Οι επιστήμονες κατανόησαν γιατί υπάρχουν διαφορές στα αστέρια που προέρχονται από το ίδιο αρχέγονο νέφος

Παραδόξως, τα διπλά αστέρια που γεννιούνται από το ίδιο γονικό νέφος καταρρέοντος αερίου και σκόνης δεν είναι πάντα πανομοιότυπα δίδυμα. Είναι πιθανό να διαθέτουν ακόμη και διαφορετικά είδη πλανητών σε τροχιά. Αλλά, γιατί να συμβαίνει αυτό; Λοιπόν, οι αστρονόμοι μπορεί τελικά να έχουν μια απάντηση.

Παρά την εξοικείωσή μας με ένα σύστημα ενός αστέρα, χάρη στον απομονωμένο τρόπο ζωής του Ήλιου, εκτιμάται ότι το 85% των αστέρων υπάρχουν με έναν αστρικό συνοδό. Αυτά τα λεγόμενα διπλά αστέρια γεννιούνται από το ίδιο νέφος αερίου, πράγμα που σημαίνει ότι πιθανώς μοιράζονται τις ίδιες χημικές ενώσεις και αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να έχουν σχεδόν πανομοιότυπες χημικές συνθέσεις και τους ίδιους τύπους πλανητικών συστημάτων. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει πάντα.

Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Gemini South που βρίσκεται στη Βόρεια Χιλή, μια ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε ότι οι διαφορές στα διπλά αστέρια οφείλονται στις μεταβολές των χημικών ενώσεων του τεράστιου μοριακού νέφους που τα γεννά. Οι πληροφορίες αυτές βοήθησαν την ομάδα να επιβεβαιώσει, για πρώτη φορά, ότι οι διαφορές μεταξύ των άστρων μπορούν να προέλθουν από πριν καν αρχίσουν να σχηματίζονται.

«Δείχνοντας για πρώτη φορά ότι οι αρχέγονες διαφορές είναι πραγματικά παρούσες και υπεύθυνες για τις διαφορές μεταξύ των δίδυμων άστρων, δείχνουμε ότι ο σχηματισμός άστρων και πλανητών θα μπορούσε να είναι πιο πολύπλοκος από ό,τι αρχικά πιστεύαμε», δήλωσε ο Carlos Saffe, επικεφαλής της ομάδας και ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστρονομικών, Γεωεπιστημών και Διαστημικών Επιστημών (ICATE-CONICET). «Το Σύμπαν αγαπά την ποικιλομορφία!»

Πριν από αυτή τη μελέτη, οι επιστήμονες είχαν διατυπώσει τρεις πιθανές εξηγήσεις για το γιατί τα αστέρια που γεννιούνται από το ίδιο νέφος μπορεί να διαφέρουν. Δύο από αυτές τις θεωρίες πρότειναν ότι οι αλλαγές στα αστέρια συνέβησαν πολύ καιρό μετά το σχηματισμό τους.

Η μία ιδέα προτείνει ότι η τυχαία θερμική κίνηση των ατόμων στα δυαδικά αστέρια θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια διαδικασία που ονομάζεται «ατομική διάχυση», η οποία θα οδηγούσε τα άτομα να εγκατασταθούν σε βαθμιδωτά στρώματα, μια διαδικασία που διέπεται από τη θερμοκρασία και την επιφανειακή βαρύτητα του αντίστοιχου αστέρα. Έτσι, για αστέρια σε διπλούς αστέρες με διαφορετικές μάζες και θερμοκρασίες, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει τη διαφοροποίηση που παρατηρείται στη χημική σύνθεση που παρατηρείται μεταξύ των αστέρων. Εναλλακτικά, ένα άστρο σε δυαδικό αστέρα θα μπορούσε τελικά να καταπιεί έναν από τους βραχώδεις πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω του, υιοθετώντας έτσι ορισμένα από τα χημικά στοιχεία αυτού του πλανήτη και εισάγοντας μια διακύμανση της χημικής σύνθεσης.

Ακόμα μια άλλη πιθανότητα, ωστόσο, είναι ότι οι μεταβολές στη σύνθεση ενός αστέρα προκύπτουν από αρχέγονες περιοχές χημικής μη συμμόρφωσης στο γιγαντιαίο μοριακό νέφος που τελικά γεννά τους διπλούς αστέρες.

Οι επιστήμονες έχουν μέχρι στιγμής διαπιστώσει ότι όλες αυτές οι εξηγήσεις είναι πιθανές και οι μελέτες τους έχουν επικεντρωθεί σε αστέρια κατά τη διάρκεια της κύριας ακολουθίας ζωής τους. Αυτή είναι η περίοδος κατά την οποία αστέρια όπως ο Ήλιος μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα τους και αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής ενός αστέρα.

Για να αξιολογήσουν αυτές τις διαφορετικές εξηγήσεις για τα μεταβλητά χαρακτηριστικά, ο Saffe και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν τον νέο οπτικό φασματογράφο υψηλής ανάλυσης του Gemini (GHOST) για να μελετήσουν τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός, γνωστά συλλογικά ως «φάσματα», δύο γιγάντιων άστρων σε ένα δυαδικό σύστημα που ονομάζεται HD 138202+CD-30 12303 και βρίσκεται περίπου 1.720 έτη φωτός μακριά από τη Γη.

«Τα εξαιρετικά υψηλής ποιότητας φάσματα του GHOST προσέφεραν πρωτοφανή ανάλυση, επιτρέποντάς μας να μετρήσουμε τις αστρικές παραμέτρους και τις χημικές αφθονίες των άστρων με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια», δήλωσε ο Saffe.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα αστέρια του HD 138202+CD-30 12303 έχουν βαθιά και τυρβώδη εξωτερικά στρώματα που ονομάζονται «ζώνες συναγωγής», γεγονός που τους επέτρεψε να αποκλείσουν δύο από τις πιθανές θεωρίες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η συνεχής στροβιλισμός αυτών των ζωνών συναγωγής θα εμπόδιζε την καθίζηση του υλικού μέσω της ατομικής διάχυσης και το γεγονός ότι πρόκειται για παχιά εξωτερικά στρώματα σημαίνει ότι η καταβύθιση ενός πλανήτη θα είχε σημαντικό αντίκτυπο στη σύνθεση του άστρου, καθώς το προσλαμβανόμενο υλικό θα αραιωνόταν γρήγορα.

«Είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι είναι σε θέση να επιβεβαιώσουν ότι οι διαφορές μεταξύ των διπλών αστέρων ξεκινούν από τα πρώτα στάδια του σχηματισμού τους», δήλωσε ο Saffe.

Πέρα από την αποκάλυψη των μυστικών της διακύμανσης των διπλών αστέρων, η έρευνα της ομάδας έχει επίσης προεκτάσεις για το γιατί αυτά τα αστρικά σώματα εμφανίζονται μερικές φορές με τόσο διαφορετικά πλανητικά συστήματα, με διαφορετικά αστέρια να επηρεάζουν την πλανητική εξέλιξη γύρω τους με διαφορετικούς τρόπους.

«Διαφορετικά πλανητικά συστήματα θα μπορούσαν να σημαίνουν πολύ διαφορετικούς πλανήτες – βραχώδεις, γήινοι, γίγαντες πάγου, γίγαντες αερίου – που περιστρέφονται γύρω από τα αστέρια που τους φιλοξενούν σε διαφορετικές αποστάσεις και όπου η δυνατότητα υποστήριξης ζωής θα μπορούσε να είναι πολύ διαφορετική», δήλωσε ο Saffe.

Επιπλέον, δείχνοντας πώς αστέρια με διαφορετική χημεία μπορούν σίγουρα να προέρχονται από τα ίδια νέφη αερίων, τα αποτελέσματα μπορεί επίσης να προκαλέσουν τους αστρονόμους να αναθεωρήσουν τον τρόπο με τον οποίο προσδιορίζουν την προέλευση των άστρων με βάση τη χημική σύσταση.

Οι επιστήμονες μπορεί επίσης να χρειαστεί να επανεξετάσουν την κατανόησή τους για τα αστέρια που μέχρι πρότινος θεωρούνταν ύποπτα για την καταβύθιση ενός πλανήτη σε τροχιά, καθώς τα σημάδια αυτής της βίαιης διαδικασίας στις επιφάνειες των αστρικών σωμάτων μπορεί στην πραγματικότητα να είναι απλώς αποτέλεσμα του τρόπου με τον οποίο γεννήθηκε ένα αστέρι.

[via]