Δ. Σιμόπουλος: Τα πρώτα άστρα

Η έρευνα εντόπισε τεράστια μοριακά νέφη, που λόγω της αστάθειας η οποία επικρατεί εκεί οδηγεί σε μια πραγματικά «αχαλίνωτη» αστροδημιουργία, 1.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που παρατηρείται στον δικό μας γαλαξία.

Σ​​τα τέλη του περασμένου μήνα ανακοινώθηκε ότι Γιαπωνέζοι ερευνητές με τη βοήθεια της συστοιχίας ραδιοτηλεσκοπίων ALMA του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου ανέλυσαν λεπτομερώς τη δομή των γιγάντιων νεφελωμάτων που αποτελούν ένα γαλαξία σε απόσταση 12,4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Πρόκειται για έναν από τους επονομαζόμενους γαλαξίες-τέρατα, τους προγόνους δηλαδή των σύγχρονων γιγάντιων ελλειπτικών γαλαξιών. Η έρευνα αυτή εντόπισε τεράστια μοριακά νέφη που λόγω της αστάθειας η οποία επικρατεί εκεί οδηγεί σε μια πραγματικά «αχαλίνωτη» αστροδημιουργία, 1.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη που παρατηρείται στον δικό μας γαλαξία. Για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τον σχηματισμό και την εξέλιξη αυτών των γαλαξιών χρειάζεται να περιγράψουμε λεπτομερώς το περιβάλλον που επικρατεί σ’ αυτά τα αρχέγονα βρεφοκομεία, και γι’ αυτό η επιτευχθείσα χαρτογράφηση των μοριακών αυτών νεφών είναι ένα σημαντικό βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση και την καλύτερη κατανόηση της αρχέγονης αστρογένεσης.
Οι παρατηρήσεις αυτές, σε συνεργασία με τα θεωρητικά μας μοντέλα και τα αποτελέσματα των διαφόρων εξομοιωτών, αλλά κυρίως τα αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν το 2016 από τη διαστημοσυσκευή PLANCK, μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι τα πρώτα άστρα πρέπει να δημιουργήθηκαν μερικά εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη, διασπώντας έτσι το σκοτάδι που επικρατούσε στη διάρκεια του «Κοσμικού Μεσαίωνα», την περίοδο δηλαδή πριν από τη δημιουργία των πρώτων άστρων. Οι μελέτες αυτές μας πληροφορούν επίσης ότι τα πρώτα αυτά άστρα πρέπει να ήσαν γιγάντια με μάζα εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ηλιου μας. Κι έτσι όταν οι συνθήκες ήταν ώριμες, όταν δηλαδή τα διάφορα αέρια νέφη είχαν, με κάποιον τρόπο, συμπιεστεί σε αρκετά μεγάλη πυκνότητα, μια ξαφνική και απότομη γένεση ενός τεράστιου αριθμού γιγάντιων άστρων φώτισε σαν πυροτεχνήματα τους κατασκότεινους, μέχρι τότε, χώρους του αρχέγονου σύμπαντος.
Τα πρώτα άστρα έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του πρώιμου σύμπαντος γιατί χάρη στην εξέλιξη και τον θάνατό τους το σύμπαν απέκτησε τις πρώτες ποσότητες βαρέων στοιχείων του. Η ακτινοβολία τους, η κινητική τους ενέργεια λόγω των εκρήξεων και τα προϊόντα πυρηνοσύνθεσης που δημιουργούνταν στο κέντρο τους καθώς και στη διάρκεια των σουπερνόβα εκρήξεών τους, καθόρισαν τις συνθήκες για τη δομή και τη δημιουργία των άστρων των επόμενων γενεών. Τα άστρα δηλαδή είναι πυρηνικά εργοστάσια που μετατρέπουν τα ελαφρύτερα στοιχεία, όπως είναι το υδρογόνο και το ήλιο, σε όλο και βαρύτερα στοιχεία, όπως είναι το άζωτο, ο άνθρακας και ο σίδηρος, τα στοιχεία από τα οποία δημιουργήθηκαν πολύ αργότερα οι στερεοί πλανήτες και η ζωή. Λόγω της τεράστιας μάζας τους, τα πρώτα άστρα κατανάλωναν τα καύσιμά τους πολύ γρήγορα και κατέληγαν σ’ έναν εντυπωσιακό θάνατο με μια τεράστια έκρηξη σουπερνόβα, εμπλουτίζοντας έτσι το σύμπαν με βαρέα στοιχεία.
Οι παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble εντόπισαν επίσης μεγάλες ποσότητες σιδήρου σε πολύ απομακρυσμένα και μεγάλης ηλικίας κβάζαρ, γαλαξίες δηλαδή με ιδιαίτερα ενεργούς πυρήνες. Γι’ αυτό οι διάφοροι ερευνητές πιστεύουν ότι ο σίδηρος που εντοπίστηκε, σχηματίστηκε πολύ σύντομα μετά τη Μεγάλη Εκρηξη και αντιστοιχεί στις «στάχτες» που απέμειναν από τις εκρήξεις των γιγάντιων υπερνόβα στις πρώτες γενιές των άστρων. Αυτά τα αρχέγονα άστρα με τα ίχνη βαρέων στοιχείων είναι άστρα Πληθυσμού ΙΙ, όπως ονομάζονται, παρόμοια μ’ αυτά που βρίσκουμε στα μεγάλα σφαιρωτά σμήνη στην άλω που περιβάλλει τον γαλαξία μας. Αντίθετα τα νεογέννητα άστρα που βρίσκουμε στον γαλαξιακό μας δίσκο, περιλαμβανομένου και του Ηλιου μας, ονομάζονται άστρα Πληθυσμού Ι, ενώ τα τεράστια πρωταρχικά άστρα που γεννήθηκαν μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και τα οποία περιλαμβάνουν μόνο υδρογόνο και ήλιο, ανήκουν στην τρίτη κατηγορία άστρων Πληθυσμού ΙΙΙ.
Απ’ ό,τι φαίνεται μάλιστα το πιο ηλικιωμένο αρχέγονο άστρο στη γειτονιά μας με ελάχιστα βαρέα στοιχεία είναι το επονομαζόμενο «Αστρο Μαθουσάλας» σε απόσταση 200 ετών φωτός από τη Γη προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Ζυγού. Υπάρχει επίσης και ένα άλλο άστρο, το SM0313, που σίγουρα έχει ηλικία 13,6 δισ. ετών το οποίο ανακαλύφθηκε τον Φεβρουάριο του 2014 σε απόσταση 6.000 ετών φωτός από τη Γη προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Υδρου. Είτε έτσι, όμως, είτε αλλιώς τα πρώτα άστρα στο σύμπαν φαίνεται ότι πρέπει να γεννήθηκαν το αργότερο 250 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη που γέννησε το σύμπαν. Η επιβεβαίωση ή όχι τέτοιων ερευνών δεν θα αργήσει πολύ γιατί σε μερικά χρόνια διάφορες ερευνητικές ομάδες (SkyMapper, DES, PanSTARRS, και LSST) θα μας επιτρέψουν να δούμε τη γειτονιά μας με πολύ μεγαλύτερη ευκρίνεια από ποτέ.

* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.

Πηγή: Καθημερινή