Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και άλλα παρατηρητήρια έγιναν μάρτυρες μιας τεράστιας έκρηξης στο διάστημα που δημιούργησε σπάνια χημικά στοιχεία, μερικά από τα οποία είναι απαραίτητα για τη ζωή. Η έκρηξη, που συνέβη στις 7 Μαρτίου, ήταν η δεύτερη πιο φωτεινή έκρηξη ακτίνων γάμμα που έγινε ποτέ μάρτυρας από τηλεσκόπια σε περισσότερα από 50 χρόνια παρατηρήσεων, πάνω από ένα εκατομμύριο φορές φωτεινότερη από ό,τι ολόκληρος ο Γαλαξίας μαζί.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι σύντομες εκπομπές της πιο ενεργητικής μορφής φωτός. Αυτή η συγκεκριμένη έκρηξη, που ονομάζεται GRB 230307A, πιθανότατα δημιουργήθηκε όταν δύο αστέρια νετρονίων – τα απίστευτα πυκνά υπολείμματα αστεριών μετά από μια σουπερνόβα – συγχωνεύτηκαν σε έναν γαλαξία περίπου ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά.
Εκτός από την απελευθέρωση της έκρηξης ακτίνων γάμμα, η συγχώνευση δημιούργησε μια κιλόνοβα, μια σπάνια έκρηξη που συμβαίνει όταν ένα αστέρι νετρονίων συγχωνεύεται με ένα άλλο αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε την Τετάρτη στο περιοδικό Nature.
«Υπάρχουν μόνο μια χούφτα γνωστών kilonovas, και αυτή είναι η πρώτη φορά που μπορέσαμε να δούμε τις συνέπειες ενός kilonova με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Andrew Levan, καθηγητής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο Radboud στο Ολλανδία. Ο Λεβάν ήταν επίσης μέλος της ομάδας που έκανε την πρώτη ανίχνευση κιλόνοβας το 2013. Εκτός από τον Webb, το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA, το Παρατηρητήριο Neil Gehrels Swift και ο Transiting Exoplanet Survey Satellite παρατήρησαν την έκρηξη και την εντόπισαν στη συγχώνευση των άστρων νετρονίων.
Ο Webb χρησιμοποιήθηκε επίσης για την ανίχνευση της χημικής υπογραφής του τελλουρίου μετά την έκρηξη. Το τελλούριο, ένα σπάνιο μεταλλοειδές, χρησιμοποιείται για τη χρώση γυαλιού και κεραμικών και έχει ρόλο στη διαδικασία κατασκευής επανεγγράψιμα CD και DVD, σύμφωνα με τη Βασιλική Εταιρεία Χημείας. Οι αστρονόμοι αναμένουν ότι άλλα στοιχεία κοντά στο τελλούριο στον περιοδικό πίνακα, συμπεριλαμβανομένου του ιωδίου, που είναι απαραίτητο για μεγάλο μέρος της ζωής στη Γη, είναι πιθανό να υπάρχουν στο υλικό που απελευθερώνει η κιλόνοβα.
«Λίγο πάνω από 150 χρόνια από τότε που ο Ντμίτρι Μεντελέεφ έγραψε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, είμαστε τώρα επιτέλους σε θέση να αρχίσουμε να συμπληρώνουμε τα τελευταία κενά κατανόησης όπου έγιναν όλα, χάρη στον Γουέμπ», είπε ο Λεβάν.
Παρακολούθηση αστρικών εκρήξεων
Οι αστρονόμοι πίστευαν από καιρό ότι οι συγχωνεύσεις αστεριών νετρονίων είναι τα ουράνια εργοστάσια που δημιουργούν σπάνια στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο. Αλλά ήταν δύσκολο να εντοπιστούν τα στοιχεία.
Οι Kilonovae είναι σπάνια γεγονότα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την παρατήρησή τους. Αλλά οι αστρονόμοι αναζητούν σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα, οι οποίες διαρκούν μόνο δύο δευτερόλεπτα το πολύ, ως ενδεικτικά υποπροϊόντα των σπάνιων γεγονότων. Αυτό που ήταν ασυνήθιστο σε αυτή την έκρηξη είναι ότι διήρκεσε για 200 δευτερόλεπτα, καθιστώντας την μια μεγάλη έκρηξη ακτίνων γάμμα.
Τέτοιες εκτεταμένες εκρήξεις συνήθως συνδέονται με σουπερνόβα που δημιουργούνται όταν εκρήγνυνται τεράστια αστέρια. «Αυτή η έκρηξη είναι πολύ στη μεγάλη κατηγορία. Δεν είναι κοντά στα σύνορα. Αλλά φαίνεται να προέρχεται από ένα συγχωνευμένο άστρο νετρονίων», δήλωσε ο Eric Burns, επίκουρος καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα, σε μια δήλωση του συν-συγγραφέα της μελέτης.
Ο Fermi αρχικά ανίχνευσε την έκρηξη ακτίνων γάμμα και οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν παρατηρητήρια στο έδαφος και στο διάστημα για να παρακολουθήσουν τις αλλαγές στη φωτεινότητα κατά τη διάρκεια της έκρηξης σε ακτίνες γάμμα, ακτίνες Χ, ορατά, υπέρυθρα και ραδιοκύματα φωτός.
Οι γρήγορες αλλαγές στο ορατό και στο υπέρυθρο φως έδειξαν ότι επρόκειτο για κιλόνοβα. «Αυτός ο τύπος έκρηξης είναι πολύ γρήγορος, με το υλικό της έκρηξης να επεκτείνεται επίσης γρήγορα», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Om Sharan Salafia, ερευνητής στο Αστρονομικό Παρατηρητήριο Brera του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής στην Ιταλία. «Καθώς ολόκληρο το σύννεφο διαστέλλεται, το υλικό ψύχεται γρήγορα και η αιχμή του φωτός του γίνεται ορατή στο υπέρυθρο και γίνεται πιο κόκκινο σε χρονικές κλίμακες από ημέρες έως εβδομάδες».
Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης τον Webb για να εντοπίσει το ταξίδι των άστρων νετρονίων πριν εκραγούν. Κάποτε, ήταν δύο τεράστια αστέρια σε ένα δυαδικό σύστημα που υπήρχε σε έναν σπειροειδή γαλαξία. Το ένα από τα ζευγάρια εξερράγη ως σουπερνόβα, αφήνοντας πίσω του ένα αστέρι νετρονίων και μετά το ίδιο συνέβη με το άλλο αστέρι. Αυτά τα εκρηκτικά γεγονότα εκτόξευσαν τα αστέρια από τον γαλαξία τους και παρέμειναν ως ζευγάρι, ταξιδεύοντας για 120.000 έτη φωτός πριν συγχωνευθούν αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά την εκτίναξη από το σπίτι τους.
Εύρεση κοσμικών στοιχείων
Οι αστρονόμοι προσπαθούν να προσδιορίσουν πώς δημιουργούνται τα χημικά στοιχεία στο σύμπαν εδώ και δεκαετίες. Η ανακάλυψη περισσότερων kilonovas στο μέλλον με ευαίσθητα τηλεσκόπια όπως το Webb και το Nancy Grace Roman Space Telescope, που πρόκειται να εκτοξευθεί το 2027, θα μπορούσε να προσφέρει πληροφορίες για το ποια βαριά στοιχεία δημιουργούνται και απελευθερώνονται από τις σπάνιες εκρήξεις.
Οι ερευνητές θέλουν επίσης να βρουν περισσότερες συγχωνεύσεις που δημιουργούν μεγαλύτερες εκρήξεις ακτίνων γάμμα για να προσδιορίσουν τι τις οδηγεί και αν υπάρχει κάποια σύνδεση με τα στοιχεία που δημιουργούνται στη διαδικασία.
Ο βίαιος κύκλος ζωής των αστεριών έχει κατανείμει τα στοιχεία που βρίσκονται στον περιοδικό πίνακα σε όλο το σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που είναι απαραίτητα για τη δημιουργία ζωής στη Γη εξαρχής. Η ικανότητα μελέτης αστρικών εκρήξεων όπως οι kilonovas τα τελευταία χρόνια δίνει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με το σχηματισμό χημικών στοιχείων, επιτρέποντας μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίχθηκε το σύμπαν με την πάροδο του χρόνου.
«Ο Webb παρέχει μια εκπληκτική ώθηση και μπορεί να βρει ακόμη πιο βαριά στοιχεία», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ben Gompertz, επίκουρος καθηγητής στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Βαρυτικών Κυμάτων και στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ στο Ηνωμένο Βασίλειο, σε δήλωση. «Καθώς έχουμε πιο συχνές παρατηρήσεις, τα μοντέλα θα βελτιώνονται και το φάσμα μπορεί να εξελιχθεί περισσότερο με την πάροδο του χρόνου», είπε ο Gompertz. «Ο Webb έχει σίγουρα ανοίξει την πόρτα για να κάνει πολλά περισσότερα και οι ικανότητές του θα είναι εντελώς μεταμορφωτικές για την κατανόησή μας για το σύμπαν».
Πηγή: CNN
photo credits: Unsplash
