Η προέλευση της αστρόσκονης στο διάστημα

Πηγή: Discovery News, 4 Ιανουαρίου 2008

Τα μεγάλα πράγματα δεν ξεκινούν πάντα με τα μικρά πράγματα, τουλάχιστον όταν αυτά έχουν σχέση με την κοσμική σκόνη που φτιάχνει τους πλανήτες.

Η αντιστροφή της παλαιάς παροιμίας προέρχεται από τις νέες παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer πάνω στα κατάλοιπα μιας υπερκαινοφανούς έκρηξης, που ονομάζεται Cassiopeia Α, που έμειναν μετά την έκρηξη ενώ ισοδυναμούν με 10.000 γήινες μάζες σε σκόνη.

Δεξιά: Η εικόνα του Cassiopeia A, κατάλοιπο μιας υπερκαινοφανούς έκρηξης όπως τραβήχτηκε από το Spitzer. Το άστρο από το οποίο προέρχεται έγινε σουπερνόβα πριν 325 χρόνια

Η ανακάλυψη της σκόνης στηρίζει την ιδέα ότι τουλάχιστον κάποια από την πρώτη σκόνη του σύμπαντος -- οι πιο θεμελιώδεις δομικές μονάδες όλων των πλανητών -- δημιουργήθηκε από τους βίαιους θανάτους των πρώτων γενεών των γιγάντιων άστρων.

"Ένα παρόμοιο γεγονός συνέβη στο πρώιμο σύμπαν," λέει ο αστρονόμος Jeonghee Rho του Επιστημονικού Κέντρου του Spitzer, αναφερόμενος στην έκρηξη των γιγάντιων άστρων, όπως είναι το κατάλοιπο Cassiopeia Α, το οποίο ανατινάχτηκε 300 χρόνια μόνο πριν μέσα στο Γαλαξία μας.

Τέτοιες εκρήξεις των πολύ μεγάλων άστρων θα μπορούσαν ενδεχομένως να εξηγήσουν το μεγαλύτερο μέρος της σκόνης στον Κόσμο, λέει ο Rho, αν και υπάρχει μεγάλο περιθώριο αβεβαιότητας, δεδομένου ότι η λογιστική για τη σκόνη των άστρων δεν είναι κανένας εύκολος στόχος. Ο Rho είναι ο επικεφαλής συντάκτης μιας έκθεσης για τη νέα μέτρηση της σκόνης στο Cassiopeia, που πρόκειται να εμφανιστεί στο Astrophysical Journal.

Μια κουκίδα αστρόσκονης, είναι κάθε συγκέντρωση ύλης μεγαλύτερη από, περίπου, 100 μόρια.

"Η σκόνη είναι πολύ σημαντική", λέει ο ερευνητής Eli Dwek του Παρατηρητικού Εργαστηρίου Κοσμολογίας στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA. Όσο περισσότερο καταλαβαίνουμε τη σκόνη, τόσο καλύτερα μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματά της, είπε. Και για να καταλάβετε καλύτερα τη σκόνη, πρέπει να υπολογίσετε από τι γίνεται.

"Το κατάλοιπο της έκρηξης Cassiopeia Α είναι μια καλή θέση για να κοιτάξετε," υποστηρίζει ο Dwek. "Είναι σχετικά νέο και η σκόνη του δεν έχει αναμιχθεί με το διαστρικό μέσο. Δεν έχει χάσει την ταυτότητά του."

Ως εκ τούτου, η σκόνη του Cassiopeia είναι μακριά από την τελική λέξη στην κοσμική σκόνη-παραγωγή, εν λόγω Dwek. ¶Στην πραγματικότητα, ένα πρόβλημα με τις σουπερνόβες είναι ότι καταστρέφουν πιθανώς πολλή σκόνη επίσης, η οποία καθιστά το γενικό ρόλο τους στη δημιουργία σκόνης προβληματικό, είπε.

