James Webb / Ανίχνευσε μυστηριώδη λάμψη στο απόλυτο σκότος – Τα τέσσερα σενάρια

Ένα ανεξήγητο φωτεινό σήμα σε μια περιοχή του Διαστήματος όπου κανένα τηλεσκόπιο δεν έχει καταφέρει να διακρίνει την πηγή του εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.

 

Η ανακάλυψη προκαλεί ιδιαίτερο ενδιαφέρον στους αστρονόμους, καθώς η ασυνήθιστη εκπομπή καταγράφηκε επανειλημμένα, αλλά δεν ταιριάζει απόλυτα με κανένα από τα τέσσερα επικρατέστερα επιστημονικά σενάρια για την προέλευσή της.

 

Το παράξενο φαινόμενο εντοπίστηκε στον νότιο αστερισμό της Καμίνου (Fornax), σε μια μικροσκοπική περιοχή του ουρανού που συγκαταλέγεται στις πιο λεπτομερώς μελετημένες από τους αστρονόμους.

 

Πρόκειται για τμήμα του περίφημου Hubble Ultra Deep Field, ενός πεδίου στο οποίο το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είχε αφιερώσει περισσότερες από 270 ώρες παρατηρήσεων, αποκαλύπτοντας σχεδόν 10.000 γαλαξίες σε τεράστιες κοσμικές αποστάσεις.

 

Όταν το James Webb άρχισε να εξερευνά την ίδια περιοχή με τα προηγμένα υπέρυθρα όργανά του, οι επιστήμονες επιδίωξαν να ανακαλύψουν ακόμη πιο αμυδρά αντικείμενα, που είχαν παραμείνει αόρατα στις προηγούμενες παρατηρήσεις.

 

Αυτό που εντόπισαν, ωστόσο, ήταν κάτι πολύ πιο ασυνήθιστο.

 

Ένα σήμα που εμφανίστηκε δύο φορές μέσα σε 88 ημέρες

 

Η ερευνητική ομάδα του αστροφυσικού Μέισον Χάμπερτι, από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, αποφάσισε να αξιοποιήσει τον φασματογράφο εγγύς υπερύθρου NIRSpec του James Webb με έναν διαφορετικό τρόπο.

 

Αντί να στρέψει το όργανο αποκλειστικά προς ήδη γνωστούς γαλαξίες, άνοιξε σχεδόν όλα τα μικροσκοπικά διαφράγματά του, αποκλείοντας μόνο τις γνωστές πηγές φωτός που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις μετρήσεις.

 

Στόχος ήταν να αναζητηθούν χαρακτηριστικές γραμμές εκπομπής φωτός, οι οποίες ενδέχεται να προδίδουν την παρουσία ουράνιων αντικειμένων που δεν διακρίνονται στις συμβατικές εικόνες.

 

Οι παρατηρήσεις πραγματοποιήθηκαν τον Αύγουστο και τον Νοέμβριο του 2023, με διαφορά 88 ημερών και από διαφορετικές γωνίες, ώστε να περιοριστεί η πιθανότητα τεχνικών σφαλμάτων.

 

Η μέθοδος απέδωσε: έξι από τις επτά ανιχνεύσεις που πληρούσαν τα αυστηρά κριτήρια των ερευνητών συνδέθηκαν με μακρινούς γαλαξίες.

 

Η έβδομη, όμως, δεν αντιστοιχούσε σε κανένα ορατό αντικείμενο.

 

Το «Hubble Ultra Deep Field».

Η ανεξήγητη εκπομπή στο υπέρυθρο φάσμα

 

Το μυστηριώδες εύρημα ήταν μια ιδιαίτερα φωτεινή γραμμή εκπομπής σε μήκος κύματος περίπου 1,6 μικρομέτρων, στην περιοχή του εγγύς υπερύθρου.

 

Οι γραμμές εκπομπής αποτελούν ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία της αστρονομίας.

 

Μέσω της φασματοσκοπίας, οι επιστήμονες αναλύουν το φως στα επιμέρους μήκη κύματός του και αναζητούν χαρακτηριστικά που αποκαλύπτουν τη χημική σύσταση και τις φυσικές ιδιότητες των ουράνιων σωμάτων.

 

Στη συγκεκριμένη περίπτωση, ωστόσο, εμφανίστηκε μία μόνο έντονη γραμμή, χωρίς τις πρόσθετες ενδείξεις που θα βοηθούσαν στην αναγνώριση της πηγής.

 

Ακόμη πιο παράδοξο είναι ότι στο σημείο όπου καταγράφηκε η εκπομπή δεν είχε εντοπιστεί τίποτα σε προηγούμενες εικόνες του Hubble ή του James Webb.

 

Το σήμα εμφανίστηκε σε τέσσερα σύνολα παρατηρήσεων, σε δύο διαφορετικούς προσανατολισμούς του τηλεσκοπίου, γεγονός που δυσκολεύει την εξήγησή του ως απλού σφάλματος μέτρησης.

 

Επιπλέον, η έντασή του ήταν τέτοια ώστε, εάν η ίδια εκπομπή υπήρχε κατά τις παρατηρήσεις του προγράμματος JADES τον Οκτώβριο του 2022, θα αναμενόταν να είχε καταγραφεί.

 

Αυτό αφήνει ανοιχτό το ενδεχόμενο να πρόκειται για ένα παροδικό αστροφυσικό φαινόμενο, το οποίο εμφανίστηκε αργότερα.

Εικόνα του JWST από τη θέση της μυστηριώδους γραμμής εκπομπής. Τα χρωματιστά ορθογώνια δείχνουν τις θέσεις των κλείστρων του φασματογράφου κατά τη διάρκεια τεσσάρων σειρών παρατηρήσεων, ενώ οι ροζ κύκλοι επισημαίνουν τρεις κοντινούς γαλαξίες. Στο κέντρο των ορθογωνίων, όπου ανιχνεύθηκε η γραμμή εκπομπής, δεν είναι ορατή καμία πηγή.

Από μια έκρηξη άστρου έως μια μαύρη τρύπα – Οι τέσσερις εξηγήσεις

 

Οι επιστήμονες εξετάζουν τέσσερις βασικές πιθανότητες, χωρίς μέχρι στιγμής να έχουν καταλήξει σε ασφαλές συμπέρασμα.

 

Η πρώτη αφορά έναν εξαιρετικά μακρινό γαλαξία από τα πρώτα στάδια της ιστορίας του Σύμπαντος. Ωστόσο, μια τέτοια ερμηνεία δημιουργεί ερωτήματα για το πώς το συγκεκριμένο φως θα μπορούσε να διαπεράσει το ουδέτερο υδρογόνο που υπήρχε εκείνη την εποχή.

 

Μια δεύτερη πιθανότητα είναι η εκπομπή να προέρχεται από έναν πιο κοντινό γαλαξία. Σε αυτή την περίπτωση, όμως, οι αστρονόμοι θα περίμεναν να ανιχνεύσουν και άλλες χαρακτηριστικές φασματικές γραμμές.

 

Το τρίτο σενάριο συνδέεται με την έκρηξη ενός άστρου ως υπερκαινοφανούς, γνωστού ως σουπερνόβα. Και αυτή η εξήγηση παρουσιάζει δυσκολίες, καθώς δεν εντοπίστηκαν πρόσθετα φασματικά χαρακτηριστικά που θα αναμένονταν από ένα τέτοιο γεγονός.

 

Τέλος, εξετάζεται το ενδεχόμενο μια μαύρη τρύπα να διέλυσε ένα άστρο, προκαλώντας μια ισχυρή αλλά παροδική εκπομπή φωτός.

 

Παρότι ένα τέτοιο φαινόμενο θα μπορούσε να εξηγήσει ορισμένα από τα χαρακτηριστικά της ανίχνευσης, τα διαθέσιμα στοιχεία δεν επαρκούν για να επιβεβαιωθεί.

 

Γιατί οι αστρονόμοι δεν μπορούν ακόμη να προσδιορίσουν την απόστασή του

 

Ένα από τα βασικότερα εμπόδια στην ερμηνεία του σήματος είναι η απουσία περισσότερων φασματικών γραμμών.

 

Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, το φως που ταξιδεύει σε μεγάλες αποστάσεις μετατοπίζεται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος, ένα φαινόμενο γνωστό ως ερυθρομετατόπιση.

 

Για να υπολογίσουν με ακρίβεια την απόσταση ενός αντικειμένου, οι αστρονόμοι χρειάζονται συνήθως αρκετά αναγνωρίσιμα χαρακτηριστικά στο φάσμα του.

 

Μια μεμονωμένη γραμμή μπορεί να αντιστοιχεί σε διαφορετικές φυσικές διεργασίες και, συνεπώς, σε πολύ διαφορετικές αποστάσεις.

 

Έτσι, δεν είναι ακόμη γνωστό εάν η μυστηριώδης εκπομπή προέρχεται από τα βάθη του πρώιμου Σύμπαντος ή από κάποιο συγκριτικά κοντινότερο φαινόμενο.

 

«Αυτό το αντικείμενο είναι εξαιρετικά ασυνήθιστο και μας επιτρέπει να διερευνήσουμε ακραίες φυσικές συνθήκες», σημειώνουν οι ερευνητές.

 

Όπως επισημαίνουν, «οι συμπληρωματικές παρατηρήσεις είναι απαραίτητες για να επιβεβαιωθεί η ερυθρομετατόπιση και να προσδιοριστεί η φυσική προέλευση της εκπομπής».

 

Η επιστημονική ομάδα εκτιμά ότι βαθύτερες και πιο ευαίσθητες φασματοσκοπικές παρατηρήσεις ενδέχεται να αποκαλύψουν πρόσθετες γραμμές εκπομπής, επιτρέποντας την ταυτοποίηση της πηγής.

 

Προς το παρόν, η ανακάλυψη παραμένει ένα ανοιχτό αστρονομικό αίνιγμα.

 

Δεν αποδεικνύει μεν ότι το σήμα προέρχεται από το «τίποτα», αλλά δείχνει ότι ακόμη και σε περιοχές του ουρανού που έχουν εξεταστεί επί δεκαετίες, το James Webb μπορεί να αποκαλύπτει φαινόμενα που δεν έχουμε καταφέρει ακόμη να εξηγήσουμε.