Έλληνες ερευνητές ρίχνουν φως στη γέννηση νέων άστρων με ένα «μαγνητικό τραγούδι» (βίντεο, φωτο)

Ένα σημαντικό βήμα προόδου για την κατανόηση της διαδικασίας με την οποία γεννιούνται τα άστρα πραγματοποίησαν Έλληνες επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ). Για πρώτη φορά διεθνώς, οι Έλληνες ερευνητές κατάφεραν να «χαρτογραφήσουν» τρισδιάστατα ένα μεσοαστρικό μοριακό νέφος αερίων και σκόνης, δηλαδή μια περιοχή όπου γεννιούνται νέα άστρα, καθώς ανακάλυψαν ότι το μαγνητικό πεδίο του δονείται σαν καμπάνα.

Άνοιξαν έτσι το δρόμο για την επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην Αστροφυσική: Τι καθορίζει τον αριθμό και το είδος των άστρων και των πλανητών που δημιουργούνται στο γαλαξία μας;

Η ανακάλυψη, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, ήταν ο πυρήνας της διδακτορικής διατριβής του δρ Άρη Τρίτση, την οποία ολοκλήρωσε στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης υπό την επίβλεψη του καθηγητή Κώστα Τάσση. Βασίστηκε σε θεωρητικές και πειραματικές μελέτες των δύο ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και στο ΙΤΕ, καθώς επίσης και σε δεδομένα από τη διαστημική αποστολή Herschel του Ευρωπαϊκού Διαστημικού Οργανισμού (ESA).

«Η διαδικασία της αστρογένεσης παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα στην Αστροφυσική» δήλωσε ο Κώστας Τάσσης στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων. «Γνωρίζουμε ότι τα αστέρια γεννιούνται σε μεσοαστρικά νέφη αερίου “αστρονομικών” διαστάσεων, όμως τι ακριβώς συμβαίνει για να φτάσουμε από το νέφος σε άστρα όπως ο Ήλιος μας, καθώς και στους πλανήτες, είναι ακόμη μυστήριο. Τι καθορίζει αν ένα νέφος θα φτιάξει πολλά μικρά άστρα ή λίγα μεγάλα; Τι ποσοστό από το αέριο του νέφους θα μετατραπεί σε αστέρια και πόσο θα ανακυκλωθεί;».

Κώστας Τάσσης

Οι φυσικές διεργασίες που καθορίζουν τη διαδικασία της αστρογένεσης αφήνουν το αποτύπωμά τους στο τρισδιάστατο σχήμα των νεφών αυτών. Αυτά τα ίχνη θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποκρυπτογραφήσουν τις φυσικές διεργασίες της γέννησης των άστρων. Όμως αυτό ήταν ως τώρα αδύνατο, καθώς ακόμη και τα πλέον προηγμένα τηλεσκόπια μπορούν να χαρτογραφήσουν μονάχα τη δισδιάστατη προβολή των νεφών στον ουρανό και όχι την τρισδιάστατη δομή τους.

Αυτή ακριβώς είναι η «πρωτιά» των Ελλήνων ερευνητών.

Μελέτησαν την περίπτωση του Musca, ενός μεγάλου απομονωμένου νέφους, ορατού από το νότιο ημισφαίριο της Γης, που μοιάζει στον ουρανό με λεπτό κύλινδρο σαν βελόνα. Το νέφος, που αποτελείται κυρίως από μοριακό υδρογόνο και βρίσκεται σε απόσταση 570 ετών φωτός από τη Γη λίγο κάτω από τον αστερισμό του Σταυρού του Νότου, έχει μήκος περίπου 27 ετών φωτός και βάθος 20 ετών φωτός, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των ερευνητών.

Οι Έλληνες επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το μαγνητικό πεδίο του Musca δονείται ολόκληρο, παράγοντας ήχους, οι συχνότητες των οποίων αποκαλύπτουν το πραγματικό τρισδιάστατο σχήμα του, όπως ακριβώς οι συχνότητες ενός μουσικού οργάνου: άλλος ο ήχος από ένα μικρό ταμπούρλο και άλλος από ένα μεγάλο τύμπανο. Με τον ίδιο περίπου τρόπο υπολόγισαν ότι το πλάτος του είναι συγκρίσιμο με το ορατό μήκος του νέφους στον ουρανό.

«Το Musca είναι το μεγαλύτερο αντικείμενο στον Γαλαξία που πάλλεται ολόκληρο», σύμφωνα με τον δρ Τρίτση, ο οποίος είναι σήμερα μεταδιδακτορικός υπότροφος στη Σχολή Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας (ANU), στην Καμπέρα. «Η γνώση του τρισδιάστατου σχήματος των νεφών θα βελτιώσει σημαντικά την κατανόησή μας γι’ αυτά τα “μαιευτήρια” άστρων και τη γέννηση του δικού μας ηλιακού συστήματος.

»Το Musca μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί ως εργαστήριο για τον έλεγχο των θεωριών σχετικά με το σχηματισμό των άστρων και της σκόνης».

Όπως δήλωσε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο κ. Τάσσης, «αυτή είναι η πρώτη φορά που διακρίναμε το “τραγούδι” ενός αντικειμένου τέτοιου μεγέθους, το πρώτο αντικείμενο στο Γαλαξία για το οποίο αναγνωρίστηκαν τέτοιες χαρακτηριστικές συχνότητες μαγνητικών δονήσεων. Είναι επίσης η πρώτη φορά που το “μαγνητικό τραγούδι” ενός νέφους χρησιμοποιήθηκε για την αποκρυπτογράφηση του πραγματικού του σχήματος. Είναι ιδιαίτερη χαρά για μας ότι αυτή η έρευνα πραγματοποιήθηκε όχι μόνο από Έλληνες επιστήμονες, αλλά και εντός Ελλάδας, στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και το ΙΤΕ, και είναι αποτέλεσμα μιας διδακτορικής διατριβής που εκπονήθηκε εξ ολοκλήρου στη χώρα μας».

3D μεσοαστρικό νέφος Musca (πηγή: Άρης Τρίτσης)

«Ήταν μεγάλη έκπληξη» συμπλήρωσε ο Κ. Τάσσης, «καθώς το Musca θεωρείτο έως τώρα από όλους τους αστροφυσικούς το πρότυπο του λεπτού κυλινδρικού νέφους. Το “τραγούδι” του απέδειξε ότι αντίθετα έχει σχήμα τηγανίτας, απλώς τυχαίνει να το βλέπουμε από τη λεπτή του πλευρά. Το σχήμα αυτό αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία παίζει ενεργό ρόλο στο σχηματισμό και στη δομή των μεσοαστρικών νεφών. Αυτή η ανακάλυψη μας επέτρεψε να προσομοιώσουμε τη δομή του με λεπτομέρεια, ανοίγοντας έτσι το δρόμο σε όσους επιστήμονες επιθυμούν να το χρησιμοποιήσουν ως ένα υποδειγματικό “εργαστήριο”, όπου μπορούμε να μελετήσουμε τη διαδικασία της αστρογένεσης με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ποτέ».

Η πρωτοποριακή ερευνητική εργασία στο πεδίο της μαγνητικής αστροσεισμολογίας χρηματοδοτήθηκε από ευρωπαϊκά προγράμματα (FP7 Marie Curie, ERC-CoG και REGPOT) και έκανε χρήση του υπερυπολογιστή Metropolis HPC στο Κέντρο Κβαντικής Πολυπλοκότητας και Νανοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης. Οι ερευνητές θα αναζητήσουν στο μέλλον και άλλα μοριακά νέφη που «τραγουδάνε» όπως το Musca.

• Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ / Παύλος Δρακόπουλος.