροδο του χρόνου το Σύμπαν θα έχει φυσικά τη διπλάσια ηλικία από τη σημερινή - σε άλλα 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια - η θερμοκρασία θα είναι μόλις ένα βαθμό πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αλλά υπάρχει ένας μέρος το οποίο υπάρχει αυτή τη στιγμή, και είναι πιο ψυχρό από τα βαθύτερα μέρη του διαγαλαξιακού χώρου. Ποιο είναι αυτό ;

Το Νεφέλωμα Boomerang είναι ένα νεαρό νεφέλωμα, του οποίου ο σχηματισμός είναι σε εξέλιξη, και είναι το πιο κρύο αντικείμενο που βρέθηκε στο Σύμπαν μέχρι τώρα. Εικόνα: ESA / NASA

Δεν χρειάζεται καν να πάτε πουθενά, δεν θα βρείτε ψυχρότερο μέρος, μην το ψάχνετε! Αυτό είναι το Νεφέλωμα Boomerang, το οποίο βρίσκεται μόλις 5.000 έτη φωτός μακριά, μέσα στον δικό μας Γαλαξία. Το 1980, όταν παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από την Αυστραλία, έμοιαζε με ένα δίχρωμο, ασύμμετρο νεφέλωμα και ως εκ τούτου πήρε το όνομα Boomerang. Καλύτερες παρατηρήσεις μας έδειξαν αυτό το νεφέλωμα όπως πραγματικά είναι: ένα πρωτοπλανητικό νεφέλωμα, το οποίο είναι ένα ενδιάμεσο στάδιο ενός αστέρα σαν τον Ήλιο μας ο οποίος βρίσκεται στο τέλος της ζωής του 

Όλα τα αστέρια τα οποία μοιάζουν με τον Ήλιο μας θα εξελιχθούν σε ερυθρούς γίγαντες αστέρες, και θα τερματίσουν τη ζωή τους σε ένα συνδυασμό πλανητικού νεφελώματος / λευκού νάνου, όπου τα εξωτερικά στρώματα εκτινάσσονται, και ο κεντρικός πυρήνας συστέλλεται σε μια καυτή, εκφυλισμένη κατάσταση. Αλλά ανάμεσα στους ερυθρούς γίγαντες και των φάσεων στα πλανητικά νεφελώματα, υπάρχει η φάση του πρωτοπλανητικού (ή προπλανητικού) νεφελώματος.



Το  πρωτοπλανητικό νεφέλωμα IRAS 2006 + 84051 είναι θερμότερο από το νεφέλωμα Boomerang, αλλά εξακολουθεί να είναι μια ενδιάμεση φάση μεταξύ ενός ερυθρού γίγαντα και της κατάστασης: πλανητικό νεφέλωμα / λευκός νάνος. Εικόνα:ESA / HUBBLE & NASA

Πριν αυξηθεί η εσωτερική θερμοκρασία του αστεριού, και μετά την απομάκρυνση των εξωτερικών στρωμάτων, έχουμε ένα πρωτοπλανητικό νεφέλωμα. Μερικές φορές με τη μορφή σφαίρας, αλλά πιο συχνά σε δύο, διπολικούς πίδακες, εκτινασσόμενες εκροές ύλης βγαίνουν πέρα  από το ηλιακό σύστημα του αστεριού και μέσα στο διαστρικό μέσο. Η φάση αυτή είναι βραχύβια: διαρκεί μόνο λίγες χιλιάδες χρόνια. Υπάρχουν μόνο δώδεκα περίπου αστέρια που βρίσκονται σε αυτή τη φάση. Αλλά το Νεφέλωμα Boomerang είναι το πιο ξεχωριστό από αυτά. Το αέριο του εξαφανίζεται περίπου δέκα φορές πιο γρήγορα από το κανονικό: κινείται με ταχύτητα περίπου 164 km / s. Χάνει τη μάζα του σε υψηλότερο ρυθμό από το κανονικό: περίπου δύο φορές την ύλη του πλανήτη Ποσειδώνα κάθε χρόνο. Και ως αποτέλεσμα όλων αυτών: είναι το πιο ψυχρό φυσικό μέρος στο γνωστό Σύμπαν, με μερικά τμήματα του νεφελώματος να φθάνουν σε θερμοκρασία μόλις 0,5 K (272.65º Κελσίου) - μισό βαθμό πάνω από το απόλυτο μηδέν.

