Το τηλεσκόπιο Webb αποκαλύπτει μυστηριώδη μυστικά για τα “τούβλα”

Ο αστρονόμος του UF Άνταμ Γκίνσμπουργκ γελάει Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb Για να εξερευνήσετε το μυστήριο του γαλαξία.

Σε πρόσφατη μελέτη με επικεφαλής τον… Πανεπιστήμιο της Φλόριντα Ο αστρονόμος Adam Ginsberg είπε ότι τα πρωτοποριακά ευρήματα ρίχνουν φως σε μια μυστηριώδη σκοτεινή περιοχή στο κέντρο του γαλαξία Γαλαξίας. Το ταραχώδες νέφος αερίου, που ονομάζεται το «τούβλο» λόγω της αδιαφάνειάς του, έχει πυροδοτήσει ζωηρή συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα εδώ και χρόνια.

Για να ξεκλειδώσει τα μυστικά του, ο Ginsburg και η ερευνητική του ομάδα, συμπεριλαμβανομένων των μεταπτυχιακών φοιτητών του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, Desmond Jeff, Savannah Gramsey και Alyssa Polatek, στράφηκαν στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Συνέπειες των παρατηρήσεών τους, που δημοσιεύθηκαν στο ο Astrophysical Journal,τεράστιος. Τα αποτελέσματα όχι μόνο αποκαλύπτουν ένα παράδοξο στο κέντρο του γαλαξία μας, αλλά υποδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη επανεκτίμησης των καθιερωμένων θεωριών σχηματισμού άστρων.

Τούβλο παζλ

Η Ζώνη των Τούβλων υπήρξε μια από τις πιο ενδιαφέρουσες και ευρέως μελετημένες περιοχές στους γαλαξίες μας, χάρη στον απροσδόκητα χαμηλό ρυθμό σχηματισμού αστεριών της. Έχει αψηφήσει τις προσδοκίες των επιστημόνων εδώ και δεκαετίες: Ως σύννεφο γεμάτο με πυκνό αέριο, θα πρέπει να είναι έτοιμο να γεννήσει νέα αστέρια. Ωστόσο, δείχνει έναν απροσδόκητα χαμηλό ρυθμό σχηματισμού άστρων.

Χρησιμοποιώντας τις προηγμένες δυνατότητες υπερύθρων του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, η ομάδα των ερευνητών εξέτασε τα τούβλα και ανακάλυψε μια σημαντική παρουσία παγωμένου μονοξειδίου του άνθρακα (CO) εκεί. Περιέχει πολύ περισσότερο πάγο διοξειδίου του άνθρακα από ό,τι αναμενόταν προηγουμένως, κάτι που έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση των διαδικασιών σχηματισμού άστρων.

Κανείς δεν ήξερε πόσος πάγος υπήρχε στο κέντρο του γαλαξία, σύμφωνα με τον Ginsburg. «Οι παρατηρήσεις μας δείχνουν πειστικά ότι ο πάγος είναι τόσο διαδεδομένος εκεί που κάθε μελλοντική παρατήρηση πρέπει να τον λαμβάνει υπόψη», είπε.

Τα αστέρια εμφανίζονται συνήθως όταν τα αέρια είναι κρύα και η μεγάλη παρουσία πάγου διοξειδίου του άνθρακα θα πρέπει να δείχνει μια ακμάζουσα περιοχή σχηματισμού αστεριών στα τούβλα. Ωστόσο, παρά αυτόν τον πλούτο διοξειδίου του άνθρακα, ο Ginsburg και η ερευνητική ομάδα διαπίστωσαν ότι η δομή αψηφά τις προσδοκίες. Το αέριο μέσα στο τούβλο είναι θερμότερο από παρόμοια σύννεφα.

Το κέντρο του γαλαξία είναι γεμάτο αστέρια: υπάρχουν περισσότερα από μισό εκατομμύριο σε αυτή την εικόνα. Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα φίλτρα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και λίγο Photoshop, η ομάδα κατάφερε να αφαιρέσει τα αστέρια και να αποκαλύψει μόνο το νηματώδες νεφέλωμα του θερμού αερίου που διαπερνά τον εσωτερικό γαλαξία. (Δείτε την παρακάτω εικόνα με τα αστέρια να αφαιρεθούν.) Πιστώσεις: Adam Ginsburg

Εικόνα ενός νηματώδους νεφελώματος θερμού αερίου που διαπερνά τον εσωτερικό γαλαξία. Οι φωτεινές περιοχές είναι εκεί όπου το υδρογόνο είναι καυτό πλάσμα, που λάμπει από την ενέργεια μεγάλων αστεριών. Το τούβλο είναι η σκοτεινή περιοχή όπου μπλοκάρεται αυτό το λαμπερό πλάσμα. Κατά μήκος της άκρης του τούβλου, η λάμψη είναι πιο μπλε: Αυτή η μπλε εμφάνιση προκαλείται από τον πάγο του διοξειδίου του άνθρακα που εμποδίζει το κόκκινο φως, επιτρέποντας μόνο στο μπλε να περάσει. Πίστωση: Adam Ginsburg

