Οι επιστήμονες ξαφνικά αδυνατούν να εξηγήσουν πώς εξαπλώθηκαν οι «σπόροι της ζωής» στο Σύμπαν – Το μυστήριο των αστρικών ανέμων

Νέες παρατηρήσεις από επιστήμονες του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας Chalmers της Σουηδίας έθεσαν υπό αμφισβήτηση τη μακροχρόνια πεποίθηση ότι το φως από ετοιμοθάνατα άστρα ωθεί τους “σπόρους της ζωής” —μόρια όπως το οξυγόνο και ο άνθρακας— σε όλο το Σύμπαν.

Η νέα μελέτη διαπίστωσε ότι η προωθητική δύναμη του αστρικού φωτός και της αστρικής σκόνης που εκπέμποντται από τους κόκκινους γίγαντες δεν επαρκούσε ώστε να επιτρέψει στα μόρια αυτά να διαφύγουν από τη βαρυτική έλξη του μητρικού τους άστρου.  Το γεγονός αυτό δημιούργησε ένα νέο αστρονομικό μυστήριο για τους επιστήμονες.

 «Πιστεύαμε ότι είχαμε μια καλή εικόνα για το πώς λειτουργούσε η διαδικασία», εξήγησε ο αστρονόμος του Chalmers, Theo Khouri, συνεπικεφαλής της μελέτης που περιγράφει το νεοανακαλυφθέν μυστήριο. «Αποδείχθηκε ότι κάναμε λάθος. Για εμάς, ως επιστήμονες, αυτό είναι το πιο συναρπαστικό αποτέλεσμα».

Ανακαλύψεις σπόρων ζωής γεννούν ένα νέο μυστήριο της σκόνης των αστεριών

Αν και οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη βρει αδιάσειστα αποδεικτικά στοιχεία για ζωή πέρα από τη Γη, οι περισσότεροι συμφωνούν ότι τα μόρια–«σπόροι της ζωής» που απαιτούνται για να υπάρξει και να αναπτυχθεί η βιολογική ζωή στη Γη γεννήθηκαν στην καρδιά των άστρων. Για τις τελευταίες δεκαετίες, οι περισσότεροι επιστήμονες είναι σχετικά βέβαιοι ότι αυτά τα μόρια και άλλα κρίσιμα στοιχεία που υποστηρίζουν τη ζωή έχουν μεταφερθεί από τα αστρικούς ανέμους πάνω σε σωματίδια σκόνης στα βάθη του Σύμπαντος, όπου θα μπορούσαν να σπείρουν τη δημιουργία νέων πλανητών και, ενδεχομένως, ζωής.

Περιγραφόμενοι ως οι «πιο ψυχροί ξαδέλφοι» του Ήλιου, οι κόκκινοι γίγαντες χάνουν τεράστιες ποσότητες υλικού μέσω του φαινομένου των αστρικών ανέμων.  Αν και πιθανώς κρίσιμοι για τη θεωρητική διάδοση της ζωής σε όλο το σύμπαν, η ομάδα δήλωσε ότι ο ακριβής μηχανισμός που οδηγεί αυτούς τους ανέμους «παραμένει αβέβαιος». Για την καλύτερη κατανόηση της διαδικασίας, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Chalmers επικεντρώθηκαν σε έναν κόκκινο γίγαντα, τον R Doradus, ο οποίος βρίσκεται μόλις 180 έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό της Δοράδος.  Αν και αυτό το κοσμικά κοντινό ετοιμοθάνατο άστρο είχε κάποτε μάζα παρόμοια με εκείνη του Ήλιου, το R Doradus χάνει πλέον περίπου το ένα τρίτο της μάζας της Γης κάθε δεκαετία.

Η ερευνητική ομάδα δήλωσε ότι αυτή η διαδικασία είναι χαρακτηριστική των αστέρων του ασυμπτωτικού κλάδου των γιγάντων (AGB), οι οποίοι «χάνουν τα εξωτερικά τους στρώματα στο μεσοαστρικό διάστημα» μέσω αστρικών ανέμων που αποτελούνται από αέρια και σκόνη. Όταν ο Ήλιος μας φτάσει στο τέλος της ζωής του, μετά από δισεκατομμύρια χρόνια, αναμένεται να μετατραπεί σε αυτή την κατηγορία άστρων που σβήνουν.

«Ο R Doradus είναι ένας από τους αγαπημένους μας στόχους – είναι λαμπρός, κοντινός και αντιπροσωπευτικός του πιο κοινού τύπου κόκκινου γίγαντα», εξήγησε ο Khouri.

Τα τηλεσκόπια ρίχνουν φως στους αστρικούς ανέμους

Το πρώτο βήμα στη διαδικασία περιελάμβανε τη μέτρηση του αστρικού φωτός που ανακλάται από μικροσκοπικούς κόκκους αστρικής σκόνης γύρω από τον R Doradus. Λόγω της ελάχιστης ποσότητας φωτός που η ομάδα ήλπιζε να ανιχνεύσει, τους παραχωρήθηκε πρόσβαση στο όργανο Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research (SPHERE), το οποίο είναι τοποθετημένο στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή.

