Τα σουπερνόβα ρυθμίζουν τον Κόσμο!

Εντυπωσιακά ευρήματα και θεωρίες για τον ρόλο των αστρικών εκρήξεων στη γέννηση και στην εξέλιξη του Σύμπαντος

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  16/03/2016 05:00

Από την καταστροφή στη δημιουργία

 

Αίσθηση προκάλεσε η δημοσίευση πριν από λίγες ημέρες του  ισχυρισμού ερευνητών του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν ότι ανακάλυψαν στα απομεινάρια ενός μετεωρίτη ύλη αρχαιότερη από αυτή του ηλιακού μας συστήματος η οποία πιθανώς να αποτελεί και ένα από το υλικά από τα οποία αυτό σχηματίστηκε! Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ύλη αυτή είναι μιας κατηγορίας μικροσωματιδίων που οι επιστήμονες έχουν ονομάσει «προ-ηλιακούς κόκκους».

Οι ερευνητές εικάζουν ότι η ύλη που εντόπισαν, και πιθανώς είναι το δομικό υλικό του ηλιακού μας συστήματος, προέρχεται από μια έκρηξη σουπερνόβα. Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές αναφέρουν ότι επρόκειτο για μια έκρηξη που συνέβη σε ένα δυαδικό σύστημα, σε ένα ζεύγος αστέρων δηλαδή. Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες μελετούν συνεχώς εκρήξεις σουπερνόβα έχοντας καταφέρει να συλλέξουν πλήθος στοιχείων για το βιαιότερο και πιο εντυπωσιακό κοσμικό φαινόμενο. Ας ρίξουμε μια ματιά σε ορισμένες από τις πιο ενδιαφέρουσες σχετικές έρευνες.

Ενα σουπερνόβα γέννησε και το Σύμπαν;

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία η καταστροφή ενός άστρου μέσα στο Σύμπαν οδηγεί στη γέννηση νέων άστρων. Μια ανατρεπτική θεωρία που αναπτύχθηκε πριν από τρία χρόνια αναφέρει ότι και το Σύμπαν είναι ίσως προϊόν της κατάρρευσης ενός άστρου και μάλιστα ενός άστρου τεσσάρων διαστάσεων. Οι επιστήμονες που ανέπτυξαν αυτή τη θεωρία υποστηρίζουν ότι το Σύμπαν δεν είναι τίποτε άλλο από ένα κοσμικό «σκουπίδι» ενός μεγαλύτερου και διαφορετικού σύμπαντος.

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το Σύμπαν (μας) σχηματίστηκε από τα υπολείμματα της ύλης που διασκορπίστηκε όταν ένα άστρο τεσσάρων διαστάσεων του μεγαλύτερου σύμπαντος κατέρρευσε και μετατράπηκε σε μελανή οπή. Ορισμένοι ειδικοί αναφέρουν ότι αυτό το σενάριο μπορεί να δώσει απάντηση στο άλυτο μέχρι στιγμής μυστήριο της ομοιομορφίας του Σύμπαντος.

Την ενδιαφέρουσα, αν μη τι άλλο, θεωρία ανέπτυξαν επιστήμονες του Περιμετρικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Γουότερλου στον Καναδά. Οπως αναφέρουν, η θεωρία τους βασίστηκε σε μια ιδέα που είχε διατυπώσει διεθνής ομάδα επιστημόνων το 2000. Η ιδέα εκείνη ανέφερε ότι το δικό μας τρισδιάστατο σύμπαν είναι μια μεμβράνη που πλέει μέσα σε ένα γιγάντιο τετραδιάστατο σύμπαν. Οι επιστήμονες στον Καναδά προχώρησαν την ιδέα αυτή ένα βήμα περισσότερο.

Σκέφτηκαν ότι αν υπάρχει αυτό το τετραδιάστατο σύμπαν, τότε μέσα σε αυτό θα περιέχονται και τετραδιάστατα άστρα. Η κατάρρευση αυτών των άστρων, όπως συμβαίνει και στο δικό μας Σύμπαν, θα έχει ως συνέπεια την εκδήλωση μιας έκρηξης σουπερνόβα. Μια έκρηξη σουπερνόβα έχει ως αποτέλεσμα την εκτόξευση της ύλης των εξωτερικών στρωμάτων του άστρου στο διαστημικό κενό και τη μετατροπή των εσωτερικών στρωμάτων σε μια μελανή οπή.

Η υπερσφαίρα

Στο Σύμπαν οι μελανές οπές έχουν τον λεγόμενο «ορίζοντα γεγονότων», ένα «σημείο χωρίς επιστροφή» από όπου τίποτε (ούτε καν το φως) δεν μπορεί να ξεφύγει. Οι μελανές οπές στο Σύμπαν έχουν ένα σφαιρικού σχήματος ορίζοντα γεγονότων. Οι τριών διαστάσεων μαύρες τρύπες του Σύμπαντος δημιουργούν ορίζοντες γεγονότων δύο διαστάσεων.

Η νέα θεωρία αναφέρει ότι σε ένα σύμπαν όπου υπάρχουν μελανές οπές τεσσάρων διαστάσεων ο ορίζοντας γεγονότων τους πιθανώς να είναι ένα αντικείμενο τριών διαστάσεων, μια δομή που οι επιστήμονες ονομάζουν υπερσφαίρα.