Μια εικόνα χιλιοστομετρικής κυματομορφής του Νεφελώματος Boomerang, με ραδιοκυματικά  δεδομένα επικαλυμμένα στην κορυφή μιας χλωμής, όψης αυτής της περιοχής του διαστήματος στο ορατό φως. Εικόνα: NRAO / AUI / NSF / NASA / STSCI / JPL-CALTECH

Κάθε άλλο πλανητικό και πρωτοπλανητικό νεφέλωμα είναι πολύ περισσότερο θερμό από αυτό, αλλά η φυσική που κρύβεται μέσα στο νεφέλωμα αυτό είναι πολύ απλή.

Δείτε πως
Αναπνεύστε βαθιά, κρατήστε την αναπνοή σας για τρία δευτερόλεπτα και, στη συνέχεια, εκπνεύστε. Μπορείτε να το κάνετε με δύο διαφορετικούς τρόπους, κρατώντας το χέρι σας περίπου 6 "(15 cm) μακριά από το στόμα σας και τις δύο φορές.

1. Εκπνεύστε με το στόμα σας ανοιχτό και θα αισθανθείτε ότι ζεστός αέρας χαϊδεύει απαλά το χέρι σας.
2. Εκπνεύστε με τα χείλη σας φουσκωμένα, αφήνοντας ένα μικρό άνοιγμα, και ο ίδιος αέρας σας έρχεται τώρα παγωμένος.

Και στις δύο περιπτώσεις, ο αέρας στο σώμα σας έχει ζεσταθεί και παραμένει σε αυτήν την υψηλή θερμοκρασία μέχρι λίγο πριν περάσει από τα χείλη σας. Με το στόμα σας ανοιχτό, απλά βγαίνει αργά, θερμαίνοντας το χέρι σας ελαφρώς. Αλλά με ένα μικρό άνοιγμα, ο αέρας διαστέλλεται γρήγορα - αυτό που αποκαλούμε "Αδιαβατική μεταβολή" (Adiabatic process ή adiabatically) στη φυσική - και ψύχει το χέρι σας.

Εάν εκπνέυσετε με δύναμη έχοντας ενα μικρό άνοιγμα στα χείλη σας, αυτό θα κάνει τον αέρα να κρυώσει πολύ γρήγορα. Το μικρό αυτό άνοιγμα αναγκάζει τον εξαγόμενο αέρα να διασταλεί πολύ γρήγορα από ενα μικρό όγκο που κατέχει αρχικά, σε ένα μεγαλύτερο : ένα παράδειγμα αδιαβατικής διαστολής. Εικόνα: PEZIBEAR OF PIXABAY

Τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού που γέννησε το νεφέλωμα Boomerang έχουν όλες αυτές τις συνθήκες:

. μια μεγάλη ποσότητα θερμής ύλης,
. η οποία απορρίπτεται απίστευτα γρήγορα,
. από ένα μικρό σημείο (καλά, δύο σημεία),
. και η οποία έχει όλο το διαθέσιμο χώρο να διασταλεί και να ψυχθεί.

Το Νεφέλωμα του Αυγού, όπως απεικονίζεται εδώ από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, είναι ένα πρωτοπλανητικό νεφέλωμα, καθώς τα εξωτερικά του στρώματα δεν έχουν ακόμα θερμανθεί σε επαρκείς θερμοκρασίες από το κεντρικό, συστελλόμενο άστρο. Αν και παρόμοιο με πολλούς τρόπους με το νεφέλωμα Boomerang, έχει πολύ υψηλότερη θερμοκρασία. Εικόνα: NASA

Το εκπληκτικό πράγμα για το νεφέλωμα Boomerang είναι ότι είχε προβλεφθεί πριν ανακαλυφθεί! Ο αστρονόμος Raghvendra Sahai υπολόγισε ότι τα πρωτοπλανητικά νεφελώματα με τις σωστές συνθήκες - σαν εκείνα που περιγράφονται παραπάνω - θα μπορούσαν πραγματικά να επιτύχουν μια ψυχρότερη θερμοκρασία από οτιδήποτε άλλο θα μπορούσε να παρατηρηθεί στο Σύμπαν. Ο Sahai ήταν τότε μέλος της ομάδας το 1995 η οποία έκανε τις κρίσιμες παρατηρήσεις μεγάλου μήκους κύματος που καθορίζουν τη θερμοκρασία του νεφελώματος Boomerang, γνωστό πλέον ως το πιο κρύο, φυσικό μέρος του Σύμπαντος.