Μεταξύ των άλλων πιθανών κατασκευαστών της σκόνης είναι τα πολύ μεγάλα αστέρια με ισχυρούς αστρικούς ανέμους, που εκτινάσσουν σταθερά μακριά στο διάστημα ένα μεγάλο μέρος των εξωτερικών αερίων στρωμάτων τους. Αλλά δεν είναι σαφές εάν αυτή η διαδικασία δημιουργεί πραγματικά τη σκόνη, αναρωτιέται ο Dwek. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα η σκόνη να παράγεται από τους λευκούς νάνους, αστέρια που εκρήγνυνται μόλις τροφοδοτηθούν με αρκετή ύλη από ένα αστέρι συνοδό  τους -- μια έκρηξη που λέγεται nova.

Το πρόβλημα με αυτά τα σενάρια (σουπερνόβα, nova και τους γιγάντιους αστρικούς ανέμους), λέει ο Dwek, είναι ότι όλα απαιτούν να υπάρχουν μεγάλα αστέρια -- που δεν είναι ιδιαίτερα κοινά στο σημερινό κόσμο. Τα μικρότερα αστέρια είναι πολύ πιο πολυάριθμα, γι αυτό και είναι οι πιθανότερες πηγές της σκόνης. Δυστυχώς, τα μικρότερα αστέρια είναι πολύ πιο δύσκολο να τα δουμε δεδομένου ότι είναι πιό αμυδρά.

Για να βρούμε εξασθενημένα σε φως άστρα που φτιάχνουν αυτή τη σκόνη, θα χρειαστούμε να τα ψάξουμε σε περισσότερα μήκη κύματος της υπέρυθρης ζώνης από ό,τι χρησιμοποιεί το Spitzer, εξηγεί ο Dwek. Αυτό βέβαια σημαίνει πολύ περισσότερη δουλειά με το Στρατοσφαιρικό Παρατηρητήριο για την Υπέρυθρη Αστρονομία (SOFIA) και περισσότερο φως που μπορεί να συλλέξει το ισχυρό μελλοντικό τηλεσκόπιο James Webb Space Telescope, που πρόκειται να πετάξει το 2013.

Τέλος, η μελέτη της κοσμικής και αστρικής σκόνης είναι σημαντική όχι μόνο επειδή είναι η ουσία από την οποία φτιάχνονται οι πλανήτες, αλλά η σκόνη είναι επίσης το φίλτρο μέσω του οποίου οι αστρονόμοι παρατηρούν τα πιο απόμακρα αντικείμενα στον Κόσμο. Με άλλα λόγια, όσο περισσότερη σκόνη υπάρχει εκεί που κοιτάζετε, τόσο αυτή η σκόνη αλλάζει έστω και ελάχιστα το φως των απόμακρων αντικειμένων. 

Η διαφορά ανάμεσα στο Nova και Supernova είναι η εξής: Η έκρηξη Supernova συμβαίνει όταν σε ένα λευκό νάνο από άνθρακα και οξυγόνο (κοντά στο όριο του Chandrasekhar) συσσωρευτεί μάζα από το άστρο συνοδό του. Μάλιστα λίγο πριν ξεκινήσει η κατάρρευση του (σε άστρο νετρονίων λόγω της αύξησης της πίεσης και της θερμοκρασίας)  αρχίζει η σύντηξη του άνθρακα με ταχύτατη έκλυση ενέργειας που καταστρέφει το άστρο.

Στην έκρηξη Nova έχουμε ένα λευκό νάνο στον οποίο προστίθεται υδρογόνο και ήλιο στην επιφάνεια του. Το υδρογόνο της επιφάνειας όταν φτάσει να ξεπεράσει ένα όριο ξεκινά ο κύκλος άνθρακα-Αζώτου-Οξυγόνου ή CNO (δηλαδή μια αλυσίδα πυρηνικής σύντηξης των στοιχείων Άνθρακα, Αζώτου και Οξυγόνου) ο οποίος απελευθερώνει πολλή ενέργεια και δίνει ένα πολύ φωτεινό αστέρι το nova.

Η διαφορά λοιπόν μεταξύ supernova και nova εκτός από το μηχανισμό με τον οποίο σχηματίζονται, βρίσκεται και στην τάξη μεγέθους των ενεργειών που εκλύονται.