Οταν οι ερευνητές πραγματοποίησαν προσομοιώσεις της κατάρρευσης ενός άστρου τεσσάρων διαστάσεων είδαν ότι η ύλη που εκτοξεύεται μπορεί να δημιουργήσει μια μεμβράνη τριών διαστάσεων. Η μεμβράνη αυτή περιβάλλει τον τρισδιάστατο ορίζοντα γεγονότων της μελανής οπής που έχει σχηματιστεί και μάλιστα είναι μια μεμβράνη που διαστέλλεται. Ετσι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι είναι πιθανό το δικό μας σύμπαν να είναι στην πραγματικότητα μια υπερσφαίρα ενός άλλου σύμπαντος.

Σουπερνόβα στον βυθό του Ειρηνικού Ωκεανού!

Εξωγήινη σκόνη που πιστεύεται ότι προέρχεται από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων πριν από εκατομμύρια χρόνια βρέθηκε στον βυθό του Ειρηνικού, μια ανακάλυψη που προσφέρει νέα στοιχεία για τον ρόλο των σουπερνόβα στην παραγωγή των χημικών στοιχείων στα οποία βασίζεται η ζωή.

Στα αρχικά στάδια της εξέλιξής του το Σύμπαν ήταν ένα αχανές σύννεφο υδρογόνου, το οποίο είναι το ελαφρύτερο και απλούστερο χημικό στοιχείο. Σταδιακά το υδρογόνο συμπυκνώθηκε σε νέφη, άναψε και έδωσε τα πρώτα άστρα.
Ολα τα υπόλοιπα στοιχεία του Περιοδικού Πίνακα σχηματίστηκαν από θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στην καρδιά αυτών των άστρων.

Και όταν αυτά πέθαναν, εξερράγησαν σε σουπερνόβα και σκόρπισαν το περιεχόμενό τους στον κόσμο.

Αυτό σημαίνει ότι ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο και τα υπόλοιπα στοιχεία από τα οποία αποτελείται το ανθρώπινο σώμα προήλθαν από άστρα που εξερράγησαν πολύ πριν από τον σχηματισμό της Γης. Οπως λένε συχνά οι αστροφυσικοί, όλοι είμαστε ουσιαστικά παιδιά των άστρων. Αλλά ποιων άστρων; Η νέα μελέτη εξετάζει την ποσότητα βαρέων στοιχείων, όπως το πλουτώνιο και το ουράνιο, που παράγονται από σουπερνόβα - εκρήξεις γερασμένων άστρων συγκεκριμένου μεγέθους.

«Μικρές ποσότητες υλικού από αυτές τις μακρινές εκρήξεις πέφτουν στη Γη καθώς ταξιδεύουν στον Γαλαξία» λέει ο Αντον Ουάλνερ του Αυστραλιανού Εθνικού Πανεπιστημίου, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης στην επιθεώρηση «Nature Communications». «Αναλύσαμε γαλαξιακή σκόνη των τελευταίων 25 εκατομμυρίων ετών, η οποία είχε κατακαθίσει στον ωκεάνιο πυθμένα και διαπιστώσαμε ότι υπάρχουν πολύ λιγότερα βαριά στοιχεία όπως το πλουτώνιο και το ουράνιο από ό,τι περιμέναμε» αναφέρει.

Η μελέτη

Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε δείγματα σε βάθος 10 εκατοστών κάτω από τον πυθμένα σε μια γεωλογικά σταθερή περιοχή του Ειρηνικού Ωκεανού, τα οποία αντιπροσωπεύουν 25 εκατομμύρια χρόνια σταδιακής συσσώρευσης.
Αναζήτησαν το ισότοπο πλουτώνιο-244, το οποίο διασπάται αυθόρμητα με χρόνο ημιζωής 81 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι «το πλουτώνιο-244 που υπήρχε όταν σχηματίστηκε η Γη [...] πριν από τέσσερα και πλέον δισεκατομμύρια χρόνια έχει διασπαστεί» εξηγεί ο Ουάλνερ. «Επομένως, όσο πλουτώνιο-244 βρίσκουμε σήμερα στη Γη πρέπει να δημιουργήθηκε σε εκρήξεις που συνέβησαν πιο πρόσφατα, τα τελευταίες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια».

Η ποσότητα πλουτωνίου-244 που βρέθηκε στον βυθό «ήταν 100 φορές μικρότερη από ό,τι περιμέναμε» αναφέρει ο ερευνητής. «Φαίνεται ότι αυτά τα βαριά στοιχεία μπορεί και να μη δημιουργήθηκαν από στάνταρτ σουπερνόβα. Ισως παράγονται από σπανιότερες και ισχυρότερες εκρήξεις, όπως η συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων».

Οπως φαίνεται, οι αστροφυσικοί θα πρέπει να εξετάσουν άλλα φαινόμενα για να εξηγήσουν την παρουσία αυτών των βαρέων στοιχείων στη Γη.


ΑΝΑΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ ΑΠΟ ΤΟ ΒΗΜΑ 17/3/2016