Της Αστροφυσικού Ελένης Χατζηχρήστου
Οι γαλαξίες περιέχουν τεράστια ποσά μοριακού αερίου συγκεντρωμένα σε πολύ μικρές περιοχές κοντά στον πυρήνα τους. Αυτές είναι περιοχές εκρηκτικής δημιουργίας άστρων αλλά συνδέονται άμεσα και με την πυρηνική ενεργότητα πολλών γαλαξιών γνωστών ως active galactic nuclei. Ποιες είναι όμως οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του μοριακού αερίου στους γαλαξίες; Για να απαντηθούν αυτά τα ερωτήματα χρειάζονται επισταμένες και λεπτομερείς παρατηρήσεις αυτών των περιοχών, ξεκινώντας από τον ίδιο το Γαλαξία μας.
Εικ 2α: Αναπαράσταση του αστρικού σμήνους που μόλις ανακαλύφθηκε κυμμένο καλά μέσα στη σκόνη του Γαλαξιακού κέντρου.
Είναι πιθανό στο κέντρο του να σχηματίζονται μαύρες τρύπες μέσης μάζας που αργότερα συνεισφέρουν στη δημιουργία του Γαλαξιακού κέντρου (Credit: Copyright Keio University).
Διεθνής ομάδα επιστημόνων χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο 10 μέτρων ASTE στη Χιλιανή έρημο Atacama καταγράφοντας το φάσμα γραμμών εκπομπής του μονοξειδίου του άνθρακα κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας. Γι' αυτό το σκοπό, το τηλεσκόπιο σκόπευσε για 250 ώρες αυτό το σημείο του ουρανού κατά την περίοδο 2005-2010. Οι παρατηρήσεις αυτές, που έγιναν στα 0.8mm, συγκρίθηκαν με αντίστοιχα φάσματα μοριακού μονοξειδίου του άνθρακα που λήφθηκαν σε μεγαλύτερα μήκη κύματος, 2.6 mm, με το τηλεσκόπιο 45 μέτρων NRO. Ποσοτικοποίηση αυτής της σύγκρισης μπορεί να οδηγήσει στον υπολογισμό της πυκνότητας και θερμοκρασίας του μοριακού αερίου.
Με αυτό τον τρόπο οι επιστήμονες υπολόγισαν για πρώτη φορά συνθήκες θερμοκρασίας 50 βαθμών Κέλβιν και πυκνότητα της τάξης των 10.000 μορίων υδρογόνου ανά κυβικό εκατοστό στο κέντρο του Γαλαξία μας. Το αέριο αυτό είναι συγκεντρωμένο σε τέσσερεις περιοχές: στο γαλαξιακό κέντρο γνωστό και ως Sgr A και στις περιοχές με γαλαξιακές συντεταγμένες L=+1.3°, L=-0.4°, L=-1.2°. Αυτά τα τέσσερα μοριακά νέφη κινούνται με πολύ γρήγορες ταχύτητες (100 χλμ. ανά δευτερόλεπτο). Ως γνωστόν, στην κεντρική περιοχή Sgr A (Sagittarius A) βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, μάζας ίσης με 4 εκατομμύρια ήλιους. Η περιοχή έχει τη μορφή δίσκου με ακτίνα 25 ετών φωτός και περιστρέφεται πολύ γρήγορα γύρω από τη μαύρη τρύπα.
Εικ 2β: Μοριακό αέριο στον διαταραγμένο γαλαξία NGC3718 (Credit: M. Krips, A. Eckart, S. Leon, J.-U. Pott and the NUGA team).
Τα υπόλοιπα τρία μοριακά νέφη διαστέλλονται, κάτι που καταδεικνύει ότι δημιουργήθηκαν από πολλαπλές εκρήξεις υπερκαινοφανών άστρων. Η ενέργεια διαστολής τους είναι αντίστοιχη της έκρηξης 200 υπερκαινοφανών και η ηλικία των αερίων εκτιμάται στα 60.000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι κατά μέσο όρο είχαμε σε αυτή την περιοχή μια έκρηξη υπερκαινοφανούς κάθε 300 χρόνια! Προς επιβεβαίωση, ανιχνεύθηκαν δομές και μόρια του αερίου, που αντιστοιχούν σε πιθανά κύματα κρούσης συνδεόμενα με τις εκρήξεις αυτές.
