Είναι τόσο παλιός σχεδόν όσο και το ίδιο το σύμπαν

Ο πιο πρόσφατος διαστρικός επισκέπτης που ανακαλύφθηκε στο ηλιακό μας σύστημα γεννήθηκε σε μια περιοχή του σύμπαντος εντελώς διαφορετική από την δική μας γειτονιά. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, δημιουργήθηκε πολύ πριν σχηματιστεί το ηλιακό σύστημα, στα πρώτα στάδια της κοσμικής ιστορίας.

Ο 3I/ATLAS εντοπίστηκε το 2025 και είναι ο τρίτος διαστρικός κομήτης που οι αστρονόμοι έχουν αναγνωρίσει να διασχίζει το ηλιακό μας σύστημα, μετά τους 1I/ʻOumuamua και 2I/Borisov. Έκτοτε, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το επίγειο παρατηρητήριο Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) στη Χιλή για να μελετήσουν τα αέρια που εκτοξεύονταν από τον 3I/ATLAS, καθώς η θερμότητα του Ήλιου εξαέρωνε τα παγωμένα εσωτερικά του στρώματα. Τα χημικά ισότοπα που περιέχονται σε αυτά τα αέρια αποκαλύπτουν στοιχεία για το ασαφές παρελθόν του κομήτη. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature [και προδημοσιεύθηκε τον Μάρτιο με τίτλο «Isotopic Evidence for a Cold and Distant Origin of the Interstellar Object 3I/ATLAS«] συμβάλλει περαιτέρω στην κατανόηση της προέλευσής του.

Σχεδόν όλοι έχουν ακούσει την μέθοδο ραδιοχρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα-14. Πρόκειται για μια μέθοδο που προσδιορίζει την ηλικία ενός αντικειμένου από οργανικό υλικό μετρώντας τον λόγο των ισοτόπων του άνθρακα ¹⁴C προς ¹²C. Εκείνο που δεν είναι ευρέως γνωστό είναι ότι ο άνθρακας χρησιμοποιείται και στην λεγόμενη πυρηνική κοσμοχρονολόγηση.

Άνθρακας-13, όχι Άνθρακας-14

Όταν οι αστροφυσικοί θέλουν να χρονολογήσουν αστρονομικά αντικείμενα, π.χ. διαστρικούς κομήτες ή πανάρχαια άστρα ηλικίας δισεκατομμυρίων ετών, εφαρμόζεται μια διαφορετική μέθοδος, η οποία μελετά τον λόγο δύο σταθερών ισοτόπων: του ¹²C προς τον ¹³C. Αυτή η μέθοδος δεν βασίζεται στη ραδιενεργή διάσπαση, αλλά στην γαλαξιακή πυρηνοσύνθεση^(*).
Στα πρώτα λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη δημιουργήθηκαν κυρίως υδρογόνο και ήλιο και ελάχιστες ποσότητες βαρύτερων στοιχείων όπως ο άνθρακας. Στην ουσία μετά δεν υπήρχε άνθρακας. Στο εσωτερικό των πρώτων γιγαντιαίων άστρων που σχηματίστηκαν στο σύμπαν, δημιουργήθηκαν μεγάλες ποσότητες άνθρακα-12. Ο άνθρακας-13 είναι ένα «δευτερογενές» προίόν. Για να παραχθεί, πρέπει ένα άστρο όπως ο δικός μας Ήλιος να σχηματιστεί περιέχοντας ήδη τον ¹²C που προέκυψε από τα άστρα των προηγούμενων γενεών. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, το άστρο μετατρέπει ένα μέρος αυτού του ¹²C σε ¹³C μέσω διαδοχικών πυρηνικών αντιδράσεων (κύκλος CNO).

Καθώς περνούν δισεκατομμύρια χρόνια, ολοένα και περισσότερα άστρα ζουν και πεθαίνουν, και η συνολική ποσότητα του ¹³C στους γαλαξίες του σύμπαντος αυξάνεται συνεχώς σε σχέση με τον ¹²C. Έτσι, αν οι αστρονόμοι μελετώντας ένα αστρονομικό σώμα βρουν ότι έχει εξαιρετικά μικρή αναλογία ¹²C/¹³C, καταλαβαίνουν ότι το υλικό του δημιουργήθηκε πριν από πολλά δισεκατομμύρια χρόνια, όταν δεν είχαν παραχθεί μεγάλες ποσότητες ¹³C.

