Το νεφέλωμα του Ωρίωνα μπορεί να είναι ένα πολύ γνωστό και καλά μελετημένο ουράνιο αντικείμενο, αλλά νέες εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) δείχνουν αυτό το σχηματιζόμενο αστέρια σύννεφο αερίου και σκόνης σε ένα απίστευτα νέο και έντονο φως.
Το νεφέλωμα του Ωρίωνα, γνωστό και ως Messier 42 (M42), βρίσκεται περίπου 1.500 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Ωρίωνα. Αυτό το καθιστά τον πλησιέστερο μεγάλο χώρο σχηματισμού άστρων και αστεριών στο ηλιακό μας σύστημα.
Το νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι ορατό με γυμνό μάτι κάτω από τον σκοτεινό ουρανό και έχει μελετηθεί σε όλη την ανθρώπινη ιστορία, αλλά οι εικόνες του JWST το δείχνουν με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια. Συγκεκριμένα, το ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο μεγέθυνε τη διαγώνια δομή αερίου και σκόνης που μοιάζει με χτένα στο κάτω αριστερό τεταρτημόριο του M42, που ονομάζεται «Orion Bar».
Οι εικόνες που συλλέγονται μέσω του προγράμματος PDRs4All της JWST είναι πολύτιμες για κάτι περισσότερο από την εκπληκτική ομορφιά τους. Αυτό το θησαυροφυλάκιο δεδομένων θα επιτρέψει στους επιστήμονες να εμβαθύνουν στις συχνά χαοτικές και χαοτικές συνθήκες που συνοδεύουν τον σχηματισμό των άστρων.
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb προτείνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες προέκυψαν από βαρείς κοσμικούς «σπόρους».
«Αυτές οι εικόνες είναι τόσο απίστευτα λεπτομερείς που θα τις μελετάμε για πολλά χρόνια ακόμα. Τα δεδομένα είναι απίστευτα και θα χρησιμεύσουν ως σημείο αναφοράς για την αστροφυσική έρευνα για τις επόμενες δεκαετίες», δήλωσε ο Els Peeters, αστροφυσικός του Western University και κύριος ερευνητής του PDRs4All. «Μέχρι στιγμής έχουμε εξετάσει μόνο ένα μικρό κλάσμα των δεδομένων και αυτό έχει ήδη οδηγήσει σε αρκετές εκπληκτικές και σημαντικές ανακαλύψεις».
Η γέννηση των αστεριών στο νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι χαοτική
Ο σχηματισμός αστεριών συμβαίνει όταν υπερπυκνές περιοχές σε τεράστια σύννεφα αερίου και σκόνης καταρρέουν υπό τη δική τους βαρύτητα. Αυτό δημιουργεί ένα «πρωτοάστρο» τυλιγμένο σε ένα κουκούλι αερίου και σκόνης που έχει απομείνει από το σχηματισμό του.
Τα πρωτοάστρα συνεχίζουν να συλλέγουν υλικό από το γενέθλιο περίβλημά τους έως ότου συσσωρεύσουν αρκετή μάζα για να πυροδοτήσουν την πυρηνική σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο στους πυρήνες τους. Αυτή η διαδικασία ορίζει ένα αστέρι κύριας ακολουθίας όπως ο Ήλιος μας, ο οποίος υποβλήθηκε σε αυτή τη διαδικασία πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ωστόσο, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη από ό,τι μπορεί να ακούγεται αρχικά, επειδή αυτά τα υπερβολικά πυκνά μπαλώματα δεν έχουν όλα το ίδιο μέγεθος ή μάζα και δεν καταρρέουν όλα ταυτόχρονα.
«Η διαδικασία σχηματισμού άστρων είναι χαοτική επειδή οι περιοχές σχηματισμού άστρων περιέχουν αστέρια διαφορετικής μάζας σε διαφορετικά στάδια της εξέλιξής τους ενώ είναι ακόμα ενσωματωμένα στο γενέθλιο σύννεφο και επειδή υπάρχουν πολλές διαφορετικές φυσικές και χημικές διεργασίες που επηρεάζουν το ένα το άλλο». είπε ο Πήτερς.