Ένας θερμοκρασιακός χάρτης με χρωματική κωδικοποίηση του νεφελώματος Boomerang και των  γύρω περιοχών του. Οι μπλε περιοχές, οι οποίες έχουν επεκταθεί περισσότερο, είναι η πιο ψυχρές με τη χαμηλότερη θερμοκρασία. Εικόνα: NASA / SPL

Όσον αφορά το γιατί το νεφέλωμα Boomerang εκτοξεύει όλη αυτή την ύλη τόσο γρήγορα και με τέτοιο τρόπο, αυτό είναι ένα αμφιλεγόμενο και πολύ ενεργό πεδίο έρευνας. Μέχρι στιγμής, το νεφέλωμα Boomerang είναι το μόνο πρωτοπλανητικό νεφέλωμα του οποίου η θερμοκρασία έχει πέσει κάτω από εκείνη της μετάλαμψης της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang's afterglow), αλλά δεν αποκλείεται να είναι και το μοναδικό. Είναι πιθανό να υπάρχει ακόμα πιο κρύο μέρος εκεί έξω. Πρέπει όμως να συνεχίσουμε να ψάχνουμε. Και ποιος ξέρει; Ίσως, κάποια μέρα, το αστέρι στο κέντρο του Ηλιακού μας Συστήματος - ο Ήλιος - θα σπάσει από μόνο του αυτό το ρεκόρ...

Αρθρογράφος:

ScienceThe Universe is out there, waiting for you to discover it.


……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:



Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα 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

Παρασκευή, 25 Ιανουαρίου 2019

Κοσμική σύγκρουση

Η Γη κυριολεκτικά...κατάπιε έναν ολόκληρο πλανήτη και (ίσως) αυτό είναι η αιτία της δημιουργίας ζωής πάνω στον πλανήτη μας

Καλλιτεχνική απεικόνιση της κοσμικής σύγκρουσης της Γης με έναν πλανήτη στο μέγεθος του πλανήτη Άρη. Εικόνα: Astronomy Nation

Μια νέα μελέτη ανακάλυψε ότι η αρχική σύγκρουση που δημιούργησε το φεγγάρι μπορεί επίσης να έχει μεταφέρει μαζί της όλα τα συστατικά εκείνα που χρειάζονται για τη δημιουργία ζωής.

Πάνω από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ένα σώμα με μέγεθος όσο ο πλανήτης Άρης συγκρούστηκε πάνω στην πρώιμη Γη, εκτοξεύοντας την ύλη από την οποία σχηματίστηκε το φεγγάρι μας, σε μια μόνιμη τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας.

Μια νέα θεωρία υποστηρίζει ότι η Γη μπορεί να έχει πάρει τα στοιχεία που χρειάζονται για να διαμορφωθεί ζωή όπως την ξέρουμε, από μια τεράστια σύγκρουση με έναν πλανήτη μεγέθους του Άρη.
Η εικόνα είναι προσφορά του πανεπιστήμιου Rice

Όμως, μια νέα μελέτη διαπιστώνει ότι το γεγονός αυτό θα μπορούσε να είχε πολύ μεγαλύτερο αντίκτυπο από ότι είχε προηγουμένως θεωρηθεί. Η σύγκρουση θα μπορούσε επίσης να έχει εμποτίσει τον πλανήτη μας με άνθρακα, άζωτο και θείο, συστατικά τα οποία είναι απαραίτητα για να διαμορφώσουν ζωή, ανέφεραν επιστήμονες στις 23 Ιανουαρίου στο περιοδικό Science Advances.

Την περίοδο αυτή, η Γη έμοιαζε λίγο σαν τον σημερινό πλανήτη Άρη. Είχε έναν πυρήνα και ένα μανδύα, αλλά το περιφερειακό τμήμα του πυρήνα ήταν πολύ φτωχό σε πτητικές οργανικές ενώσεις και στοιχεία (volatile elements) όπως το άζωτο, ο άνθρακας και το θείο.

Στοιχεία στα πέριξ του πυρήνα κομμάτια του πλανήτη μας, τα οποία ονομάζονται "bulk silicate Earth" *, μπορούν να αλληλοσυνδέονται μεταξύ τους, αλλά ποτέ δεν αλληλεπιδρούν με τα στοιχεία του πυρήνα. Αν και υπήρχαν κάποιες πτητικές ενώσεις (volatiles) μέσα στον πυρήνα, δεν μπορούσαν να φτάσουν στα εξωτερικά στρώματα του πλανήτη. Και στη συνέχεια, συνέβη μια σύγκρουση.

