Πού είναι το θείο που λείπει στο σύμπαν;

By | February 14, 2024

Οι αστρονόμοι μπορεί να έλυσαν το μυστήριο του γιατί τα σάβανα των νεκρών αστεριών φαίνεται να στερούνται θείου, ένα στοιχείο που κάποτε ήταν γνωστό ως «θειάφι» και συνδεόταν με την έκφραση «φωτιά και θειάφι» στη Βίβλο. Με βάση τη θεωρία, μια σημαντική ποσότητα θείου θα πρέπει να υπάρχει σε τοποθεσίες αστρικών συντριμμιών σε όλο τον κόσμο.

Πού πήγε λοιπόν το θείο;

Αστροφυσικοί στο Εργαστήριο Διαστημικής Έρευνας (LSR) στο Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ (HKU) ανακάλυψαν γιατί αυτές οι περιοχές με αέρια, σκονισμένα συντρίμμια ή «πλανητικά νεφελώματα», δεν φαίνεται να έχουν τα αναμενόμενα επίπεδα θείου. Πλανητικά νεφελώματα υπάρχουν γύρω από αστέρια που έχουν εξαντλήσει τα αποθέματά τους πυρηνικών καυσίμων και έχουν μετατραπεί σε πυκνά αστρικά πτώματα που ονομάζονται λευκοί νάνοι.

Η ομάδα προτείνει ότι στην πραγματικότητα δεν λείπει η αναμενόμενη περιεκτικότητα σε θείο, αλλά χρησιμοποίησε ένα διαβολικό τέχνασμα, καθώς το στοιχείο ονομάζεται «χρυσός του διαβόλου» από εκείνους που το εξορύσσουν στη στερεά του μορφή στη Γη. Εν ολίγοις, το θείο μπορεί να κρύβεται σε κοινή θέα.

Τα πλανητικά νεφελώματα έρχονται σε μια εκπληκτική ποικιλία σχημάτων και χρωμάτων, συναρπάζοντας τόσο τους επαγγελματίες όσο και τους ερασιτέχνες αστρονόμους. Αυτά τα νεφελώματα παρέχουν βραχύβια «στιγμιότυπα» του θανάτου των άστρων, καθιστώντας τα ένα σημαντικό παράθυρο στην τελική ύπαρξη της «κύριας ακολουθίας» ενός αστεριού που καίει υδρογόνο, που οδηγεί σε λεπτομερείς εξετάσεις της χημικής τους σύνθεσης.

Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb κάνει σπάνια ανίχνευση 2 εξωπλανητών που περιφέρονται γύρω από νεκρά αστέρια

Το καλύτερο κόλπο sulphur που έκανε ποτέ

Παρά το κάπως συγκεχυμένο όνομα, τα πλανητικά νεφελώματα στην πραγματικότητα δεν έχουν καμία σχέση με πλανήτες. Σε αντίθεση με τους πρωτοπλανητικούς δίσκους, τα φρίσμπι της ύλης γύρω από τα βρέφη αστέρια που καταρρέουν για να σχηματίσουν πλανήτες, τα πλανητικά νεφελώματα εμφανίζονται στο αντίθετο άκρο της διάρκειας ζωής ενός αστεριού.

Όταν τα αστέρια εξαντλούν τα αποθέματά τους σε καύσιμα που είναι απαραίτητα για τις διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης που συμβαίνουν στους πυρήνες τους, η ενέργεια που ωθεί προς τα έξω και προστατεύει κάθε πυρήνα από την τεράστια έλξη προς τα μέσα της βαρυτικής έλξης του ίδιου του κάθε άστρου διακόπτεται επίσης.

Η αστρική διελκυστίνδα που εξισορροπούσε ένα αστέρι έναντι της κατάρρευσης για δισεκατομμύρια χρόνια τελειώνει – και η βαρύτητα είναι ο νικητής. Στη συνέχεια, καθώς ο πυρήνας του άστρου καταρρέει, η πυρηνική σύντηξη που εξακολουθεί να συμβαίνει στο πύρινο εξωτερικό στρώμα του άστρου προκαλεί διαστολή του.

Αυτό μετατρέπει αρχικά το αστέρι σε ένα κόκκινο γίγαντα αστέρι.

Ο Ήλιος θα υποβληθεί σε αυτή τη διαδικασία σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, επεκτείνοντας για να καταναλώσει τους εσωτερικούς πλανήτες, συμπεριλαμβανομένης της Γης. Ωστόσο, όσο καταστροφικό και αμετάκλητα αλλοιωμένο μπορεί να είναι για πλανήτες σε τροχιά κοντά σε ένα αστέρι που πεθαίνει, η φάση του κόκκινου γίγαντα είναι σχετικά σύντομη. Καθώς τα εξωτερικά στρώματα ενός άστρου ψύχονται και διασκορπίζονται περαιτέρω, αφήνουν έναν καπνό αστρικό πυρήνα, τώρα έναν λευκό νάνο, που περιβάλλεται από ένα σάβανο πλανητικού νεφελώματος.

