Ο θάνατος των μεγάλων άστρων και η σκόνη στο σύμπαν

Πηγή: Spitzer Science Center, 10 Ιουνίου 2006

Όταν το σύμπαν ήταν μόνο 700 εκατομμυρίων ετών, μερικοί από τους γαλαξίες του ήταν ήδη γεμάτοι με πολύ σκόνη. Αλλά από πού προήλθε όλη αυτή η σκόνη; Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA νομίζουν ότι μπορεί να έχουν βρει την πηγή της σκόνης, στον τύπο σουπερνόβα ΙΙ, στις βίαιες εκρήξεις των πιο κολοσσιαίων άστρων του κόσμου.

Η σκόνη από ένα σουπερνόβα στο γαλαξία NGC 628 ήταν ορατή τον Ιούνιο του 2004, αλλά όχι και τον Ιανουάριο του  2005.

Η κοσμική σκόνη είναι ένα σημαντικό συστατικό των γαλαξιών, των άστρων, των πλανητών, και ακόμη και της ζωής. Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι ήξεραν για δύο μόνο θέσεις, όπου σχηματίζεται η σκόνη: στις εκροές ύλης των παλαιών άστρων σαν του ήλιου μας, που είναι ηλικίας μερικών δισεκατομμυρίων ετών, και στο διάστημα μέσω της αργής συμπύκνωσης των σωματιδίων. Το πρόβλημα με αυτά τα δύο σενάρια είναι ότι κανένας δεν εξηγεί πώς το σύμπαν ήταν γεμάτο σκόνη μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμυρίων ετών μετά από τη γέννησή του. Οι αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι η ελλείπουσα ποσότητα της σκόνης μπορεί να παραχθεί στις εκρήξεις των σουπερνοβών, αλλά τα αποδεικτικά στοιχεία για αυτό είναι δύσκολο να βρεθούν.

Χρησιμοποιώντας όμως τα διαστημικά τηλεσκόπια Spitzer και Hubble καθώς και το επίγειο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο πάνω στο Mauna Kea στη Χαβάη, ο Δρ Ben Sugerman του διαστημικού ιδρύματος επιστήμης τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη, βρήκε ένα σημαντικό ποσό θερμαινόμενης σκόνης στα υπολείμματα ενός ογκώδους άστρου, της σουπερνόβα SN 2003gd. Το κατάλοιπο της έκρηξης σουπερνόβας βρίσκεται περίπου 30 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά στο σπειροειδή γαλαξία M74.

Η σουπερνόβα SN 2003gd εξερράγη στο σπειροειδή γαλαξία NGC 628 και το φως του έφθασε αρχικά στη Γη στις 17 Μαρτίου του 2003. Με τη φωτεινότητα του θα μπορούσε να φανεί και με ένα τηλεσκόπιο ενός ερασιτέχνη αστρονόμου. Ενώ πολλές σουπερνόβες ανακαλύπτονται κάθε χρόνο, η τελευταία σουπερνόβα ξεχώρισε επειδή ήταν σχετικά κοντά και μπορούσαμε να την παρακολουθήσουμε για αρκετό χρόνο με τους εξειδικευμένους υπέρυθρους ανιχνευτές του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer και με έναν φασματογράφο στο Δίδυμο Βόρειο Τηλεσκόπιο.

Αυτά τα σωματίδια της σκόνης από άνθρακα και πυρίτιο, που σχηματίζονται από εκροές ύλης από τις σουπερνόβες, καθιστούν δυνατές την ύπαρξη πολλών γενεών άστρων μεγάλης μάζας και όλων των βαριών στοιχείων που παράγουν. Αυτά είναι στοιχεία από τα οποία αποτελούνται τα πάντα που υπάρχουν γύρω μας πάνω στη Γη.

Η παραγωγή της διαστημικής σκόνης απαιτεί, φυσικά, στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο - τα μόνα στοιχεία που γεννήθηκαν μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη. Μόλις είναι διαθέσιμη κάποια ποσότητα σκόνης στο διάστημα, τότε σχηματίζονται αστέρια γρηγορότερα και αποτελεσματικά. Μέχρι τώρα, η αποδοτικότητα και η ταχύτητα της δημιουργίας της σκόνης από τα τεράστια άστρα σουπερνόβα ήταν άγνωστα.

Άστρα, όπως ο πρόγονος του SN 2003gd έχουν σχετικά σύντομη ζωή - μόλις μερικές δεκάδες εκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι η εργασία του Sugerman παρουσιάζει ότι οι σουπερνόβες παράγουν άφθονα ποσά σκόνης, αυτός θεωρεί ότι οι εκρήξεις θα μπορούσαν να αποτελέσουν την αιτία ενός μεγάλου μέρους της σκόνης στο βρεφικό σύμπαν.

"Αυτή η ανακάλυψη είναι ενδιαφέρουσα επειδή τελικά δείχνει ότι οι σουπερνόβες προσφέρουν σημαντικά στο σχηματισμό της σκόνης, όταν τα στοιχεία μέχρι τώρα ήταν αναποτελεσματικά", αναφέρει  ο Sugerman.

Επειδή οι σουπερνόβες εξασθενίζουν αρκετά γρήγορα, οι επιστήμονες χρειάζονται πολύ ευαίσθητα τηλεσκόπια για να τις μελετήσουν ακόμα και μερικούς μήνες μετά από τις αρχικές εκρήξεις τους. Μπορεί οι επιστήμονες να είχαν υποψιαστεί από καιρό ότι οι περισσότερες σουπερνόβες παράγουν σκόνη, αλλά δεν υπήρχε δυνατότητα να μελετήσουν αυτήν την παραγωγή της σκόνης λόγω του περιορισμού από την τεχνολογία.

"Οι άνθρωποι επί 40 χρόνια υποψιάζονταν ότι οι σουπερνόβες θα μπορούσαν να είναι παραγωγοί της σκόνης, αλλά η τεχνολογία για να επιβεβαιωθεί αυτή η άποψη μόνο πρόσφατα βρέθηκε", λέει ο Sugerman. "Το πλεονέκτημα του Spitzer είναι ότι μπορούμε πραγματικά να δούμε τη θερμή σκόνη καθώς σχηματίζεται".

"Τα σωματίδια της σκόνης στο διάστημα είναι οι δομικές μονάδες των κομητών, των πλανητών, και της ζωής, όμως η γνώση μας για το πού αυτή η σκόνη φτιάχτηκε είναι ακόμα ελλιπής. Αυτές οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι σουπερνόβες μπορούν να έχουν μια σημαντική συμβολή στον εμπλουτισμό του διαστήματος σε σκόνη", τόνισε ο Michael Barlow του Πανεπιστημιακού Κολεγίου στο Λονδίνο.

Τα συμπεράσματα θα δημοσιευθούν στο Science Express.