"Όλο το βραχώδες και μεταλλικό υλικό πάνω στο οποίο στεκόμαστε, ο σίδηρος στο αίμα μας, το ασβέστιο στα δόντια μας, ο άνθρακας στα γονίδιά μας παρήχθησαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια στο εσωτερικό ενός ερυθρού γίγαντα αστέρα", έγραψε ο Carl Sagan το 1973. "Είμαστε φτιαγμένοι από αστρική ύλη."
Από: JURE JAPEL
Τα μαζικά άστρα μπορούν να παράγουν διπλάσιο Άνθρακα όταν έχουν έναν κοντινό (ή στενό) δυαδικό συνοδό, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Το αποτέλεσμα είναι ένα μικρό αλλά σημαντικό βήμα για την κατανόηση της κοσμικής προέλευσης των στοιχείων.
Για να λέμε την αλήθεια, οι επιστήμονες εξακολουθούν να αγωνίζονται να εντοπίσουν την προέλευση πολλών στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του Άνθρακα, του δομικού στοιχείου της ζωής στη Γη. Γνωρίζουμε ότι τα αστέρια αναμφίβολα παράγουν και εκτοξεύουν άνθρακα κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Αλλά τα αστέρια είναι πολλών ειδών, και παραμένει ασαφές πόσο άνθρακα παράγει το καθένα.
Τώρα πλέον οι επιστήμονες έχουν στρέψει τα φώτα της δημοσιότητας σε μια συγκεκριμένη κατηγορία άστρων: τα δυαδικά. Μια νέα μελέτη που θα δημοσιευτεί στο περιοδικό The Astrophysical Journal (Προ-εκτυπωμένη έκδοση διαθέσιμη εδώ) δείχνει ότι τεράστια αστέρια με συνοδούς θα μπορούσαν να εκτοξεύσουν περίπου διπλάσιο άνθρακα από τα απομονωμένα αστέρια, καθιστώντας τα ιδιαίτερα παραγωγικά εργοστάσια άνθρακα.
Δημιουργώντας πολλά όταν είναι μαζί
Τα τεράστια και μαζικά αστέρια δημιουργούν πολλά βαριά στοιχεία. Στις καυτές αστρικές τους μήτρες, ελαφρά στοιχεία συντήκονται σε βαρύτερα, δημιουργώντας Άνθρακα, Οξυγόνο και μέχρι και Σίδηρο. Γρήγορες ροές σωματιδίων που πνέουν από αστέρια, και που ονομάζονται αστρικοί άνεμοι, παρασύρουν ένα μέρος αυτών των στοιχείων. Και όταν ένα τεράστιο αστέρι εκρήγνυται ως Υπερκαινοφανής (σουπερνόβα), εκτοξεύει βαριά στοιχεία μακριά, πέρα εκεί, στο αχανές διάστημα.
Σχηματική άποψη της παραγωγής άνθρακα σε μαζικά αστέρια*. Μετά τη σύντηξη του υδρογόνου, το παραγόμενο Ήλιο συνδυάζεται για να σχηματίσει Άνθρακα, ο οποίος μπορεί να υποστεί περαιτέρω επεξεργασία παράγοντας Οξυγόνο και άλλα βαρύτερα στοιχεία. Εικόνα:Wikipedia Commons / CC BY-SA 3.0
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν θεωρητικά μοντέλα για να μελετήσουν πώς εξελίσσονται τα αστέρια καθώς και να υπολογίσουν πόσο από κάθε ένα στοιχείο παράγει ένα αστέρι κατά τη διάρκεια της ζωής του και πόσο από αυτό το υλικό εκτοξεύεται στο διάστημα. Αλλά το μεγαλύτερο μέρος της μοντελοποίησης αυτής αγνοεί το γεγονός ότι στα μαζικά άστρα αρέσει η...παρέα. Τα περισσότερα από αυτά τα τεράστια και ογκώδη αστέρια έχουν συνοδούς, συντρόφους αν θέλετε, και αυτό επηρεάζει την εξέλιξή τους.
"Στο μεγαλύτερο μέρος της ζωής του, ένα αστέρι απλώς καίει Υδρογόνο στον πυρήνα του. Όταν αυτό εξαντληθεί, το αστέρι διαστέλλεται και γίνεται πολύ μεγάλο", εξηγεί ο Rob Farmer (Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck), ο οποίος ηγήθηκε της νέας μελέτης. Σε αυτό το στάδιο, ένα απομονωμένο αστέρι γίνεται απλά ένα γιγάντιο αστέρι.