Αμφισβήτηση καθιερωμένων θεωριών

Αυτές οι παρατηρήσεις αμφισβητούν την κατανόησή μας για την αφθονία του διοξειδίου του άνθρακα στο κέντρο του γαλαξία μας και την κρίσιμη αναλογία αερίου προς σκόνη εκεί. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, και τα δύο μέτρα φαίνεται να είναι χαμηλότερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

«Με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ανοίγουμε νέους δρόμους για τη μέτρηση μορίων στη φάση του στερεού (πάγου), ενώ προηγουμένως περιοριζόμασταν στην εξέταση του αερίου», είπε ο Ginsberg. «Αυτή η νέα εμφάνιση μας δίνει μια πιο ολοκληρωμένη ματιά στο πού βρίσκονται τα μόρια και πώς μεταφέρονται».

Παραδοσιακά, η παρακολούθηση του CO2 περιορίζεται στις εκπομπές από το αέριο. Για να ανιχνεύσουν την κατανομή του πάγου του διοξειδίου του άνθρακα μέσα σε αυτό το τεράστιο σύννεφο, οι ερευνητές χρειάστηκαν έντονο φωτισμό φόντου από αστέρια και ζεστό αέριο. Τα ευρήματά τους ξεπερνούν τα όρια των προηγούμενων μετρήσεων, οι οποίες περιορίζονταν σε περίπου εκατό αστέρια. Τα νέα αποτελέσματα περιλαμβάνουν περισσότερα από δέκα χιλιάδες αστέρια, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για τη φύση του διαστρικού πάγου.

Adam Ginsburg, Ph.D. Πίστωση: Adam Ginsburg

Δεδομένου ότι τα μόρια στο ηλιακό μας σύστημα σήμερα ήταν, σε ένα σημείο, πάγος σε μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης που συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν πλανήτες και κομήτες, αυτή η ανακάλυψη αντιπροσωπεύει επίσης ένα άλμα προς τα εμπρός προς την κατανόηση της προέλευσης των μορίων που αποτελούν τον κοσμικό ωκεανό μας.

Αυτά είναι μόνο τα προκαταρκτικά ευρήματα της ομάδας από ένα μικρό μέρος των παρατηρήσεων του τούβλου από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Κοιτάζοντας το μέλλον, ο Γκίνσμπεργκ έχει στραμμένο το βλέμμα του σε μια πιο ολοκληρωμένη έρευνα του ουράνιου πάγου.

«Δεν γνωρίζουμε, για παράδειγμα, τις σχετικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, νερού, διοξειδίου του άνθρακα και πολύπλοκων μορίων», είπε ο Ginsberg. «Χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία, μπορούμε να το μετρήσουμε και να πάρουμε μια ιδέα για το πώς εξελίσσεται η χημεία με την πάροδο του χρόνου σε αυτά τα σύννεφα».

Προόδους στην κοσμική εξερεύνηση

Με την έλευση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και των προηγμένων φίλτρων του, ο Ginsburg και οι συνεργάτες του έχουν την πιο πολλά υποσχόμενη ευκαιρία να επεκτείνουν την κοσμική μας εξερεύνηση.

Σε μια πρόσφατη μελέτη που διεξήχθη από τον αστρονόμο Adam Ginsberg του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, πρωτοποριακά αποτελέσματα ρίχνουν φως σε μια μυστηριώδη σκοτεινή περιοχή στο κέντρο του Γαλαξία. Το ταραχώδες νέφος αερίου, που ονομάζεται το «τούβλο» λόγω της αδιαφάνειάς του, έχει πυροδοτήσει ζωηρή συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα εδώ και χρόνια.

Για να ξεκλειδώσει τα μυστικά του, ο Ginsburg και η ερευνητική του ομάδα, συμπεριλαμβανομένων των μεταπτυχιακών φοιτητών του Πανεπιστημίου της Φλόριντα, Desmond Jeff, Savannah Gramsey και Alyssa Polatek, στράφηκαν στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Συνέπειες των παρατηρήσεών τους, που δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal,τεράστιος. Τα αποτελέσματα όχι μόνο αποκαλύπτουν ένα παράδοξο στο κέντρο του γαλαξία μας, αλλά υποδεικνύουν την επείγουσα ανάγκη επανεκτίμησης των καθιερωμένων θεωριών σχηματισμού άστρων.

Η Ζώνη των Τούβλων υπήρξε μια από τις πιο ενδιαφέρουσες και ευρέως μελετημένες περιοχές στους γαλαξίες μας, χάρη στον απροσδόκητα χαμηλό ρυθμό σχηματισμού αστεριών της. Έχει αψηφήσει τις προσδοκίες των επιστημόνων εδώ και δεκαετίες: Ως σύννεφο γεμάτο με πυκνό αέριο, θα πρέπει να είναι έτοιμο να γεννήσει νέα αστέρια. Ωστόσο, δείχνει έναν απροσδόκητα χαμηλό ρυθμό σχηματισμού άστρων.

Χρησιμοποιώντας τις προηγμένες δυνατότητες υπερύθρων του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, η ομάδα των ερευνητών εξέτασε τα τούβλα και ανακάλυψε μια σημαντική παρουσία παγωμένου μονοξειδίου του άνθρακα (CO) εκεί. Περιέχει πολύ περισσότερο πάγο διοξειδίου του άνθρακα από ό,τι αναμενόταν προηγουμένως, κάτι που έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση των διαδικασιών σχηματισμού άστρων.

Κανείς δεν ήξερε πόσος πάγος υπήρχε στο κέντρο του γαλαξία, σύμφωνα με τον Ginsburg. «Οι παρατηρήσεις μας δείχνουν πειστικά ότι ο πάγος είναι τόσο διαδεδομένος εκεί που κάθε μελλοντική παρατήρηση πρέπει να τον λαμβάνει υπόψη», είπε.

Τα αστέρια εμφανίζονται συνήθως όταν τα αέρια είναι κρύα και η μεγάλη παρουσία πάγου διοξειδίου του άνθρακα θα πρέπει να υποδεικνύει μια ακμάζουσα περιοχή σχηματισμού αστεριών στα τούβλα. Ωστόσο, παρά αυτόν τον πλούτο διοξειδίου του άνθρακα, ο Ginsburg και η ερευνητική ομάδα διαπίστωσαν ότι η δομή αψηφά τις προσδοκίες. Το αέριο μέσα στο τούβλο είναι θερμότερο από παρόμοια σύννεφα.

Αυτές οι παρατηρήσεις αμφισβητούν την κατανόησή μας για την αφθονία του διοξειδίου του άνθρακα στο κέντρο του γαλαξία μας και την κρίσιμη αναλογία αερίου προς σκόνη εκεί. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, και τα δύο μέτρα φαίνεται να είναι χαμηλότερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

«Με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ανοίγουμε νέους δρόμους για τη μέτρηση μορίων στη φάση του στερεού (πάγου), ενώ προηγουμένως περιοριζόμασταν στην εξέταση του αερίου», είπε ο Ginsberg. «Αυτή η νέα εμφάνιση μας δίνει μια πιο ολοκληρωμένη ματιά στο πού βρίσκονται τα μόρια και πώς μεταφέρονται».

Παραδοσιακά, η παρακολούθηση του CO2 περιορίζεται στις εκπομπές από το αέριο. Για να ανιχνεύσουν την κατανομή του πάγου του διοξειδίου του άνθρακα μέσα σε αυτό το τεράστιο σύννεφο, οι ερευνητές χρειάστηκαν έντονο φωτισμό φόντου από αστέρια και ζεστό αέριο. Τα ευρήματά τους ξεπερνούν τα όρια των προηγούμενων μετρήσεων, οι οποίες περιορίζονταν σε περίπου εκατό αστέρια. Τα νέα αποτελέσματα περιλαμβάνουν περισσότερα από δέκα χιλιάδες αστέρια, παρέχοντας πολύτιμες γνώσεις για τη φύση του διαστρικού πάγου.

Δεδομένου ότι τα μόρια στο ηλιακό μας σύστημα σήμερα ήταν, σε ένα σημείο, πάγος σε μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης που συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν πλανήτες και κομήτες, αυτή η ανακάλυψη αντιπροσωπεύει επίσης ένα άλμα προς τα εμπρός προς την κατανόηση της προέλευσης των μορίων που αποτελούν τον κοσμικό ωκεανό μας.

Αυτά είναι μόνο τα προκαταρκτικά ευρήματα της ομάδας από ένα μικρό μέρος των παρατηρήσεων του τούβλου από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Κοιτάζοντας το μέλλον, ο Γκίνσμπεργκ έχει στραμμένο το βλέμμα του σε μια πιο ολοκληρωμένη έρευνα του ουράνιου πάγου.

«Δεν γνωρίζουμε, για παράδειγμα, τις σχετικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, νερού, διοξειδίου του άνθρακα και πολύπλοκων μορίων», είπε ο Ginsberg. «Χρησιμοποιώντας τη φασματοσκοπία, μπορούμε να το μετρήσουμε και να πάρουμε μια ιδέα για το πώς εξελίσσεται η χημεία με την πάροδο του χρόνου σε αυτά τα σύννεφα».

Με την έλευση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και των προηγμένων φίλτρων του, ο Ginsburg και οι συνεργάτες του έχουν την πιο πολλά υποσχόμενη ευκαιρία να επεκτείνουν την κοσμική μας εξερεύνηση.

Αναφορά: «Το JWST αποκαλύπτει ευρεία κατανομή του αέριου πάγου και διοξειδίου του άνθρακα στο γαλαξιακό κέντρο σύννεφο G0.253+0.016» από τους Adam Ginsberg και Ashley T. Barnes και Kara D. Sheng Lu, EAC Mills and Daniel L. Walker, 4 Δεκεμβρίου 2023, Astrophysical Journal.
doi: 10.3847/1538-4357/acfc34