Μία από τις πιο σημαντικές πτυχές της κατανόησης του αερίου και της σκόνης μεταξύ των άστρων, ή του «διαστρικού μέσου» από το οποίο σχηματίζονται άλλα αστέρια, είναι η φυσική των περιοχών φωτοδιάσπασης ή «PDRs» (το PDR στο PDRs4All). Η χημεία και η φυσική των PDR καθορίζονται από την αλληλεπίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας από καυτά νεαρά αστέρια με αέριο και σκόνη.
Στο νεφέλωμα του Ωρίωνα, αυτός ο βομβαρδισμός ακτινοβολίας δημιουργεί χαρακτηριστικά όπως η ράβδος του Ωρίωνα, η οποία είναι ουσιαστικά η άκρη μιας μεγάλης φυσαλίδας που σχηματίζεται από μερικά από τα τεράστια αστέρια που τροφοδοτούν το νεφέλωμα.
«Οι ίδιες δομικές λεπτομέρειες που δίνουν σε αυτές τις εικόνες την αισθητική τους γοητεία αποκαλύπτουν μια πιο περίπλοκη δομή από ό,τι πιστεύαμε αρχικά – με αέριο και σκόνη στο προσκήνιο και στο παρασκήνιο καθιστώντας την ανάλυση λίγο πιο δύσκολη», δήλωσε το μέλος της ομάδας PDRs4All, Emile Habart από το πανεπιστήμιο Paris Saclay. . «Αλλά αυτές οι εικόνες είναι τέτοιας ποιότητας που μπορούμε να διαχωρίσουμε καλά αυτές τις περιοχές και να δείξουμε ότι η άκρη της ράβδου του Ωρίωνα είναι πολύ απότομη, σαν γιγάντιο τείχος, όπως προέβλεπαν οι θεωρίες».
Το JWST επέτρεψε στους ερευνητές όχι μόνο να δουν τη δομή του Orion Rod όπως ποτέ πριν, αλλά και να χρησιμοποιήσουν το φάσμα φωτός του Orion Rod για να προσδιορίσουν πώς η χημική του σύσταση ποικίλλει σε όλη τη Orion Rod. Αυτό είναι δυνατό επειδή τα χημικά στοιχεία απορροφούν και εκπέμπουν φως σε χαρακτηριστικά μήκη κύματος, αφήνοντας τα δακτυλικά τους αποτυπώματα στο φάσμα του φωτός που διαπερνά το αέριο και τη σκόνη.
Αυτό βοήθησε να αποκαλυφθεί η μεγάλης εμβέλειας χημική σύνθεση του M42 και επέτρεψε στην ομάδα PDRs4All να δει πώς αλλάζει η θερμοκρασία, η πυκνότητα και η ένταση του πεδίου ακτινοβολίας στο νεφέλωμα του Ωρίωνα.
Η ανακάλυψη περισσότερων από 600 χημικών αποτυπωμάτων στα φάσματα του νεφελώματος του Ωρίωνα κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά τα μοντέλα PDR.
«Το σύνολο φασματοσκοπικών δεδομένων καλύπτει πολύ μικρότερη περιοχή του ουρανού σε σύγκριση με τις εικόνες, αλλά περιέχει πολύ περισσότερες πληροφορίες», είπε ο Peeters. «Μια εικόνα ισούται με χίλιες λέξεις, αλλά εμείς οι αστρονόμοι λέμε μόνο μισοαστεία ότι ένα φάσμα αξίζει όσο χίλιες φωτογραφίες».
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb απογοητεύει άλλα τηλεσκόπια
Η ομάδα PDRs4All αντιμετώπισε επίσης ένα μακροχρόνιο πρόβλημα σε προηγούμενες παρατηρήσεις του νεφελώματος του Ωρίωνα, συγκεκριμένα μια έντονη διακύμανση στις εκπομπές σκόνης στη γραμμή Orion, η προέλευση της οποίας δεν μπορούσε να εξηγηθεί. Αυτή η έρευνα αποκάλυψε ότι αυτή η διακύμανση στην εκπομπή ήταν το αποτέλεσμα μιας καταστροφικής διαδικασίας στη σπίθα της ράβδου του Orion που προκλήθηκε από την ακτινοβολία από τεράστια νεαρά αστέρια.
