Η χημική σύνθεση του υπάρχοντος άστρου που είναι γνωστό ως J0931+0038 είναι τόσο περίεργη που μπορεί να αποτελείται μόνο από τα υπολείμματα ενός τεράστιου άστρου, ενός άστρου με τουλάχιστον 50 φορές τη μάζα του Ήλιου, που δημιούργησε τα στοιχεία πριν γίνει σουπερνόβα.
Και αυτό είναι ακόμα πιο περίεργο. Ένα αστέρι με τεράστια μάζα θα έπρεπε, σύμφωνα με τη θεωρία, να είχε καταρρεύσει απευθείας σε μια μαύρη τρύπα όταν πέθανε.
«Δεν έχουμε δει ποτέ κάτι τέτοιο», λέει ο αστρονόμος Alex Ji του Πανεπιστημίου του Σικάγο και του Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
“Ό,τι κι αν συνέβη τότε, πρέπει να ήταν εκπληκτικό. Ονομάσαμε [τον πρόγονο των σουπερνόβα] το “Αστέρι Μπαρμπενχάιμερ” για τη θεαματική πυρηνοσύνθεσή του.”
Η παραγωγή των περισσότερων στοιχείων στο Σύμπαν είναι θέμα των αστεριών, όπως αναφέρουν οι επιστήμονες. Σύμφωνα λοιπόν με τους επιστήμονες, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν τα πάντα κρύωσαν αρκετά ώστε να σχηματιστούν άτομα, ο χώρος γέμισε με μια σούπα κυρίως υδρογόνου και λίγο ήλιο. Αυτό είναι το υλικό από το οποίο γεννήθηκαν τα πρώτα αστέρια.
Αλλά τα αστέρια είναι βασικά εργοστάσια στοιχείων, με πολλές διαφορετικές μεθόδους δημιουργίας νέων υλικών σε μια διαδικασία γνωστή ως πυρηνοσύνθεση. Τροφοδοτούνται από τη διαδικασία σύντηξης που λαμβάνει χώρα στους πυρήνες τους, συνθλίβοντας τα άτομα μαζί για να σχηματίσουν βαρύτερα στοιχεία.
Ωστόσο, αυτό σταματά στο σίδηρο. Η σύντηξη του σιδήρου σε κάτι βαρύτερο καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από ό,τι δημιουργεί, οπότε το παιχνίδι έχει τελειώσει για το αστέρι.
Καθώς το αστέρι εκρήγνυται, δημιουργούνται βαρύτερα στοιχεία στο εξαιρετικά ενεργητικό περιβάλλον του σουπερνόβα. Εκτός από τα προϊόντα της σύντηξης, αυτά τα στοιχεία εκτοξεύονται στο διάστημα, όπου ενσωματώνονται στις επόμενες γενιές άστρων.
Οι χημικές αφθονίες στα αστέρια μπορούν να μας πουν πολλά για τη δική τους ιστορία. Τα αστέρια που γεννήθηκαν πιο πρόσφατα, για παράδειγμα, έχουν υψηλότερη αφθονία στοιχείων βαρύτερων από το ήλιο, το οποίο είναι ένα εύχρηστο εργαλείο για να πούμε την ηλικία ενός αστεριού. Και τα διαφορετικά στοιχεία μπορούν να μας πουν για τα αστέρια που ήρθαν πριν – αυτά στα οποία σφυρηλατήθηκαν αρχικά τα βαρύτερα στοιχεία.
Το J0931+0038 είναι ένας αστέρι, κόκκινος γίγαντας χαμηλής μάζας, που κρέμεται στην κατά προσέγγιση σφαιρική περιοχή του διαστήματος που περικλείει τον δίσκο του Γαλαξία, γνωστό ως γαλαξιακό φωτοστέφανο. Πολλά πολύ παλιά, παράξενα αστέρια μπορούν να βρεθούν στο γαλαξιακό φωτοστέφανο, έτσι οι αστρονόμοι συχνά αναζητούν εκεί στοιχεία για το πρώιμο Σύμπαν.
Το J0931+0038 καταγράφηκε για πρώτη φορά από το SDSS το 1999, αλλά όχι έγχρωμο. Μόλις το 2019, μια παρακολούθηση κατέλαβε όλο το φάσμα του φωτός από το αστέρι – το κλειδί για τον προσδιορισμό της χημικής του σύνθεσης, καθώς διαφορετικά στοιχεία απορροφούν και εκπέμπουν ξανά φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος.
Το φάσμα του J0931+0038 αποκάλυψε μια χημική σύνθεση που δεν μοιάζει με οτιδήποτε έχουν ξαναδεί. Ήταν εκπληκτικά χαμηλό σε στοιχεία με περιττούς αριθμούς στον περιοδικό πίνακα, όπως το νάτριο και το αλουμίνιο, αλλά πλούσιο σε στοιχεία κοντά στο σίδηρο, όπως το νικέλιο και ο ψευδάργυρος. Και η αφθονία των στοιχείων βαρύτερων από τον σίδηρο, όπως το στρόντιο και το παλλάδιο, ήταν πολύ υψηλότερες από ό,τι θα έπρεπε.
«Μερικές φορές βλέπουμε ένα από αυτά τα χαρακτηριστικά κάθε φορά, αλλά δεν τα έχουμε ξαναδεί όλα στο ίδιο αστέρι», λέει η αστρονόμος Τζένιφερ Τζόνσον από το Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Η ομάδα ανακάλυψε ότι η πλειονότητα των μετάλλων που βρέθηκαν στο J0931+0038 πρέπει να ήταν από μια μοναδική, εξαιρετικά φτωχή σε μέταλλα νουκλεοσυνθετική πηγή: ένα αστέρι 50 έως 80 φορές τη μάζα του Ήλιου που εξερράγη, πέταξε το εσωτερικό του στο διάστημα και άφησε πίσω του ένα σύννεφο υλικού από το οποίο γεννήθηκε το J0931+0038.
Το γεγονός ότι ένα τόσο τεράστιο αστέρι αναμένεται να καταρρεύσει βαρυτικά προς τα μέσα αντί να εκραγεί προς τα έξω είναι μόνο ένα μέρος του προβλήματος.
“Παραδόξως, κανένα υπάρχον μοντέλο σχηματισμού στοιχείων δεν μπορεί να εξηγήσει αυτό που βλέπουμε“, λέει η αστρονόμος Sanjana Curtis από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, που ήταν συνεπικεφαλής της έρευνας. «Δεν είναι απλώς «ωχ, μπορείτε να τροποποιήσετε κάτι εδώ και εκεί και θα λειτουργήσει – όλο το μοτίβο των στοιχείων μοιάζει σχεδόν αυτοαντιφατικό».
Είναι ένας γρίφος που, μέχρι στιγμής, δεν έχει απάντηση. Μόνο η εύρεση περισσότερων τέτοιων περίεργων σφαιρών και η μοντελοποίηση του σχηματισμού τους, θα αποκαλύψει πώς το αστέρι του «Barbenheimer» έζησε, πέθανε και άφησε τα δακτυλικά του αποτυπώματα πίσω του για να μας προβληματίσει πολλούς αιώνες αργότερα.
Η έρευνα της ομάδας έχει γίνει αποδεκτή στο The Astrophysical Journal Letters και είναι διαθέσιμη στο arXiv.
(photo: pixabay)