Ωστόσο, η κατάσταση είναι διαφορετική αν το αστέρι έχει έναν κοντινό (στενό σύντροφο). Σε αυτή την περίπτωση, ο συνοδός αυτός αφαιρεί το υλικό από το διαστελλόμενο αστέρι, αφαιρώντας εντελώς τα εξωτερικά του στρώματα. Ένα τέτοιο απογυμνωμένο αστέρι αναπτύσσει ένα στρώμα πλούσιο σε άνθρακα κοντά στην επιφάνεια του, καθιστώντας ευκολότερο για τους αστρικούς ανέμους του, και σε κάποιο βαθμό επίσης την τελική έκρηξη (σουπερνόβα), την εκτόξευση άνθρακα.
Ο Farmer εκτιμά ότι οι αστρικοί συνοδοί έχουν απογυμνώσει περίπου το ένα τρίτο όλων των ογκωδών αστέρων — δεν μπορούμε να τους αγνοήσουμε!
Όταν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια προσομοίωση τελευταίας τεχνολογίας για να παρακολουθήσουν την εξέλιξη και την παραγωγή Άνθρακα ενός απογυμνωμένου αστεριού, επιβεβαίωσαν ότι ένα μαζικό αστέρι σε ένα δυαδικό σύστημα εκτοξεύει άνθρακα πιο αποτελεσματικά από ένα απομονωμένο αστέρι.
Χημική εξέλιξη του σύμπαντος
"Ο Άνθρακας είναι ένα άφθονο στοιχείο, είναι σημαντικός για τη ζωή, και έχουμε πολλούς λόγους να τον μελετήσουμε λεπτομερώς", λέει η Donatella Romano (Αστεροσκοπείο Αστροφυσικής και Διαστημικής Επιστήμης, Ιταλία). Η Romano, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη, εκτιμά ότι τα μαζικά αστέρια παράγουν το μεγαλύτερο μέρος του Άνθρακα στο σύμπαν.
Ωστόσο, προσθέτει, άλλες πηγές, όπως οι ερυθροί γίγαντες αστέρες, συμβάλλουν επίσης στην παραγωγή Άνθρακα. Επιπλέον, η "σοδειά" Άνθρακα οποιουδήποτε αστεριού εξαρτάται από το περιβάλλον στο οποίο γεννιέται, κάτι που απαιτεί μια πιο ενδελεχή ανάλυση πολλών άλλων πιθανών εξελικτικών μονοπατιών μεγάλων και μικρότερης μάζας αστέρων.
"Ενδιαφερόμαστε επίσης και για άλλα βαριά στοιχεία γιατί θέλουμε να έχουμε μια εικόνα της πλήρους χημικής εξέλιξης ενός γαλαξία", λέει η Romano.
Πράγματι, ο Farmer και οι συνεργάτες του ήδη ερευνούν την παραγωγή άλλων βαρέων στοιχείων. "Αυτό υπολογιστικά είναι πολύ πιο δαπανηρό για να γίνει", δηλώνει ο Farmer. "Γι' αυτό εξετάσαμε πρώτα τον Άνθρακα επειδή είναι πιο απλός στην κατανόηση και πιο απλός στην ερευνητική ανάλυση."
Καθώς τα αστέρια αποθέτουν βαριά στοιχεία στο διαστρικό μέσο καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους, αφήνουν...κοσμικούς σπόρους για την επόμενη γενιά. Αυτός ο κύκλος συνεχίστηκε από τα πρώτα αστέρια μέχρι σήμερα, με αποτέλεσμα μια ολοένα μεγαλύτερη αφθονία βαρέων στοιχείων σε έναν γαλαξία. Συνδυάζοντας την αστρική και τη γαλαξιακή θεωρία, οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν για αυτόν τον εμπλουτισμό και πώς έχει επηρεάσει την εξέλιξη των γαλαξιών, των πλανητικών συστημάτων και, τελικά, της ζωής.
*Ισότοπα:
Ήλιο 4
Άνθρακας 12
Papers:
Πηγή:skyandtelescope.org