Παρά όσα έχουμε μάθει για τον σχηματισμό των άστρων, η διαδικασία παραμένει γεμάτη μυστήριο. Τα τηλεσκόπιά μας δυσκολεύονται να διαπεράσουν τις πυκνές, αέριες περιοχές όπου γεννιούνται τα άστρα, όμως η πρόοδος συνεχίζεται σταθερά, χάρη κυρίως στο Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, γνωστό ως ALMA.
Το ALMA είναι ένα ραδιοτηλεσκόπιο συμβολομετρίας που αποτελείται από 66 κεραίες και παρατηρεί ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε μήκη κύματος από 3,6 έως 0,32 χιλιοστά, δηλαδή σε συχνότητες από 31 έως 1000 GHz. Πρόκειται για ένα κρίσιμο φάσμα στην αστρονομία, καθώς βρίσκεται στο όριο μεταξύ ραδιοκυμάτων και υπέρυθρης ακτινοβολίας. Αν και η ενέργεια σε αυτό το εύρος δεν είναι ιονίζουσα, μπορεί να αλληλεπιδρά με περιστροφικές μεταβάσεις μορίων όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, καθιστώντας τα ανιχνεύσιμα. Παράλληλα, τα κύματα αυτά έχουν τη δυνατότητα να διαπερνούν τα πυκνά νέφη αερίων όπου σχηματίζονται άστρα.
Αυτό αποτελεί και ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του ALMA. Είναι το κύριο παρατηρητήριο σε αυτό το φάσμα, ενώ η Ζώνη 9 του επιτρέπει να μελετά το θερμό και πυκνό αέριο κοντά σε νεαρά άστρα και τις μοριακές μεταβάσεις που συμβαίνουν εκεί. Ιάπωνες ερευνητές αξιοποίησαν αυτή τη δυνατότητα για να παρατηρήσουν ένα νεαρό πρωτοάστρο στο Μοριακό Νέφος του Ταύρου, το οποίο είναι βαθιά κρυμμένο μέσα σε σκόνη και αέριο.
Η μελέτη, με τίτλο «ALMA Band 9 CO(6–5) Reveals a Warm Ring Structure Associated with the Embedded Protostar in the Cold Dense Core MC 27/L1521F», δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters, με επικεφαλής τον Kazuki Tokuda από το Πανεπιστήμιο Kagawa.
Για να κατανοήσουν πώς αναπτύσσεται ένα πρωτοάστρο, οι επιστήμονες εξετάζουν τόσο το ίδιο όσο και το περιβάλλον του. Η κίνηση του αερίου, η μορφή και η σύστασή του, καθώς και τα μαγνητικά πεδία που το επηρεάζουν, προσφέρουν κρίσιμες πληροφορίες για τον σχηματισμό των άστρων.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής Masahiro N. Machida από το Πανεπιστήμιο Kyushu, «ένα από τα πιο υποσχόμενα μέσα για να δούμε καθαρά τα πρωτοάστρα είναι το ALMA στη Χιλή. Αυτό το ραδιοτηλεσκόπιο μάς επιτρέπει να δούμε τα υλικά που συνθέτουν τα “μαιευτήρια” των άστρων».
Σε προηγούμενη έρευνα, η ομάδα είχε εντοπίσει ότι το νεαρό άστρο δημιουργεί δομές σαν αιχμές μήκους περίπου 10 αστρονομικών μονάδων από τον πρωτοαστρικό του δίσκο. Οι ερευνητές τις ονόμασαν «φτερνίσματα», καθώς φαίνεται να λειτουργούν ως μηχανισμός εκτόνωσης της περίσσειας ενέργειας, κάτι απαραίτητο ώστε το άστρο να συνεχίσει να μεγαλώνει.
Ο σχηματισμός των άστρων κρύβει ένα παράδοξο. Καθώς το πρωτοάστρο συσσωρεύει ύλη και αυξάνει τη μάζα του, αποκτά ταυτόχρονα ενέργεια από το υλικό που πέφτει πάνω του. Για να συνεχίσει να αναπτύσσεται, πρέπει να αποβάλει μέρος αυτής της ενέργειας. Διαφορετικά, η στροφορμή του μπορεί να αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που να διαλυθεί.
Τα «φτερνίσματα» φαίνεται να σχετίζονται με αυτή τη διαδικασία, χωρίς όμως να είναι πλήρως κατανοητά. Οι ερευνητές απέκλεισαν πιθανές εξηγήσεις όπως η βαρυτική αστάθεια, καθώς το πρωτοάστρο MC 27 δεν είναι αρκετά μαζικό για κάτι τέτοιο.
Αντίθετα, προτείνουν ότι το φαινόμενο οφείλεται σε αστάθεια ανταλλαγής, έναν μηχανισμό κατά τον οποίο το συσσωρευμένο μαγνητικό πεδίο στον δίσκο μεταφέρεται απότομα προς τα έξω. Αυτό συμβαίνει κατά τη φάση έντονης προσαύξησης μάζας και βοηθά να διατηρείται ο δίσκος συμπαγής, επιτρέποντας στο αέριο να συνεχίσει να πέφτει στο άστρο.
Στη νέα παρατήρηση, οι επιστήμονες έστρεψαν ξανά το ALMA στο ίδιο άστρο, αυτή τη φορά σε μεγαλύτερη κλίμακα, και εντόπισαν έναν τεράστιο αέριο δακτύλιο περίπου 1000 αστρονομικών μονάδων.
Τα δεδομένα έδειξαν ότι ο δακτύλιος είναι ελαφρώς θερμότερος από το περιβάλλον του. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι δημιουργείται από το μαγνητικό πεδίο που διαπερνά τον πρωτοαστρικό δίσκο. Με άλλα λόγια, πρόκειται για ένα φαινόμενο αντίστοιχο με τα «φτερνίσματα», αλλά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Ο θερμός δακτύλιος ενισχύει την υπόθεση ότι τα νεαρά άστρα υφίστανται δυναμική ανακατανομή αερίου και μαγνητικών πεδίων, δημιουργώντας κρουστικά κύματα που θερμαίνουν το περιβάλλον.
Οι εικόνες από τέτοιες παρατηρήσεις είναι ιδιαίτερα πλούσιες σε δεδομένα. Στην προκειμένη περίπτωση, ένας μικρός λευκός σταυρός δείχνει τη θέση του πρωτοάστρου, ενώ ο μεγάλος δακτύλιος είναι καθαρά ορατός. Πρόκειται για χάρτη έντασης εκπομπής μορίων μονοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπουν φωτόνια καθώς μεταβαίνουν σε χαμηλότερες ενεργειακές καταστάσεις.
Οι ερευνητές δηλώνουν έκπληκτοι από το εύρημα, καθώς δεν ανέμεναν έναν τόσο σαφή δακτύλιο. Το φαινόμενο αυτό εντάσσεται σε μια αυξανόμενη κατηγορία παρατηρήσεων παρόμοιων δομών, οι οποίες ενδέχεται να σχετίζονται με την ανακατανομή μαγνητικής ροής.
Ωστόσο, παραμένει άγνωστο πόσο συχνά εμφανίζονται τέτοιες δομές. Οι επιστήμονες τονίζουν ότι είναι ακόμη νωρίς για γενικεύσεις, καθώς οι λεπτομερείς παρατηρήσεις σε τόσο «κρυμμένα» πρωτοάστρα είναι σπάνιες.
Προς το παρόν, τα συμβατικά μοντέλα εκροών δεν μπορούν να εξηγήσουν τα χαρακτηριστικά που παρατηρήθηκαν. Η επικρατέστερη ερμηνεία είναι ότι η ανακατανομή της μαγνητικής ροής στη διεπιφάνεια μεταξύ δίσκου και περιβάλλοντος δημιουργεί αυτές τις δομές, συνοδευόμενες από θέρμανση του αερίου μέσω κρουστικών φαινομένων.
Με πληροφορίες από το UniverseToday