Μια έκρηξη υπερκαινοφανούς συνοδεύει τις τελευταίες στιγμές της ζωής ενός άστρου μάζας τουλάχιστον 8-10 φορές εκείνης του Ήλιου. Για να συμβεί 1 έκρηξη υπερκαινοφανούς κάθε 300 χρόνια, σημαίνει ότι στην εν λόγω περιοχή πρέπει να βρίσκονταν συγκεντρωμένα πολλά νεαρά άστρα μεγάλης μάζας. Με άλλα λόγια σε κάθε μοριακό νέφος βρίσκεται «κρυμμένο» ένα μεγάλο αστρικό σμήνος, με μάζα ίσως και μεγαλύτερη από 100.000 ηλιακές μάζες. Καθώς ο Ήλιος μας (και εμείς μαζί του) βρίσκεται στην άκρη του Γαλαξιακού δίσκου, σε απόσταση 30.000 ετών φωτός από το Γαλαξιακό κέντρο, μεσολαβούν τεράστιες ποσότητες αερίου και σκόνης μεταξύ της Γής και του κέντρου του Γαλαξία μας, που εμποδίζουν το φως (όχι μόνο στα ορατά μήκη κύματος αλλά ακόμη και στο υπέρυθρο) να φτάσει ως εμάς. Γι' αυτό και τα συγκεκριμένα μοριακά νέφη με τα σμήνη άστρων που περιέχουν δεν είχαν ως τώρα ανιχνευθεί.
Εικ 2γ: Αστρική δημιουργία στην περιοχή του Γαλαξιακού Πυρήνα (Credit: Jun-Hui Zhao).
Τα μεγάλα αστρικά σμήνη κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη δημιουργία και την ανάπτυξη του Γαλαξιακού πυρήνα. Όταν η πυκνότητα των άστρων αυξάνει πολύ τότε αυτά αρχίζουν να συγχωνεύονται μεταξύ τους σχηματίζοντας μαύρες τρύπες μέσης μάζας ίσης με εκατοντάδες ηλιακές μάζες, οι οποίες στη συνέχεια καταβυθίζονται στον πυρήνα του Γαλαξία δημιουργώντας την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, γνωστή ως SgrA. Οι πρόσφατες παρατηρήσεις έρχονται να ενισχύσουν ακριβώς αυτή τη θεωρία, αφού οδήγησαν στην ανακάλυψη της περιοχής δημιουργίας αυτών των μαύρων τρυπών μέσης μάζας που θα αποτελέσουν τα συστατικά στοιχεία της κεντρικής μαύρης τρύπας του Γαλαξία. Τώρα δεν μένει για τους επιστήμονες παρά να προσπαθήσουν να ανιχνεύσουν αυτές τις μαύρες τρύπες στα αστρικά σμήνη που μόλις ανακάλυψαν. Ήδη σε ένα από τα μοριακά νέφη που μελετήθηκαν, ανακαλύφθηκαν δύο μικρότερες συγκεντρώσεις αερίου που κινούνται πολύ γρήγορα περιστρεφόμενες η μία γύρω από την άλλη. Ίσως στο κέντρο τους να κρύβουν δύο μαύρες τρύπες μέσης μάζας που συγχωνεύονται.
Εικ 2δ: Το κέντρο του Γαλαξία μας στα υπέρυθρα μήκη κύματος, από το όργανο ISAAC του VLT στη Χιλή (Credit: ESO).
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις θα επιβεβαιώσουν ή θα διαψεύσουν αυτή την πιθανότητα. Σε κάθε περίπτωση, οι επιστήμονες έκαναν μια πολύ καλή αρχή για την αποκάλυψη του μηχανισμού που δημιούργησε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας, κάτι που θα οδηγήσει σε μια γενικευμένη θεωρία για το αντίστοιχο φαινόμενο στους περισσότερους γαλαξίες του ορατού Σύμπαντος.