«Χρησιμοποιώντας τα καλύτερα τηλεσκόπια του κόσμου, μπορούμε πλέον να πραγματοποιούμε λεπτομερείς παρατηρήσεις των πλησιέστερων γιγάντιων άστρων», δήλωσε ο Khouri.

Μετά την επιτυχή ανάλυση του πολωμένου φωτός σε διαφορετικά μήκη κύματος, η ομάδα προχώρησε σε αρκετές ανακαλύψεις.  Για παράδειγμα, το όργανο SPHERE ανίχνευσε φωτεινά ίχνη που αντιστοιχούν σε κόκκους σκόνης που περιβάλλουν το άστρο.  Η ομάδα του Chalmers ανέφερε ότι τα δεδομένα αποκάλυψαν επίσης πως το μέγεθος και η σύσταση των κόκκων ήταν «συμβατά με κοινές μορφές αστρικής σκόνης», συμπεριλαμβανομένων των πυριτικών ενώσεων και της αλουμίνας (οξειδίου του αργιλίου).

Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνδύασαν τα πραγματικά δεδομένα από το τηλεσκόπιο με προσομοιώσεις σε υπολογιστή, σχεδιασμένες να μοντελοποιούν την αλληλεπίδραση μεταξύ αστρικής σκόνης και αστρικού φωτός. Ένας απ’ τους συγγραφείς  της μελέτης, ο Thiébaut Schirmer, δήλωσε ότι αυτές οι συγκρίσεις αποτέλεσαν τις πρώτες αυστηρές δοκιμές που είχαν ως στόχο να επιβεβαιώσουν εάν οι κόκκοι σκόνης —που περιλαμβάνουν δομικά στοιχεία μορίων απαραίτητων για τη ζωή— «μπορούν να δεχτούν μια αρκετά ισχυρή ώθηση από το φως του άστρου».

Αν και τα νέα ευρήματα φαίνεται να έρχονται σε αντίθεση με την παραδοσιακή εξήγηση, η ομάδα ανέφερε ότι η έρευνά της δείχνει πως πίσω από το φαινόμενο κρύβονται «πιο πολύπλοκες διαδικασίες». Ο συν-συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής του Chalmers, Wouter Vlemmings, συμφώνησε, σημειώνοντας ότι, παρόλο που η πιο απλή εξήγηση φαίνεται λανθασμένη, τα αποτελέσματα αποκάλυψαν «συναρπαστικές εναλλακτικές» για περαιτέρω διερεύνηση.

Τι έδειξε η έρευνα για το αστρικό φως

Μετά τη σύγκριση των δεδομένων, η ομάδα δήλωσε ότι η ώθηση από το αστρικό φως «δεν ήταν αρκετή» για να εξωθήσει τους κόκκους της αστρικής σκόνης στο μεσοαστρικό διάστημα.  Αυτό συμβαίνει επειδή οι περισσότεροι από τους κόκκους που περιβάλλουν τον R Doradus είχαν μέγεθος μόλις το ένα δεκαχιλιοστό του χιλιοστού. Η ερευνητική ομάδα ανέφερε ότι αυτό καθιστούσε τους κόκκους «πολύ μικρούς ώστε το αστρικό φως από μόνο του» να τους προωθήσει έξω στο διαστρικό χώρο.

«Η σκόνη είναι σίγουρα παρούσα και φωτίζεται από το άστρο», εξήγησε ο Schirmer. «Αλλά απλώς δεν παρέχει αρκετή δύναμη για να εξηγήσει αυτό που βλέπουμε». Αν και τα νέα ευρήματα φαίνεται να έρχονται σε αντίθεση με την παραδοσιακή εξήγηση, η ομάδα δήλωσε ότι η έρευνά τους υποδεικνύει «πιο περίπλοκες διαδικασίες» πίσω από το φαινόμενο.

Ένας άλλος συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής στο Chalmers, Wouter Vlemmings, συμφώνησε, σημειώνοντας ότι παρόλο που η απλούστερη εξήγηση φαίνεται λανθασμένη, τα ευρήματά τους αποκάλυψαν «συναρπαστικές εναλλακτικές λύσεις προς εξερεύνηση» για το μέλλον.

Μία πιθανή εξήγηση για τη διασπορά αυτών των μορίων περιλαμβάνει εικόνες από τεράστιες φυσαλίδες μεταφοράς που ανεβοκατεβαίνουν στην επιφάνεια του R Doradus, τις οποίες είχε καταγράψει προηγουμένως η ίδια ομάδα.

Ο Vlemmings πρότεινε ότι είναι πιθανό αυτοί οι αστρικοί παλμοί να ενισχύουν την ώθηση του αστρικού φωτός αρκετά ώστε να εξωθήσουν τους «σπόρους της ζωής» στο διαστρικό  διάστημα. Ο επιστήμονας υπέδειξε επίσης ότι κάτι απροσδόκητο, όπως δραματικά επεισόδια σχηματισμού αστρικής σκόνης, θα μπορούσε να συνδυαστεί με τα άλλα φαινόμενα, γεγονός που «θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση του πώς αυτοί οι άνεμοι εκτοξεύονται» στο σύμπαν.