Αυτή η καλλιτεχνική ιδέα δείχνει έναν καφέ νάνο — ένα αντικείμενο μεγαλύτερο από έναν πλανήτη, αλλά όχι αρκετά μεγάλο για να ξεκινήσει τη σύντηξη στον πυρήνα του σαν ένα αστέρι. Οι καφέ νάνοι είναι καυτοί όταν σχηματίζονται και μπορεί να λάμπουν όπως αυτός, αλλά με την πάροδο του χρόνου πλησιάζουν σε θερμοκρασία τους αέριους γίγαντες πλανήτες όπως ο Δίας.
NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor
Ένα ασυνήθιστο κοσμικό αντικείμενο βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τη χημεία που κρύβεται βαθιά στις ατμόσφαιρες του Δία και του Κρόνου - και ενδεχομένως σε εκείνες των εξωπλανητών.
Γιατί το πυρίτιο, ένα από τα πιο κοινά στοιχεία στο σύμπαν, έχει περάσει σε μεγάλο βαθμό απαρατήρητο στις ατμόσφαιρες του Δία, του Κρόνου και παρόμοιων αερίων πλανητών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια; Μια νέα μελέτη που χρησιμοποιεί παρατηρήσεις από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb της NASA ρίχνει φως σε αυτό το ερώτημα εστιάζοντας σε ένα ιδιόμορφο αντικείμενο που οι αστρονόμοι ανακάλυψαν τυχαία το 2020 και το ονόμασαν «Το Ατύχημα».
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 4 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature.
Το «Ατύχημα» είναι ένας καφέ νάνος, μια μπάλα αερίου που δεν είναι ακριβώς πλανήτης και ούτε ακριβώς άστρο. Ακόμα και ανάμεσα στους ήδη δύσκολους στην ταξινόμηση ομοίους του, το «Ατύχημα» έχει ένα περίπλοκο μείγμα φυσικών χαρακτηριστικών, μερικά από τα οποία έχουν παρατηρηθεί προηγουμένως μόνο σε νεαρούς καφέ νάνους και άλλα μόνο σε αρχαίους. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, δεν χρησιμοποίησε τις τυπικές μεθόδους ανίχνευσης πριν ανακαλυφθεί πριν από πέντε χρόνια από έναν πολίτη επιστήμονα που συμμετείχε στο Backyard Worlds: Planet 9. Το πρόγραμμα επιτρέπει σε ανθρώπους σε όλο τον κόσμο να αναζητούν νέες ανακαλύψεις σε δεδομένα από το πλέον αποσυρμένο NEOWISE (Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer) της NASA, το οποίο διαχειριζόταν το Εργαστήριο Αεριοπροώθησης της NASA στη Νότια Καλιφόρνια.
Ο καφέ νάνος με το παρατσούκλι «Το Ατύχημα» φαίνεται να κινείται στην κάτω αριστερή γωνία αυτού του βίντεο, το οποίο δείχνει δεδομένα από το πλέον αποσυρμένο NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) της NASA, το οποίο εκτοξεύτηκε το 2009 με το παρατσούκλι WISE.
NASA/JPL-Caltech/Νταν Κάσελντεν
Το «Ατύχημα» είναι τόσο αμυδρό και περίεργο που οι ερευνητές χρειάστηκαν το πιο ισχυρό διαστημικό παρατηρητήριο της NASA, το Webb , για να μελετήσουν την ατμόσφαιρά του. Μεταξύ πολλών εκπλήξεων, βρήκαν στοιχεία για ένα μόριο που αρχικά δεν μπορούσαν να αναγνωρίσουν. Αποδείχθηκε ότι ήταν ένα απλό μόριο πυριτίου που ονομάζεται σιλάνιο (SiH4 ) . Οι ερευνητές ανέμεναν εδώ και καιρό -αλλά δεν είχαν καταφέρει- να βρουν σιλάνιο όχι μόνο στους αέριους γίγαντες του ηλιακού μας συστήματος, αλλά και στις χιλιάδες ατμόσφαιρες που ανήκουν σε καφέ νάνους και στους αέριους γίγαντες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Το «Ατύχημα» είναι το πρώτο τέτοιο αντικείμενο όπου έχει εντοπιστεί αυτό το μόριο.
Οι επιστήμονες είναι αρκετά βέβαιοι ότι το πυρίτιο υπάρχει στις ατμόσφαιρες του Δία και του Κρόνου, αλλά ότι είναι κρυμμένο. Δεσμευμένο με οξυγόνο, το πυρίτιο σχηματίζει οξείδια όπως ο χαλαζίας, τα οποία μπορούν να σπείρουν σύννεφα σε θερμούς αέριους γίγαντες, μοιάζοντας με τις καταιγίδες σκόνης στη Γη. Σε ψυχρότερους αέριους γίγαντες όπως ο Δίας και ο Κρόνος, αυτοί οι τύποι νεφών θα βυθίζονταν πολύ κάτω από ελαφρύτερα στρώματα υδρατμών και νεφών αμμωνίας, μέχρις ότου οποιαδήποτε μόρια που περιέχουν πυρίτιο βρεθούν βαθιά στην ατμόσφαιρα, αόρατα ακόμη και στα διαστημόπλοια που έχουν μελετήσει αυτούς τους δύο πλανήτες από κοντά.
Μερικοί ερευνητές έχουν επίσης υποστηρίξει ότι ελαφρύτερα μόρια πυριτίου, όπως το σιλάνιο, θα πρέπει να βρίσκονται υψηλότερα σε αυτά τα ατμοσφαιρικά στρώματα, αφήνοντας πίσω τους σαν ίχνη αλευριού στο τραπέζι ενός αρτοποιού. Το γεγονός ότι τέτοια μόρια δεν έχουν εμφανιστεί πουθενά εκτός από έναν μόνο, ιδιόμορφο καφέ νάνο υποδηλώνει κάτι σχετικά με τη χημεία που συμβαίνει σε αυτά τα περιβάλλοντα.
«Μερικές φορές είναι τα ακραία αντικείμενα που μας βοηθούν να κατανοήσουμε τι συμβαίνει στα συνηθισμένα», δήλωσε ο Faherty, ερευνητής στο Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στη Νέα Υόρκη και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης.
Ευτυχισμένο ατύχημα
Βρίσκεται περίπου 50 έτη φωτός από τη Γη, το «Ατύχημα» πιθανότατα σχηματίστηκε πριν από 10 έως 12 δισεκατομμύρια χρόνια, καθιστώντας το έναν από τους παλαιότερους καφέ νάνους που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ. Το σύμπαν είναι περίπου 14 δισεκατομμυρίων ετών και την εποχή που αναπτύχθηκε το «Ατύχημα», το σύμπαν περιείχε κυρίως υδρογόνο και ήλιο, με ίχνη άλλων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του πυριτίου. Κατά τη διάρκεια αιώνων, στοιχεία όπως ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο σφυρηλατήθηκαν στους πυρήνες των αστεριών, έτσι ώστε οι πλανήτες και τα αστέρια που σχηματίστηκαν πιο πρόσφατα να διαθέτουν περισσότερα από αυτά τα στοιχεία.
Οι παρατηρήσεις του Webb στο «Ατύχημα» επιβεβαιώνουν ότι το σιλάνιο μπορεί να σχηματιστεί σε ατμόσφαιρες καφέ νάνων και πλανητών. Το γεγονός ότι το σιλάνιο φαίνεται να λείπει από άλλους καφέ νάνους και γιγάντιους πλανήτες αερίου υποδηλώνει ότι όταν υπάρχει διαθέσιμο οξυγόνο, αυτό συνδέεται με το πυρίτιο με τόσο υψηλό ρυθμό και τόσο εύκολα, που ουσιαστικά δεν απομένει πυρίτιο για να συνδεθεί με το υδρογόνο και να σχηματίσει σιλάνιο.
Γιατί λοιπόν υπάρχει σιλάνιο στο «Ατύχημα»; Οι συγγραφείς της μελέτης υποθέτουν ότι αυτό συμβαίνει επειδή υπήρχε πολύ λιγότερο οξυγόνο στο σύμπαν όταν σχηματίστηκε ο αρχαίος καφέ νάνος, με αποτέλεσμα λιγότερο οξυγόνο στην ατμόσφαιρά του για να καταβροχθίσει όλο το πυρίτιο. Το διαθέσιμο πυρίτιο θα είχε συνδεθεί με υδρογόνο, με αποτέλεσμα το σιλάνιο.
«Δεν θέλαμε να λύσουμε ένα μυστήριο για τον Δία και τον Κρόνο με αυτές τις παρατηρήσεις», δήλωσε ο Peter Eisenhardt του JPL, επιστήμονας του έργου για την αποστολή WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), η οποία αργότερα επαναχρησιμοποιήθηκε ως NEOWISE. «Ένας καφέ νάνος είναι μια μπάλα αερίου σαν ένα αστέρι, αλλά χωρίς εσωτερικό αντιδραστήρα σύντηξης, γίνεται όλο και πιο κρύος, με μια ατμόσφαιρα σαν αυτή των γιγάντιων πλανητών αερίου. Θέλαμε να δούμε γιατί αυτός ο καφέ νάνος είναι τόσο περίεργος, αλλά δεν περιμέναμε σιλάνιο. Το σύμπαν συνεχίζει να μας εκπλήσσει».
Οι καφέ νάνοι είναι συχνά πιο εύκολο να μελετηθούν από τους γίγαντες αερίων εξωπλανήτες, επειδή το φως από έναν μακρινό πλανήτη συνήθως πνίγεται από το άστρο γύρω από το οποίο βρίσκονται σε τροχιά, ενώ οι καφέ νάνοι γενικά πετούν μόνοι τους. Και τα διδάγματα που αντλούνται από αυτά τα αντικείμενα επεκτείνονται σε όλα τα είδη πλανητών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων εκτός του ηλιακού μας συστήματος που θα μπορούσαν να παρουσιάζουν πιθανά σημάδια κατοικησιμότητας.
«Για να είμαστε σαφείς, δεν βρίσκουμε ζωή σε καφέ νάνους», δήλωσε ο Φάχερτι. «Αλλά σε υψηλό επίπεδο, μελετώντας όλη αυτή την ποικιλία και την πολυπλοκότητα στις πλανητικές ατμόσφαιρες, προετοιμάζουμε τους επιστήμονες που μια μέρα θα πρέπει να κάνουν αυτό το είδος χημικής ανάλυσης για βραχώδεις, ενδεχομένως σαν τη Γη, πλανήτες. Μπορεί να μην περιλαμβάνει συγκεκριμένα πυρίτιο, αλλά θα λάβουν δεδομένα που είναι περίπλοκα και συγκεχυμένα και δεν ταιριάζουν στα μοντέλα τους, όπως ακριβώς κάνουμε εμείς. Θα πρέπει να αναλύσουν όλες αυτές τις πολυπλοκότητες αν θέλουν να απαντήσουν σε αυτά τα μεγάλα ερωτήματα».
Περισσότερα για το WISE, Webb
Ένα τμήμα του Caltech, το JPL, διαχειριζόταν και λειτουργούσε το WISE για τη Διεύθυνση Επιστημονικών Αποστολών της NASA. Η αποστολή επιλέχθηκε ανταγωνιστικά στο πλαίσιο του Προγράμματος Εξερευνητών της NASA, το οποίο διαχειριζόταν το Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard του οργανισμού στο Γκρίνμπελτ του Μέριλαντ. Η αποστολή NEOWISE ήταν ένα έργο του JPL και του Πανεπιστημίου της Αριζόνα στο Τουσόν, με την υποστήριξη του Γραφείου Συντονισμού Πλανητικής Άμυνας της NASA.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το WISE, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
https://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/main/index.html
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb είναι το κορυφαίο διαστημικό επιστημονικό παρατηρητήριο στον κόσμο και ένα διεθνές πρόγραμμα με επικεφαλής τη NASA με τους εταίρους της, την ESA (Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος) και την CSA (Καναδική Υπηρεσία Διαστήματος).
Για να μάθετε περισσότερα για τον Webb, επισκεφθείτε:
Επαφές Μέσων Ενημέρωσης
Εργαστήριο Αεριώθησης Calla Cofield , Πασαντίνα, Καλιφόρνια
626-808-2469
calla.e.cofield@jpl.nasa.gov
Ινστιτούτο Επιστήμης Διαστημικών Τηλεσκοπίων Christine Pulliam , Βαλτιμόρη, Μέριλαντ.
cpulliam@stsci.edi
2025-113
https://www.nasa.gov/missions/webb/nasa-study-celestial-accident-sheds-light-on-jupiter-saturn-riddle/
\
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου