Narodziny gwiazdy a potencjał powstawania życia

Obłok pyłowy L183 zidentyfikowany jako obszar narodzin przyszłych układów planetarnych. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Observatoire de Paris/CNRS
Obłok pyłowy L183 zidentyfikowany jako obszar narodzin przyszłych układów planetarnych. Źródło: NASA/JPL-Caltech/Observatoire de Paris/CNRS

Nasz Układ Słoneczny rozpoczął swoje życie jako obłok pyłu i gazu. Z czasem grawitacja powoli zaczęła przyciągać niewielkie drobiny ku sobie prowadząc do powstania Słońca i planet jakie znamy dzisiaj. Choć nie wszystkie układy są przyjazne życiu, astronomowie chcą zrozumieć w jaki sposób takie układy powstają.

Wyzwaniem w tego typu badaniach jest nieprzezroczystość obłoku pyłowego w zakresie optycznym (widocznym dla ludzkiego oka). Dlatego też astronomowie eksperymentują z innymi zakresami promieniowania, takimi jak podczerwień, dzięki czemu mogą łatwiej zajrzeć wgłąb tych gęstych obłoków pyłu, w miejsca, w których powstają młode gwiazdy.

Niedawno astronomowie wykorzystujący dane zebrane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzer – silnego obserwatorium kosmicznego wysłanego w przestrzeń kosmiczną w 2003 roku do obserwowania Wszechświata w podczerwieni – przyjrzeli się obłokowi molekularnemu o nazwie L183, znajdującemu się około 360 lat od Ziemi w Gwiazdozbiorze Węża. Ich celem było zbadanie w jaki sposób rozpraszanie promieniowania wpływa na obraz obłoku w średniej podczerwieni (na długości fali równej 8 mikronów). Docelowo astronomowie mają nadzieję wykorzystać te dane do dokładniejszego zbadania obłoków.

„Jedną z rzeczy, które musimy zbadać jest oszacowanie masy znajdującej się w centrum obłoku, która jest gotowa do zapadnięcia się w gwiazdę,” mówi współautor opracowania Laurent Pagani, badacz w National Center for Scientific Research (CNRS) w Paryżu.

Badaniami kierowała jego była doktorantka Charlene Lefevre. Ich praca została niedawno opublikowana w periodyku Astronomy and Astrophysics.

Zdjęcie przedstawia jeden z najsłynniejszych obłoków pyłowych w naszej Galaktyce. Zdjęcie w podczerwieni wykonane zostało za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a w 2013 roku. Źródło: NASA/ESA/Hubble Heritage Team
Zdjęcie przedstawia jeden z najsłynniejszych obłoków pyłowych w naszej Galaktyce. Zdjęcie w podczerwieni wykonane zostało za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w 2013 roku. Źródło: NASA/ESA/Hubble Heritage Team

Obłoki pyłowe bardzo ciężko dostrzec, nie tylko przez sam pył, lecz także ze względu na fakt, że obecne w nich gazy nie są zbyt dobrze widoczne w podczerwieni. Obłoki składają się głównie z wodoru i helu, które nie emitują promieniowania w podczerwieni i zakresie milimetrowym. Te dwa pierwiastki odpowiadają za 98 procent masy obłoku, co oznacza, że jego znaczna większość broni się przed jakimkolwiek pomiarem.

Aby ominąć ten problem astronomowie wykorzystują np. sam pył. Pył stanowi około 1 procenta masy obłoku, jednak najlepiej się go mierzy na krawędzi obłoki. Obfitość pyłu może być oszacowana dzięki ekstynkcji promieniowania gwiazd. Skoro możemy także mierzyć ilość wodoru molekularnego poprzez  absorpcję w zakresie ultrafioletowym na krawędzi obłoku, obfitość pyłu szacowana jest w odniesieniu do wodoru cząsteczkowego. Po skalibrowaniu, mierzona jest masa pyłu w całym obłoku, a to z kolei pozwala na oszacowanie ilości wodoru cząsteczkowego i masy całego obłoku.

W ramach tego projektu Pagani wraz ze swoim zespołem starał się zmierzyć ilość absorpcji pyłu w obłoku L183 na długości 8 mikronów. Stosunkowo łatwo znaleźć źródło promieniowania w tym zakresie w naszej galaktyce. Na swój sposób ta długość fali jest potencjalnym narzędziem do pomiarów różnych obłoków w naszej galaktyce. Mierząc poziom absorpcji naukowcy mogą oszacować ile światła przedostaje się z przodu obłoku do jego tyłu – innymi słowy, o ile osłabiane jest światło przenikające zza obłoku.

Wykonując tego typu badania astronomowie mają nadzieję uzyskać lepszy wgląd w procesy formowania młodych gwiazd. Inne, niezwiązane z tymi zespoły badają gdzie w młodych układach planetarnych znajdują się pierwiastki – włącznie z tymi łączącymi się w cząsteczki związane z życiem, np. H20.

2-astarsbirthh
W powyższym obłoku pyłu i gazu powstają młode gwiazdy. Zdjęcie wykonane w 2010 roku za pomocą Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Stosowana przez naukowców metoda wydaje się działać, jednak ma swoje ograniczenia. Różne typy obłoków pyłowych są raz mniej raz bardziej czułe na różne długości fal elektromagnetycznych, przez co trudno jest dokładniej zajrzeć w te obłoki.

„Oprócz absorpcji mamy wszak do czynienia jeszcze z rozpraszaniem [w L183], a to rozpraszanie zmniejsza kontrast,” mówi Pagani. „Obserwujemy promieniowanie ulegające absorpcji przez pył, jednak ten sam pył także emituje lub rozprasza promieniowanie w kierunku obserwatora. Przez to obraz wygląda mniej wyraźnie niż w rzeczywistości.”

Lefevre była w stanie wykorzystać model rozpraszania na 8 mikronach do ujednolicenia innych obserwacji tego obłoku. Niemniej jednak, gdyby spróbowała obserwować na innych długościach fali – np. 100 czy 200 mikronów – ujrzałaby zupełnie inny obraz jeżeli chodzi o absorpcję.  Możliwe, że na niektóre pomiary miał wpływ lód znajdujący się na powierzchni ziaren pyłu, który nie został uwzględniony w modelu.

Źródło: Astrobio.net

Komentarze

comments