Μια θεωρία υποστηρίζει ότι ειδικά είδη μετεωριτών, και οι οποίοι ονομάζονται ανθρακούχοι χονδρίτες, χτύπησαν τη Γη και έδωσαν στον Όγκο των Πυριτικών Αλάτων της Γης (Bulk Silicate Earth ή BSE) αυτές τις πτητικές ενώσεις . Αυτή η ιδέα βασίζεται στο γεγονός ότι οι αναλογίες διαφορετικών τύπων - ή ισοτόπων - αζώτου, άνθρακα και υδρογόνου φαίνεται να ταιριάζουν με εκείνες που βρέθηκαν στους μετεωρίτες αυτούς . Έτσι, οι υποστηρικτές της θεωρίας υποστηρίζουν ότι οι μετεωρίτες πρέπει να είναι η πηγή αυτών των στοιχείων.

Αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα: η αναλογία του άνθρακα με το άζωτο.

Ενώ οι μετεωρίτες έχουν περίπου 20 μέρη άνθρακα σε ένα μέρος αζώτου, το υλικό γύρω από τον πυρήνα της Γης έχει περίπου 40 μέρη άνθρακα σε κάθε μέρος αζώτου, σύμφωνα με τον συγγραφέα της μελέτης Damanveer Grewal, κάτοχο διδακτορικού (Ph.D), φοιτητής στο Τμήμα Γης, Περιβαλλοντικών και Πλανητικών Επιστημών (Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences) στο Πανεπιστήμιο Rice του Χιούστον, στο Τέξας των ΗΠΑ.

Μια αρχαία σύγκρουση

Έτσι, η ομάδα συγγραφέων της μελέτης αποφάσισε να δοκιμάσει μια άλλη θεωρία: Τι γίνεται αν ένας άλλος πλανήτης έφερε όλα αυτά τα ...καλούδια;

"Η Γη θα μπορούσε να συγκρουστεί με πολλά διαφορετικά είδη πλανητών", ανέφερε ο Grewal στην ιστοσελίδα Live Science. Θα μπορούσε ένας από αυτούς τους πλανήτες να δώσει στα πέριξ του πυρήνα κομμάτια του πλανήτη μας, (bulk silicate Earth) το σωστό ποσοστό στοιχείων;

Αν συνέβη μια τέτοια σύγκρουση, τότε και οι δύο πλανητικοί πυρήνες θα είχαν συγχωνευθεί, αλλά  και οι δύο μανδύες θα είχαν συγχωνευθεί.

Έτσι λοιπόν αποφάσισαν εργαστηριακά, να δημιουργήσουν έναν πιθανό πλανήτη ο οποίος θα μπορούσε να συγκρουστεί με τον δικό μας.

Στο εργαστήριο, σε ένα ειδικό είδος φούρνου, ο Grewal και η ομάδα του δημιούργησαν συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης κάτω από τις οποίες μπορεί να σχηματιστεί ο πυρήνας ενός πλανήτη. Σε κάψουλες γραφίτη (μια μορφή άνθρακα), συνδύασαν μεταλλική σκόνη (η οποία αντιπροσωπεύει τον πυρήνα και περιλαμβάνει στοιχεία όπως ο σίδηρος ο οποίος δεσμεύεται με το άζωτο) με διαφορετικές αναλογίες πυριτικής σκόνης (ένα μείγμα πυριτίου και οξυγόνου, τα οποία μιμούνται τον μανδύα του υποθετικού πλανήτη).



Μια γραφική απεικόνιση του σχηματισμού ενός πλανήτη με μέγεθος όσο ο πλανήτης Άρης (αριστερά) και της διαφοροποίησής του σε ένα σώμα με μεταλλικό πυρήνα και μιας επικαλυπτόμενης δεξαμενής πυριτικού άλατος. Ο πλούσιος σε θείο πυρήνας αποβάλλει τον άνθρακα, παράγοντας πυριτικό άλας με υψηλό λόγο άνθρακα προς άζωτο. Η σύγκρουση η οποία σχηματίζει το φεγγάρι ενός τέτοιου πλανήτη με την αναπτυσσόμενη Γη (δεξιά) μπορεί να εξηγήσει την αφθονία της Γης, τόσο του νερού όσο και των βασικών στοιχείων της ζωής όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το θείο, καθώς και τη γεωχημική ομοιότητα μεταξύ της Γης και της Σελήνης. (Η εικόνα προσφέρθηκε από τον Rajdeep Dasgupta). Πηγή εικόνας: news.rice.edu 

Μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία, την πίεση και τις αναλογίες θείου στα πειράματά τους, η ομάδα δημιούργησε σενάρια για το πώς αυτά τα στοιχεία θα μπορούσαν να διαχωριστούν μεταξύ του πυρήνα και του υπόλοιπου υποθετικού πλανήτη.