Χρησιμοποιώντας τα ισότοπα του άνθρακα για να εκτιμήσουν την ηλικία του κομήτη, οι συγγραφείς της προαναφερθείσας μελέτης θεωρούν ότι ο 3I/ATLAS μπορεί να είναι ακόμη αρχαιότερος από ό,τι είχαν δείξει οι προηγούμενες εκτιμήσεις: ίσως να έχει ηλικία έως και 12 δισεκατομμύρια έτη. Πρόκειται για ηλικία πολύ μεγαλύτερη από εκείνη του ηλιακού μας συστήματος, που είναι περίπου 4,5 δισεκατομμυρίων ετών, και μόλις λιγότερο από δύο δισεκατομμύρια χρόνια νεότερη από το ίδιο το σύμπαν. Το δεδομένο αυτό προκύπτει από τον μετρηθέντα λόγο των ισοτόπων του άνθρακα (¹²C/¹³C)~123 έως 191. Ο αντίστοιχος λόγος για τους κομήτες του ηλιακού μας συστήματος (ζώνη Kuiper και νέφος Oort), αλλά και στη Γη, είναι πολύ μικρότερος (¹²C/¹³C)~89.

Η μελέτη δείχνει επίσης ότι ο 3I/ATLAS προέρχεται από μια πολύ ψυχρότερη περιοχή του δικού του εξωπλανητικού συστήματος σε σύγκριση με οποιονδήποτε κομήτη έχουμε παρατηρήσει στο ηλιακό μας σύστημα. Ο κομήτης περιέχει πολύ μεγαλύτερες ποσότητες δευτερίου (ισότοπο του υδρογόνου του οποίου ο πυρήνας περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο), σε σχέση με οποιοδήποτε γνωστό διαστημικό αντικείμενο του ηλιακού μας συστήματος: (²H/¹H)~9.5×10^-3. Ο αντίστοιχος λόγος για τους κομήτες του ηλιακού συστήματος είναι περίπου 1,5×10^-4 έως 5,3×10^-4. Η μεγαλύτερη ποσότητα δευτερίου συνήθως δείχνει σχηματισμό σε εξαιρετικά ψυχρά περιβάλλοντα. Το εύρημα συμφωνεί με άλλες πρόσφατες έρευνες και οι αστρονόμοι αρχίζουν όλο και περισσότερο να υποθέτουν ότι ίσως το δικό μας ηλιακό σύστημα αποτελεί την εξαίρεση και όχι τον κανόνα. Οι κομήτες που μελετούμε εδώ και αιώνες μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από τους περισσότερους κομήτες που υπάρχουν στο σύμπαν.

Χάρη στα προηγμένα τηλεσκόπια όπως το ALMA και το JWST κατέστη δυνατός ο εντοπισμός αυτών των τριών πρώτων διαστρικών αντικειμένων. Και καθώς το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin στη Χιλή ξεκινά τώρα μια δεκαετή χαρτογράφηση του ουρανού, οι επιστήμονες αναμένουν ότι θα ακολουθήσουν πολλές ακόμη παρόμοιες ανακαλύψεις, εξίσου συναρπαστικές με τον 3I/ATLAS. Αυτοί οι περιπλανώμενοι διαστημικοί βράχοι ίσως σύντομα μας αποκαλύψουν πολύ περισσότερα για το τι υπάρχει στα πιο απομακρυσμένα όρια του σύμπαντος, ίσως και το πόσο παράξενοι είμαστε τελικά εμείς οι ίδιοι.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Interstellar Comet 3I/ATLAS is almost as old as the universe itself – https://www.scientificamerican.com/article/interstellar-comet-3i-atlas-is-almost-as-old-as-the-universe-itself/

(*) Εκτός από τα ισότοπα του άνθρακα χρησιμοποιούνται και άλλα ισότοπα π.χ. του οξυγόνου και του αζώτου

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: 3I/ATLAS, ΚΟΜΗΤΕΣ, PHYSICS