Ωστόσο, τα πλανητικά νεφελώματα είναι επίσης βραχύβια, παραμένοντας τυλιγμένα γύρω από λευκούς νάνους μόνο για δεκάδες χιλιάδες χρόνια.

Επιστρέφοντας στο αίνιγμα της έλλειψης θείου, μελέτες σε πλανητικά νεφελώματα που αποκάλυψαν τη χημική τους σύνθεση έδειξαν ότι τους λείπει θείο. Αυτό είναι κάπως δύσκολο να εξηγηθεί, ωστόσο, επειδή το θείο θα πρέπει να παράγεται μαζί με στοιχεία όπως το οξυγόνο, το νέο, το αργό και το χλώριο σε αστέρια με μεγαλύτερη μάζα. Στην πραγματικότητα, το θείο στα πλανητικά νεφελώματα θα πρέπει να είναι ανάλογο με αυτά τα άλλα στοιχεία.

Ωστόσο, αυτό δεν έχει παρατηρηθεί – ειδικά γύρω από νεκρά αστέρια μέσης μάζας.

Ένας λευκός νάνος λάμπει κόκκινο στο κέντρο ενός αστραφτερού νέφους αερίου και σκόνης στο Νεφέλωμα της Έλικας, που βρίσκεται 700 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Υδροχόου.

Ένας λευκός νάνος λάμπει κόκκινο στο κέντρο ενός αστραφτερού νέφους αερίου και σκόνης στο Νεφέλωμα της Έλικας, που βρίσκεται 700 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Υδροχόου.

Ένας λευκός νάνος λάμπει κόκκινο στο κέντρο ενός αστραφτερού νέφους αερίου και σκόνης στο Νεφέλωμα της Έλικας, που βρίσκεται 700 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Υδροχόου. (Πίστωση εικόνας: NASA/JPL-Caltech/Πανεπιστήμιο της Αριζόνα)

Για να αποκαλύψει το μυστήριο του θείου του πλανητικού νεφελώματος, η ομάδα ανέλυσε 130 πλανητικά νεφελώματα που βρίσκονται στην καρδιά του Γαλαξία μας, ένα πρωτοφανές σύνολο δεδομένων χωρίς θόρυβο φόντου ή ανεπιθύμητες πληροφορίες.

Το σύνολο δεδομένων αποδίδεται στο Very Large Telescope, ένα από τα πιο προηγμένα οπτικά τηλεσκόπια στον κόσμο, που βρίσκεται στο Παρατηρητήριο Paranal στην έρημο Atacama της Χιλής.

Τα χημικά στοιχεία απορροφούν και εκπέμπουν φως σε χαρακτηριστικά και μοναδικά μήκη κύματος, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το φως διέρχεται από ένα σύννεφο αερίου και σκόνης, τα στοιχεία αφήνουν τα δακτυλικά τους αποτυπώματα σε αυτό το φως, ή «φάσματα», διευκολύνοντας μια μέθοδο έρευνας που ονομάζεται φασματοσκοπία. Αυτό που ανακάλυψε η ομάδα στα δεδομένα της είναι ότι η έλλειψη θείου είναι απλώς το αποτέλεσμα κακής ποιότητας δεδομένων σχετικά με το φως που εκπέμπεται από το πλανητικό νεφέλωμα.

ΣΧΕΤΙΚΗ ΙΣΤΟΡΙΑ

— Ταχέως περιστρεφόμενο πάλσαρ λευκού νάνου, το δεύτερο που έχουμε ανακαλύψει, ρίχνει φως στο πώς εξελίσσονται τα αστέρια

– Ένα τεράστιο αστέρι «ζόμπι» απομακρύνεται από το εγχώριο σμήνος του

— Το νεκρό αστέρι στην καρδιά του κοσμικού νεκροταφείου προβλέπει τη μοίρα του ήλιου

Χρησιμοποιώντας το μεγάλο δείγμα του πλανητικού νεφελώματος με την υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο, οι ερευνητές παρατήρησαν για πρώτη φορά έντονη συμπεριφορά «κλειδώματος» μεταξύ θείου και άλλων στοιχείων, με την προηγούμενη ανωμαλία να εξαφανίζεται ουσιαστικά.

Η ομάδα προτείνει ότι αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν τη σημασία των δεδομένων υψηλής ποιότητας για την αντιμετώπιση επιστημονικών μυστηρίων.

Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε τον Ιανουάριο στο Astrophysical Journal Letters.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *