Αστέρια υπό κατασκευήν σε σφαιρίδια Bok

Πηγή: Universe Today, 17 Ιουνίου 2005

Υπάρχουν περιοχές στο Γαλαξία μας τόσο σκοτεινοί και αδιαφανείς, που εμφανίζονται σαν να μην έχουν τίποτα μέσα. Όταν αυτές οι σκοτεινές γωνιές του Γαλαξία παρατηρήθηκαν αρχικά με τη βοήθεια ενός τηλεσκοπίου, οι αστρονόμοι νόμιζαν ότι εξέταζαν "μαύρες τρύπες" στον ιστό του ιδίου του χώρου. Πράγματι, οι εικόνες τέτοιων "οπών", που ονομάζονται νεφελώματα, είναι αρκετά μυστηριώδεις. Ένα είδος τους είναι τα σφαιρίδια Bok (πάνω), που είναι πολύ μικρότερα σε μήκος από τα συνηθισμένα νεφελώματα. Ξέρουμε δε ότι τέτοιες σκοτεινές θέσεις είναι στην πραγματικότητα σκοτεινά νεφελώματα -- φτιαγμένα από μοριακό υδρογόνο (H2), λίγο ήλιο και κάποια διαστρική σκόνη. Παρά την προφανή ανυπαρξία τους, αυτά τα μοριακά νέφη αποδεικνύονται υπερβολικά σημαντικά: Είναι οι θέσεις όπου γεννιούνται τα αστέρια. Μια τέτοια "σκοτεινή τρύπα" στο διάστημα, ή σφαιρίδιο Bok,  κρύβει τα αστέρια που είναι πίσω του, στα οπτικά όμως μήκη κύματος (πάνω), αλλά είναι διαφανές στις υπέρυθρες ακτίνες (κάτω εικόνα).

Ένα είδος σκοτεινών νεφελωμάτων πού χαρακτηρίζονται για τον περιορισμένο χώρο πού κατέχουν αλλά και τη μεγάλη πυκνότητά τους, είναι γνωστά σαν σφαιρίδια Bok, όπως τα ονόμασε ο ολλανδο-αμερικανός αστρονόμος του Χάρβαρντ Bart Bok, το 1947. Συνήθως αυτά προβάλλονται πάνω σε φωτεινά νεφελώματα ή βρίσκονται μέσα σ' αυτά, με αποτέλεσμα να φαίνονται σαν πολύ μικρές σκοτεινές κηλίδες κυκλικού σχήματος.

Για τους αστρονόμους, η ομορφιά των σφαιριδίων Bok βρίσκεται στην απλότητά τους. Είναι ένα μικροσκοπικό είδος ανάμεσα στα πολύ μεγαλύτερα γιγαντιαία μοριακά νέφη, που μερικά από αυτά μπορούν να έχουν μήκος μερικές εκατοντάδες έτη φωτός και να περιέχουν τη μάζα εκατομμυρίων ήλιων. Σήμερα τα σφαιρίδια Bok θεωρούνται ότι παίζουν σπουδαίο ρόλο στο σχηματισμό των νέων άστρων.

Τώρα μια ομάδα δεκατεσσάρων αστρονόμων - με επικεφαλής τον Ryo Kandori του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας - αναφέρει ότι εξέτασαν δέκα σφαιρίδια στο εγγύς υπέρυθρο και στις  ραδιοσυχνότητες για να βρουν πόσα από αυτά είναι άστρα υπό παραγωγήν.

Παραδείγματα σφαιριδίων Bok

Ο ήλιος μας είναι στην γειτονιά μας για σχεδόν πέντε δισεκατομμύρια έτη. Αλλά προτού να λάβει ο ήλιος μας τη σημερινή μορφή του, υπήρχε στη θέση του μια μεγάλη ποσότητα διαστρικού αερίου, που συμπιέστηκε σε μια αρκετά μικρή περιοχή του διαστήματος. Όταν έφτασε το αέριο σε μια κρίσιμη ισορροπία μεταξύ της εσωτερικής πίεσης και της βαρύτητας τότε σχηματίστηκε ο ήλιος όπως τον ξέρουμε.

Το 1947, ο αστρονόμος του Χάρβαρντ Bart Jan Bok ανήγγειλε το αποτέλεσμα μια μελέτης πολλών ετών για περιοχές ψυχρών αερίων και σκόνης που συχνά συνδέονταν με εκτεταμένα νεφελώματα. Ο Bok πρότεινε ότι ορισμένα απομονωμένα και ευδιάκριτα σφαιρίδια, που κρύβουν το φως του υποβάθρου, ήταν στην πραγματικότητα στοιχεία ενός σημαντικού προκαταρκτικού σταδίου στο σχηματισμό των πρωτοαστρικών δίσκων, τα οποία οδηγούν στη γέννηση των άστρων όπως ο ήλιός μας.

Μετά από την ανακοίνωση του Bok, αναπτύχθηκαν πολλά μοντέλα για να εξηγήσουν πώς από τα σφαιρίδια Bok θα μπορούσαν να σχηματιστούν τα αστέρια. Τυπικά, τέτοια μοντέλα ξεκινούν με την άποψη ότι η ύλη συγκεντρώνεται στις περιοχές όπου το διαστρικό μέσο είναι ιδιαίτερα πυκνό (υπό μορφή νεφελώματος), ψυχρό και να υποβάλεται στην πίεση της ακτινοβολίας από τα γειτονικά αστέρια. Σε κάποιο σημείο αρκετή ποσότητα ύλης μπορεί να συμπυκνωθεί σε μια αρκετά μικρή περιοχή που η βαρύτητα υπερνικά την πίεση του αερίου και αρχίζει ο σχηματισμός των άστρων.

Σύμφωνα με μια εργασία που δημοσιεύτηκε στις 10 Ιουνίου  ο Ryo Kandori και μια ομάδα δεκατεσσάρων άλλων ερευνητών προτείνει ότι μια σχεδόν κρίσιμη σφαίρα Bonner-Ebert χαρακτηρίζει την κρίσιμη πυκνότητα των άναστρων σφαιριδίων.

Η σφαίρα Bonner-Ebert αναφέρεται σε μια ισορροπία δυνάμεων μέσα σε ένα εξιδανικευμένο νέφος αερίου και σκόνης. Μια τέτοια σφαίρα διατηρεί μια σταθερή εσωτερική πυκνότητα διατηρώντας την ισορροπία μεταξύ της πίεσης διαστολής, που προκαλείται από τα αέρια μιας δεδομένης θερμοκρασίας και πυκνότητας και της βαρυτικής επίδρασης της συνολικής μάζας της από οποιαδήποτε πίεση αερίου ή ακτινοβολίας που ασκείται από τα γειτονικά αστέρια. Αυτή η κρίσιμη κατάσταση σχετίζεται με τη διάμετρο της σφαίρας, τη συνολική μάζα της, και την πίεση που παράγεται από τη λανθάνουσα θερμότητα μέσα σε αυτήν.

Οι περισσότεροι αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι το μοντέλο Bonner-Ebert - ή κάποια παραλλαγή του - θα αποδεικνυόταν ότι περιγράφει σωστά το κρίσιμο σημείο που περνά ένα σφαιρίδιο Bok για να γίνει ένας πρωτοαστρικός δίσκος. Σήμερα, ο Ryo Kandori μαζί με τους συνεργάτες του έχουν συγκεντρώσει αρκετά στοιχεία από πολλά σφαιρίδια Bok που προτείνουν ότι αυτή η ιδέα της σφαίρας Bonner-Ebert είναι σωστή.

Η ομάδα που ξεκίνησε επιλέγοντας δέκα σφαιρίδια Bok για παρατήρηση. Αυτά είχαν τα εξής χαρακτηριστικά: μικρό μέγεθος, σχεδόν κυκλική μορφή, αρκετή απόσταση από γειτονικό νεφέλωμα, κοντά στη Γη (λιγότερο από 1.700 έτη φωτός), και τη δυνατότητα πρόσβασης στο εγγύς υπέρυθρο και ραδιοκύματα. Από έναν κατάλογο σχεδόν 250 τέτοιων σφαιριδίων,  συμπεριλήφθηκαν μόνο εκείνα που ικανοποιούν τα ανωτέρω κριτήρια. Μεταξύ αυτών των επιλεγμένων μόνο το ένα παρουσίασε στοιχεία ενός πρωτοαστρικού δίσκου. Αυτός ο δίσκος έλαβε τη μορφή μιας σημειακής πηγής υπέρυθρου φωτός . Και τα δέκα σφαιρίδια βρέθηκαν σε περιοχές πλούσιες σε αστέρια και νεφελώματα του Γαλαξία.

Μόλις επιλέχτηκαν τα 10 υποψήφια σφαιρίδια Bok, καθορίστηκε η μάζα, η πυκνότητα, η θερμοκρασία, το μέγεθος τους, και η πίεση που ασκείται σε αυτά από το διαστρικό αέριο γύρω τους.

Αφού συγκεντρώθηκαν τα στοιχεία, η ομάδα διαπίστωσε ότι 7 στα 10 άναστρα σφαιρίδια βρίσκονται κοντά στην κρίσιμη κατάσταση Bonner-Ebert. Επιπλέον η ομάδα καθόρισε ότι τρία σφαιρίδια Bok είναι σταθερά και όχι στο στάδιο του σχηματισμού αστεριών, τέσσερα ισορροπούν κοντά στην σταθερή κατάσταση Bonner-Ebert αλλά με μια τάση προς το σχηματισμό άστρων βασισμένο σε αυτό το μοντέλο. Και τα υπόλοιπα έξι κινούνται σαφώς προς την βαρυτική κατάρρευση, δηλαδή είναι έξι "αστέρια υπό κατασκευήν".

Αυτό συνέβη και πριν 5 δισεκατομμύρια περίπου χρόνια στη γειτονιά μας. Υπήρχε ένα σφαιρίδιο Bok που κατόρθωσε να ξεπεράσει μια κρίσημη τιμή και να γίνει ένα άστρο.

Home