Διαπίστωσαν ότι ο άνθρακας είναι πολύ λιγότερο...πρόθυμος να συνδεθεί με το σίδηρο παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων αζώτου και θείου, ενώ το άζωτο ενώνεται με το σίδηρο ακόμη και όταν υπάρχει πολύ θείο. Έτσι, με το άζωτο να αποκλείεται από τον πυρήνα και να υπάρχει σε άλλα μέρη του πλανήτη, θα πρέπει να περιέχει πολύ υψηλές συγκεντρώσεις θείου, δήλωσε ο Grewal.

Στη συνέχεια εισήγαγαν αυτές τις δυνατότητες σε μια προσομοίωση υπολογιστή, μαζί με πληροφορίες για το πώς συμπεριφέρονται διαφορετικές πτητικές ενώσεις (ή πτητικά στοιχεία) και τις σημερινές ποσότητες άνθρακα, αζώτου και θείου στα εξωτερικά στρώματα της Γης.

Αφού έγιναν πάνω από 1 δισεκατομμύριο προσομοιώσεις, ανακάλυψαν το σενάριο εκείνο το οποίο έκανε περισσότερη αίσθηση - εκείνο που είχε το πιο πιθανό χρονικό διάστημα και μπορούσε να οδηγήσει σε μια σωστή αναλογία άνθρακα προς άζωτο - και ήταν αυτό που δημιούργησε τη σύγκρουση και τη συγχώνευση της Γης με έναν πλανήτη με μέγεθος όσο ο πλανήτης  Άρη, και ο  οποίος περιείχε περίπου 25 έως 30% θείο στον πυρήνα του.

Αυτή η θεωρία "είναι πολύ πιθανή", δήλωσε ο Célia Dalou, πειραματικός Πετρολόγος στο Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques στη Γαλλία, ο οποίος δεν ήταν μέλος της μελέτης αυτής. "Η εργασία αυτή είναι ένα πολύ επιτυχημένο αποτέλεσμα έρευνας ετών από πολλές διαφορετικές ομάδες".

Οι ερευνητές του πανεπιστημίου Rice (από τα αριστερά) Gelu Costin, Chenguang Sun, Damanveer Grewal, Rajdeep Dasgupta και Kyusei TsunoLong 
Μια μελέτη του Gelu Costin, του Chenguang Sun, του Damanveer Grewal, του Rajdeep Dasgupta και του Kyusei Tsuno, έδειξε ότι η Γη κατά πάσα πιθανότητα έλαβε το μεγαλύτερο μέρος άνθρακα, αζώτου και άλλων ουσιωδών στοιχείων της ζωής από την πλανητική σύγκρουση εκείνη η οποία δημιούργησε τη Σελήνη περισσότερο από 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τα ευρήματα εμφανίζονται στο περιοδικό Science Advances. (Φωτογραφία από τον Jeff Fitlow /Πανεπιστήμιο Rice).Πηγή εικόνας: news.rice.edu 






……………….*………………..
Επεξηγήσεις:
*Ως Όγκος Πυριτικών Αλάτων της Γης (Bulk Silicate Earth ή BSE) λογίζεται η αρχική χημική σύσταση του πυριτικού τμήματος της Γης μετά την προσαύξηση και τον διαχωρισμό του πυρήνα, αλλά πριν από τη διαφοροποίηση του πρώτου φλοιού. Για το λόγο αυτό, ο ΟΠΑτΓ είναι συγκρίσιμος με τη σύνθεση του «πρωτόγονου μανδύα» της Γης. Υπάρχουν διάφορα μοντέλα για την αξιολόγηση της αρχικής σύνθεσης του ΟΠΑτΓ. Το κλασικό μοντέλο είναι η εξαγωγή του από τη χημική σύνθεση των πιο πρωτόγονων, αδιαφοροποίητων μετεωριτών, δηλ. η κατηγορία CI η οποία είναι ανθρακώδεις χονδρίτες. Χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο, τα ανθεκτικά λιθοφιλικά στοιχεία (δηλ. Αυτά που δεν εισήχθησαν στον πυρήνα αλλά παρέμειναν στο πυριτικό μανδύα) δίδονται σχετικές αφθονίες καθώς αυτές παρατηρούνται σε χονδρίτες. Άλλα μοντέλα δείχνουν διαφορές στις αναλογίες των 142Nd / 144Nd και 3He / 4He μεταξύ πρωτόγονων συστατικών λάβας και χονδριτών, τα οποία παράγονται από το μανδύα, έτσι ώστε να παραχθεί μια κάπως διαφορετική, μη χονδριτική ( nonchondritic) σύνθεση του πρώιμου μανδύα της Γης.
Πηγή: https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-642-27833-4_5237-1

……………….*………………..


  Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:


Πηγές:

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα 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