Το τηλεσκόπιο James Webb ανακάλυψε τις χημικές υπογραφές των μεγαλύτερων άστρων στο σύμπαν

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb βοήθησε τους αστρονόμους να ανακαλύψουν τις πρώτες χημικές υπογραφές υπερμεγέθων άστρων, τα «τέρατα του ουρανού» που έκαιγαν με τη λάμψη εκατομμυρίων ήλιων στο πρώιμο σύμπαν.

Μέχρι τώρα, τα μεγαλύτερα αστέρια που παρατηρήθηκαν οπουδήποτε είχαν μάζα περίπου 300 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου μας. Αλλά το υπερμεγέθη αστέρι που περιγράφεται στη νέα μελέτη εκτιμάται ότι έχει μάζα μεταξύ 5 και 000 ήλιοι.

Η ομάδα Ευρωπαίων ερευνητών πίσω από τη μελέτη είχε προηγουμένως θεωρήσει την ύπαρξη υπερμεγέθων άστρων το 2018 σε μια προσπάθεια να εξηγήσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αστρονομίας. Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι έχουν προβληματιστεί από την τεράστια ποικιλομορφία της σύνθεσης των διάφορων αστεριών που συγκεντρώνονται στα λεγόμενα σφαιρικά σμήνη.

Αυτά τα σμήνη, κυρίως πολύ παλιά, μπορούν να περιέχουν εκατομμύρια αστέρια σε ένα σχετικά μικρό χώρο. Οι πρόοδοι στην αστρονομία έχουν αποκαλύψει έναν αυξανόμενο αριθμό σφαιρικών σμηνών, τα οποία πιστεύεται ότι είναι ο κρίκος που λείπει μεταξύ των πρώτων αστεριών του σύμπαντος και των πρώτων γαλαξιών.

Ο Γαλαξίας μας, ο οποίος έχει περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια αστέρια, έχει περίπου 180 σφαιρικά σμήνη. Αλλά το ερώτημα παραμένει: Γιατί τα άστρα σε αυτά τα σμήνη έχουν τέτοια ποικιλία χημικών στοιχείων, παρά το γεγονός ότι πιθανότατα γεννήθηκαν όλα περίπου την ίδια εποχή, από το ίδιο νέφος αερίου;

Πολλά αστέρια περιέχουν στοιχεία που απαιτούν τεράστιες ποσότητες θερμότητας για να παραχθούν, όπως το αλουμίνιο, το οποίο απαιτεί θερμοκρασίες έως και 70 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Αυτή είναι πολύ μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία που πιστεύεται ότι φτάνουν τα αστέρια στους πυρήνες τους, περίπου 15-20 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, που είναι παρόμοια με τη θερμοκρασία του Ήλιου.

Έτσι οι ερευνητές πρότειναν μια πιθανή λύση: ένα υπερμεγέθη αστέρι που εκρήγνυε εκτοξεύει χημική «ρύπανση». Προτείνουν ότι αυτά τα τεράστια αστέρια γεννιούνται από διαδοχικές συγκρούσεις σε σφιχτά συσκευασμένα σφαιρικά σμήνη. Η Corinne Charbonnel, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, είπε στο Γαλλικό Πρακτορείο ότι «κάτι σαν ένα αστέρι σπόρων θα απορροφά όλο και περισσότερα αστέρια».

Στο τέλος, θα γίνει «σαν ένας τεράστιος πυρηνικός αντιδραστήρας, που τροφοδοτείται συνεχώς με ύλη, που θα πετάξει μια μεγάλη ποσότητα από αυτήν», πρόσθεσε. Αυτή η εκτοξευόμενη «ρύπανση» θα τροφοδοτήσει με τη σειρά της τα νεαρά αστέρια που σχηματίζουν, δίνοντάς τους μεγαλύτερη ποικιλία χημικών ουσιών όσο πιο κοντά βρίσκονται στο υπερμεγέθη αστέρι, πρόσθεσε. Αλλά η ομάδα χρειάζεται ακόμα παρατηρήσεις για να επιβεβαιώσει τη θεωρία της.

Τα βρήκαν στον γαλαξία GN-z11, ο οποίος απέχει περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός - το φως που βλέπουμε από αυτόν εμφανίστηκε μόλις 440 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ανακαλύφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το 2015 και μέχρι πρόσφατα κατείχε το ρεκόρ του αρχαιότερου παρατηρούμενου γαλαξία.

Αυτό το έκανε προφανή πρωταρχικό στόχο για τον διάδοχο του Hubble ως το πιο ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο, τον James Webb, ο οποίος άρχισε να δημοσιεύει τις πρώτες του παρατηρήσεις πέρυσι. Ο Webb πρόσφερε δύο νέες ενδείξεις: την απίστευτη πυκνότητα των αστεριών σε σφαιρικά σμήνη και, το πιο σημαντικό, την παρουσία μεγάλων ποσοτήτων αζώτου.

Ο σχηματισμός αζώτου απαιτεί πραγματικά ακραίες θερμοκρασίες, οι οποίες οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να δημιουργηθούν μόνο από ένα υπερμεγέθη αστέρι. «Χάρη στα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, πιστεύουμε ότι βρήκαμε την πρώτη ένδειξη για την ύπαρξη αυτών των εξαιρετικών άστρων», είπε ο Charbonnel σε μια δήλωση, αποκαλώντας επίσης τα αστέρια «ουράνια τέρατα».

Αν νωρίτερα η θεωρία της ομάδας ήταν «ένα είδος ίχνους του υπερμεγέθους αστέρα μας, τότε αυτό είναι σαν να βρίσκουμε ένα κόκαλο», είπε ο Charbonnel. «Σκεφτόμαστε το κεφάλι του θηρίου πίσω από όλα αυτά», πρόσθεσε.

Αλλά υπάρχει μικρή ελπίδα ότι θα μπορέσουμε ποτέ να παρατηρήσουμε απευθείας αυτό το θηρίο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η διάρκεια ζωής των υπερμεγέθων άστρων είναι μόνο περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια - μια στιγμή στην κοσμική χρονική κλίμακα.

Ωστόσο, υποψιάζονται ότι τα σφαιρικά σμήνη υπήρχαν πριν από περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια και μπορεί να βρουν περισσότερα ίχνη των υπερμεγέθων αστέρων που μπορεί κάποτε να περιείχαν.

Διαβάστε επίσης:

• Μια ιδιωτική εταιρεία σχεδιάζει να επαναφέρει στη ζωή το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA
• Το τηλεσκόπιο James Webb ανακάλυψε νερό γύρω από έναν κομήτη στη ζώνη των αστεροειδών