Αν σας άρεσε το θέμα κάντε ένα "Like" και κοινοποιήστε το στους Φίλους σας...! ΠΗΓΗ
Οι γαλαξίες περιέχουν τεράστια ποσά μοριακού αερίου συγκεντρωμένα σε πολύ μικρές περιοχές κοντά στον πυρήνα τους. Αυτές είναι περιοχές εκρηκτικής δημιουργίας άστρων αλλά συνδέονται άμεσα και με την πυρηνική ενεργότητα πολλών γαλαξιών γνωστών ως active galactic nuclei. Ποιες είναι όμως οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του μοριακού αερίου στους γαλαξίες; Για να απαντηθούν αυτά τα ερωτήματα χρειάζονται επισταμένες και λεπτομερείς παρατηρήσεις αυτών των περιοχών, ξεκινώντας από τον ίδιο το Γαλαξία μας.
Εικ 2α: Αναπαράσταση του αστρικού σμήνους που μόλις ανακαλύφθηκε κυμμένο καλά μέσα στη σκόνη του Γαλαξιακού κέντρου.
Είναι πιθανό στο κέντρο του να σχηματίζονται μαύρες τρύπες μέσης μάζας που αργότερα συνεισφέρουν στη δημιουργία του Γαλαξιακού κέντρου (Credit: Copyright Keio University).
Διεθνής ομάδα επιστημόνων χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο 10 μέτρων ASTE στη Χιλιανή έρημο Atacama καταγράφοντας το φάσμα γραμμών εκπομπής του μονοξειδίου του άνθρακα κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας. Γι' αυτό το σκοπό, το τηλεσκόπιο σκόπευσε για 250 ώρες αυτό το σημείο του ουρανού κατά την περίοδο 2005-2010. Οι παρατηρήσεις αυτές, που έγιναν στα 0.8mm, συγκρίθηκαν με αντίστοιχα φάσματα μοριακού μονοξειδίου του άνθρακα που λήφθηκαν σε μεγαλύτερα μήκη κύματος, 2.6 mm, με το τηλεσκόπιο 45 μέτρων NRO. Ποσοτικοποίηση αυτής της σύγκρισης μπορεί να οδηγήσει στον υπολογισμό της πυκνότητας και θερμοκρασίας του μοριακού αερίου.
Με αυτό τον τρόπο οι επιστήμονες υπολόγισαν για πρώτη φορά συνθήκες θερμοκρασίας 50 βαθμών Κέλβιν και πυκνότητα της τάξης των 10.000 μορίων υδρογόνου ανά κυβικό εκατοστό στο κέντρο του Γαλαξία μας. Το αέριο αυτό είναι συγκεντρωμένο σε τέσσερεις περιοχές: στο γαλαξιακό κέντρο γνωστό και ως Sgr A και στις περιοχές με γαλαξιακές συντεταγμένες L=+1.3°, L=-0.4°, L=-1.2°. Αυτά τα τέσσερα μοριακά νέφη κινούνται με πολύ γρήγορες ταχύτητες (100 χλμ. ανά δευτερόλεπτο). Ως γνωστόν, στην κεντρική περιοχή Sgr A (Sagittarius A) βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, μάζας ίσης με 4 εκατομμύρια ήλιους. Η περιοχή έχει τη μορφή δίσκου με ακτίνα 25 ετών φωτός και περιστρέφεται πολύ γρήγορα γύρω από τη μαύρη τρύπα.
Εικ 2β: Μοριακό αέριο στον διαταραγμένο γαλαξία NGC3718 (Credit: M. Krips, A. Eckart, S. Leon, J.-U. Pott and the NUGA team).
Τα υπόλοιπα τρία μοριακά νέφη διαστέλλονται, κάτι που καταδεικνύει ότι δημιουργήθηκαν από πολλαπλές εκρήξεις υπερκαινοφανών άστρων. Η ενέργεια διαστολής τους είναι αντίστοιχη της έκρηξης 200 υπερκαινοφανών και η ηλικία των αερίων εκτιμάται στα 60.000 χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι κατά μέσο όρο είχαμε σε αυτή την περιοχή μια έκρηξη υπερκαινοφανούς κάθε 300 χρόνια! Προς επιβεβαίωση, ανιχνεύθηκαν δομές και μόρια του αερίου, που αντιστοιχούν σε πιθανά κύματα κρούσης συνδεόμενα με τις εκρήξεις αυτές.
