Το στερεό διοξείδιο του άνθρακα, γνωστό ως ξηρός πάγος, σχηματίζεται υπό εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες και εντοπίζεται συνήθως σε προστατευμένες περιοχές του διαστήματος, προσκολλημένο σε μικροσκοπικά σωματίδια σκόνης.

Μαζί με τον παγωμένο νερό, παίζει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία νέων μορίων και στην εξέλιξη της ύλης ανάμεσα στα αστέρια.

Μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics κατέγραψε την παρουσία ξηρού πάγου στο πλανητικό νέφος NGC 6302, γνωστό και ως «Νέφος της Πεταλούδας» λόγω του χαρακτηριστικού σχήματός του, σε απόσταση περίπου 3.400 ετών φωτός από τη Γη.

Η ομάδα επιστημόνων εντόπισε το διοξείδιο του άνθρακα με παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αποδεικνύοντας ότι μπορεί να παραμένει παγωμένο ακόμη και σε ακραία περιβάλλοντα που συνδέονται με τα τελικά στάδια της ζωής ενός αστέρα.

Νέες προοπτικές για τη χημεία των πλανητικών νεφών

Τα πλανητικά νέφη αποτελούνται από αέρια και σκόνη που εκτοξεύονται όταν ένας αστέρας παρόμοιος με τον Ήλιο εξαντλεί τα καύσιμά του. Το υλικό αυτό, φωτιζόμενο από τον καυτό πυρήνα που παραμένει στο κέντρο, δημιουργεί φωτεινές και πολύχρωμες δομές διαφορετικών σχημάτων.

Αν και ονομάζονται πλανητικά, δεν έχουν σχέση με πλανήτες, αλλά αντιπροσωπεύουν ένα από τα τελικά στάδια ζωής ορισμένων αστέρων.

Οι παρατηρήσεις του JWST επέτρεψαν στους επιστήμονες να εντοπίσουν τα χαρακτηριστικά σημάδια ξηρού πάγου στον δακτύλιο σκόνης γύρω από τον κεντρικό αστέρα του NGC 6302.

Αυτή η περιοχή, συνήθως θεωρούμενη πολύ σκληρή για εύθραυστα υλικά λόγω της έντονης υπεριώδους ακτινοβολίας, περιέχει επίσης διοξείδιο του άνθρακα σε μορφή πολύ ψυχρού αερίου, με θερμοκρασίες μεταξύ -253 και -223 °C. Η ανάλυση του φωτός αποκάλυψε διπλό σήμα στην περιοχή όπου ο ξηρός πάγος απορροφά ακτινοβολία, χαρακτηριστικό που θεωρείται σαφής ένδειξη κρυσταλλικού, καθαρού διοξειδίου του άνθρακα.

Η αναλογία αερίου προς ξηρό πάγο στο NGC 6302 είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρείται κοντά σε νεαρά αστέρια, υποδεικνύοντας ότι οι μηχανισμοί σχηματισμού αυτών των πάγων στα πλανητικά νέφη διαφέρουν από αυτούς των πρώιμων σταδίων αστρικής εξέλιξης.

Η παρουσία ξηρού πάγου επιτρέπει τη δημιουργία πιο σύνθετων μορίων ακόμα και υπό ακραίες συνθήκες, αρκεί να υπάρχει προστασία από την ακτινοβολία.

Τεχνικές ανίχνευσης μορίων στο βαθύ διάστημα

Η ανακάλυψη έγινε με όργανο του JWST ικανό να αναλύει το φως σε διάφορες περιοχές του νέφους, συμπεριλαμβανομένων του δακτυλίου σκόνης και περιοχών κοντά στον κεντρικό αστέρα. Με τη βοήθεια προσομοιώσεων, οι επιστήμονες συνέκριναν πώς το διοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με το φως σε διαφορετικές θερμοκρασίες και πυκνότητες.

Εστιάζοντας σε μια συγκεκριμένη ζώνη υπέρυθρου φωτός, όπου το διοξείδιο αφήνει μοναδικό αποτύπωμα όταν είναι σε μορφή πάγου, μπόρεσαν να μετρήσουν θερμοκρασία, ποσότητα και κίνηση του υλικού με ακρίβεια.

Απομονώνοντας πρώτα το σήμα από το αέριο διοξείδιο, εντόπισαν το ασθενέστερο, πιο σύνθετο αποτύπωμα του ξηρού πάγου σε συνδυασμό με άλλες ουσίες στη σκόνη του διαστήματος. Η σύγκριση με δεδομένα από εργαστήρια επιβεβαίωσε ότι το σχήμα του σήματος αντιστοιχεί σε καθαρό ξηρό πάγο ή ξηρό πάγο μικτών μορίων σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

Επιπτώσεις για τη χημική εξέλιξη στο διάστημα

Η παρουσία ξηρού πάγου σε πλανητικό νέφος αποτελεί σημαντική πρόοδο, καθώς μέχρι τώρα είχε επιβεβαιωθεί μόνο η ύπαρξη πιο ανθεκτικών πάγων, όπως ο παγωμένος νερό.

Η ύπαρξή του υποδηλώνει πολύ ψυχρές και προστατευμένες περιοχές μέσα στα νέφη, όπου μπορούν να σχηματιστούν σύνθετα οργανικά μόρια, όπως το μυρμηκικό οξύ και η γλυκολαλδεΰδη, βασικά δομικά στοιχεία της χημείας της ζωής.

Όταν η ακτινοβολία θερμαίνει αυτούς τους πάγους και τους μετατρέπει σε αέριο, τα μόρια απελευθερώνονται και σταδιακά ενσωματώνονται σε νέα αστέρια και πλανήτες.

Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι τα μοντέλα που περιγράφουν τη χημεία αυτών των νεφών πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη δημιουργία και μετατροπή των πάγων για να κατανοηθεί καλύτερα η παραγωγή και διανομή μορίων στο διάστημα.

Μελλοντικές παρατηρήσεις με άλλα όργανα του JWST θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό της ποικιλίας των πάγων στο NGC 6302, όπως νερό, μονοξείδιο του άνθρακα, μεθανόλη και αμμωνία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τη σχέση τους με τη δημιουργία και καταστροφή μορίων στο διάστημα.

Αυτό το εύρημα ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση της χημικής εξέλιξης των πλανητικών νεφών και της σύνθετης χημείας που μπορεί να οδηγεί στη δημιουργία συστατικών ζωής πέρα από τη Γη.

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ:

Κρήτη: Απολογούνται για τον ομαδικό βιασμό της ανήλικης - Ξεσπούν οι συγγενείς τους

Φλέγεται για 17η ημέρα η Μέση Ανατολή - Συνεχίζονται οι εκατέρωθεν επιθέσεις

«Πρεμιέρα» για τις φορολογικές δηλώσεις - Ποιοι κωδικοί μειώνουν το φόρο