«Τα απότομα υπερφασματικά δεδομένα JWST περιέχουν τόσες περισσότερες πληροφορίες από προηγούμενες παρατηρήσεις που δείχνουν ξεκάθαρα την εξασθένηση της ακτινοβολίας από τη σκόνη και την αποτελεσματική καταστροφή των μικροσκοπικών σωματιδίων σκόνης ως την υποκείμενη αιτία αυτών των διακυμάνσεων», δήλωσε το μέλος της ομάδας και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Institut d’ Astrophysique Spatiale Meriem El Yajouri.
Η ομάδα PDRs4All μπόρεσε επίσης να ανακαλύψει λεπτομέρειες σχετικά με τις εκπομπές του νεφελώματος του Ωρίωνα, οι οποίες προέρχονται από μεγάλα μόρια που περιέχουν άνθρακα, γνωστά ως πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH). Αυτή είναι μια από τις μεγαλύτερες δεξαμενές υλικών με βάση τον άνθρακα στον κόσμο, που θεωρείται ότι αποτελεί έως και το 20% του άνθρακα στο σύμπαν.
Επειδή η μόνη ζωή που γνωρίζουμε στον κόσμο είναι βασισμένη στον άνθρακα, η μελέτη των PAH έχει μεγάλη σημασία για την κατανόηση της ύπαρξης ζωής σε πλανήτες που σχηματίζονται γύρω από νεαρά αστέρια.
«Μελετούμε τι συμβαίνει με τα μόρια που περιέχουν άνθρακα πολύ πριν ο άνθρακας εισέλθει στο σώμα μας», πρόσθεσε ο Cami.
Τα μόρια του PAH είναι μακράς διαρκείας λόγω της στιβαρότητας και της ανθεκτικότητάς τους. Οι εκπομπές τους είναι φωτεινές και το JWST μπορεί να το χρησιμοποιήσει για να προσδιορίσει ότι το υπεριώδες φως από νεαρά αστέρια μπορεί να αλλάξει αυτές τις εκπομπές, παρά την σκληρότητα των PAH.
«Είναι πραγματικά μια ντροπή για τον πλούτο», είπε ο Peeters. «Αν και αυτά τα μεγάλα μόρια θεωρούνται πολύ ισχυρά, διαπιστώσαμε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία αλλάζει τις συνολικές ιδιότητες των μορίων που προκαλούν την εκπομπή».
Αποδείχθηκε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία διασπά μικρότερα μόρια άνθρακα ενώ αλλάζει τις εκπομπές μεγαλύτερων μορίων. Αυτά τα φαινόμενα μπορούν να παρατηρηθούν σε διάφορα άκρα στα νεφελώματα του Ωρίωνα, που μετακινούνται από θωρακισμένα περιβάλλοντα σε πιο εκτεθειμένες περιοχές.
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ:
– Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανακαλύπτει ένα αστέρι νετρονίων που κρύβεται σε συντρίμμια σουπερνόβα
—Το τηλεσκόπιο James Webb ανακαλύπτει το αρχαιότερο σκέλος στον «κοσμικό ιστό» που έχει δει ποτέ.
— Το νεφέλωμα Horsehead σηκώνει το κεφάλι του σε όμορφες νέες εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (βίντεο)
“Αυτό που κάνει το Orion Bar πραγματικά μοναδικό είναι η γεωμετρία των άκρων του. Μας παρέχει μια θέση δακτυλίου από την οποία μπορούμε να δούμε τις διάφορες φυσικές και χημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα καθώς μετακινούμαστε από την πολύ εκτεθειμένη, εξαιρετικά ιονισμένη περιοχή στις πολύ πιο θωρακισμένες περιοχές , στο οποίο μπορεί να σχηματιστεί μοριακό αέριο, μπορεί να μελετηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια και μεγάλη λεπτομέρεια», δήλωσε ο Jan Cami, μέλος της ομάδας PDRs4All και ερευνητής στο Western University.
Η χρήση μηχανικής μάθησης για την αξιολόγηση των PAH αποκάλυψε ότι ακόμη και αν το υπεριώδες φως δεν διασπάσει αυτά τα μόρια, μπορεί να προκαλέσει αλλαγή στη δομή τους.
«Αυτό το έργο αποκαλύπτει ένα είδος επιβίωσης του ισχυρότερου σε μοριακό επίπεδο στα πιο σκληρά περιβάλλοντα στο διάστημα», κατέληξε η Cami.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύεται σε μια σειρά έξι εργασιών στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics