Μεγάλα Μοριακά Νέφη: Οι Κούνιες των Άστρων στο Πρώιμο Σύμπαν

Τα άστρα γεννιούνται μέσα σε γιγαντιαία μοριακά νέφη (GMCs), τεράστια σύννεφα κυρίως υδρογόνου που εκτείνονται σε δεκάδες έτη φωτός. Αυτά τα "αστρικά φυτώρια" μπορούν να δημιουργήσουν χιλιάδες άστρα. Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει αυτές τις περιοχές στον Γαλαξία μας και στα Μαγγελανικά Νέφη, παρακολουθώντας τη γέννηση των άστρων.

Ωστόσο, το Σύμπαν είναι ηλικίας άνω των 13 δισεκατομμυρίων ετών και σχηματίζει άστρα σχεδόν όλο αυτό το διάστημα. Το πρώιμο Σύμπαν διέφερε σημαντικά από το σημερινό. Ήταν η διαδικασία σχηματισμού των άστρων διαφορετική τότε;

Μία από τις κύριες διαφορές μεταξύ του πρώιμου και του σύγχρονου Σύμπαντος είναι η μεταλλικότητα. Τα στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο, που ονομάζονται "μέταλλα" στην αστρονομία, δεν υπήρχαν στο πολύ πρώιμο Σύμπαν. Μόνο μετά τον σχηματισμό και τον θάνατο των μαζικών άστρων αυξήθηκε η μεταλλικότητα του Σύμπαντος. Η μεταλλικότητα επηρεάζει πολλές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού των άστρων, καθώς τα μέταλλα βοηθούν στην ψύξη των νεφών αερίου και σκόνης, επιτρέποντάς τους να καταρρεύσουν και να σχηματίσουν άστρα.

Οι επιστήμονες γνωρίζουν πολλά για τη διαδικασία σχηματισμού των άστρων, αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά αναπάντητα ερωτήματα. Ένα από αυτά αφορά τον σχηματισμό των άστρων στο πρώιμο, χαμηλής μεταλλικότητας Σύμπαν. Πόσο διαφορετική ήταν η διαδικασία σχηματισμού των άστρων πριν από δισεκατομμύρια χρόνια;

"Δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε πίσω στον χρόνο για να μελετήσουμε τον σχηματισμό των άστρων στο πρώιμο Σύμπαν, αλλά μπορούμε να παρατηρήσουμε περιοχές του Σύμπαντος με περιβάλλοντα παρόμοια με εκείνα του πρώιμου Σύμπαντος," αναφέρει ο Kazuki Tokuda, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Kyushu της Ιαπωνίας.

Μία από αυτές τις περιοχές είναι το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου (SMC), ένας νάνος γαλαξίας κοντά στον Γαλαξία μας. Το SMC έχει πολύ χαμηλότερη μεταλλικότητα από τον Γαλαξία μας, περιέχοντας μόνο περίπου το ένα πέμπτο των μετάλλων. Αυτό το καθιστά ανάλογο με το πρώιμο Σύμπαν πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια.

Στον Γαλαξία μας, τα μοριακά νέφη που σχηματίζουν άστρα τείνουν να έχουν νηματοειδή δομή. Οι αστρονόμοι αναρωτιούνται αν αυτές οι νηματοειδείς δομές είναι ένα καθολικό χαρακτηριστικό σε όλη την κοσμική ιστορία. Για να ελέγξουν αν αυτές οι δομές είναι καθολικές, είναι κρίσιμο να μελετήσουμε περιβάλλοντα χαμηλής μεταλλικότητας εντός της Τοπικής Ομάδας, εξηγούν οι συγγραφείς της μελέτης. Ωστόσο, η αναζήτηση αυτών των νηματοειδών χαρακτηριστικών στο SMC ήταν δύσκολη λόγω της ανεπαρκούς χωρικής ανάλυσης πολλών παρατηρητηρίων.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) για να εξετάσουν το SMC και να δουν αν διαθέτει τις ίδιες νηματοειδείς δομές σχηματισμού άστρων. Συγκέντρωσαν και ανέλυσαν δεδομένα από 17 μοριακά νέφη. "Το καθένα από αυτά τα μοριακά νέφη είχε αναπτυσσόμενα βρεφικά άστρα με μάζα 20 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου μας," αναφέρει ο Tokuda. "Διαπιστώσαμε ότι περίπου το 60% των μοριακών νεφών που παρατηρήσαμε είχαν νηματοειδή δομή με πλάτος περίπου 0,3 ετών φωτός, αλλά το υπόλοιπο 40% είχε 'αφράτο' σχήμα. Επιπλέον, η θερμοκρασία μέσα στα νηματοειδή μοριακά νέφη ήταν υψηλότερη από αυτή των αφράτων μοριακών νεφών."

Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα αφράτα μοριακά νέφη μπορεί να ήταν κοινά στο πρώιμο Σύμπαν και έπαιξαν σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό των πρώτων άστρων. Η κατανόηση αυτών των διαφορών στη δομή και τη θερμοκρασία των μοριακών νεφών μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πώς σχηματίστηκαν τα άστρα σε διαφορετικές κοσμικές εποχές.

Η μελέτη αυτή δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal με τίτλο "ALMA 0.1 pc View of Molecular Clouds Associated with High-mass Protostellar Systems in the Small Magellanic Cloud: Are Low