Μια έκρηξη υπερκαινοφανούς συνοδεύει τις τελευταίες στιγμές της ζωής ενός άστρου μάζας τουλάχιστον 8-10 φορές εκείνης του Ήλιου. Για να συμβεί 1 έκρηξη υπερκαινοφανούς κάθε 300 χρόνια, σημαίνει ότι στην εν λόγω περιοχή πρέπει να βρίσκονταν συγκεντρωμένα πολλά νεαρά άστρα μεγάλης μάζας. Με άλλα λόγια σε κάθε μοριακό νέφος βρίσκεται «κρυμμένο» ένα μεγάλο αστρικό σμήνος, με μάζα ίσως και μεγαλύτερη από 100.000 ηλιακές μάζες. Καθώς ο Ήλιος μας (και εμείς μαζί του) βρίσκεται στην άκρη του Γαλαξιακού δίσκου, σε απόσταση 30.000 ετών φωτός από το Γαλαξιακό κέντρο, μεσολαβούν τεράστιες ποσότητες αερίου και σκόνης μεταξύ της Γής και του κέντρου του Γαλαξία μας, που εμποδίζουν το φως (όχι μόνο στα ορατά μήκη κύματος αλλά ακόμη και στο υπέρυθρο) να φτάσει ως εμάς. Γι' αυτό και τα συγκεκριμένα μοριακά νέφη με τα σμήνη άστρων που περιέχουν δεν είχαν ως τώρα ανιχνευθεί.
Εικ 2γ: Αστρική δημιουργία στην περιοχή του Γαλαξιακού Πυρήνα (Credit: Jun-Hui Zhao).
Τα μεγάλα αστρικά σμήνη κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη δημιουργία και την ανάπτυξη του Γαλαξιακού πυρήνα. Όταν η πυκνότητα των άστρων αυξάνει πολύ τότε αυτά αρχίζουν να συγχωνεύονται μεταξύ τους σχηματίζοντας μαύρες τρύπες μέσης μάζας ίσης με εκατοντάδες ηλιακές μάζες, οι οποίες στη συνέχεια καταβυθίζονται στον πυρήνα του Γαλαξία δημιουργώντας την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του, γνωστή ως SgrA. Οι πρόσφατες παρατηρήσεις έρχονται να ενισχύσουν ακριβώς αυτή τη θεωρία, αφού οδήγησαν στην ανακάλυψη της περιοχής δημιουργίας αυτών των μαύρων τρυπών μέσης μάζας που θα αποτελέσουν τα συστατικά στοιχεία της κεντρικής μαύρης τρύπας του Γαλαξία. Τώρα δεν μένει για τους επιστήμονες παρά να προσπαθήσουν να ανιχνεύσουν αυτές τις μαύρες τρύπες στα αστρικά σμήνη που μόλις ανακάλυψαν. Ήδη σε ένα από τα μοριακά νέφη που μελετήθηκαν, ανακαλύφθηκαν δύο μικρότερες συγκεντρώσεις αερίου που κινούνται πολύ γρήγορα περιστρεφόμενες η μία γύρω από την άλλη. Ίσως στο κέντρο τους να κρύβουν δύο μαύρες τρύπες μέσης μάζας που συγχωνεύονται.
Εικ 2δ: Το κέντρο του Γαλαξία μας στα υπέρυθρα μήκη κύματος, από το όργανο ISAAC του VLT στη Χιλή (Credit: ESO).
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις θα επιβεβαιώσουν ή θα διαψεύσουν αυτή την πιθανότητα. Σε κάθε περίπτωση, οι επιστήμονες έκαναν μια πολύ καλή αρχή για την αποκάλυψη του μηχανισμού που δημιούργησε την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας, κάτι που θα οδηγήσει σε μια γενικευμένη θεωρία για το αντίστοιχο φαινόμενο στους περισσότερους γαλαξίες του ορατού Σύμπαντος.
Αν σας άρεσε το θέμα κάντε ένα "Like" και κοινοποιήστε το στους Φίλους σας...! ΠΗΓΗ
COMMENTS