Τα μισά άστρα του Σύμπαντος είναι ορφανά! Up to Half of the Stars in the Entire Universe Are Lonely Orphans

Νέα μελέτη αναφέρει ότι δισεκατομμύρια άστρα «ζουν» μόνα τους έξω από τους γαλαξίες. Hubble eXtreme Deep Field "XDF" (2012) view - Except for a few stars, every speck of light is an entire galaxy - some as old as 13.2 billion years. Image credit: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team

Αν επιβεβαιωθεί θα πρόκειται για μια από τις πιο εντυπωσιακές κοσμολογικές ανακαλύψεις. Έχει διαπιστωθεί ότι κάποιες κοσμικές αλληλεπιδράσεις μπορούν να εκτρέψουν από την τροχιά τους τα άστρα και να τα υποχρεώσουν να εγκαταλείψουν με μεγάλη ταχύτητα τους μητρικούς τους γαλαξίες. Έχουν εντοπιστεί τέτοια άστρα αλλά τα μέχρι τώρα ευρήματα έδειχναν ότι το φαινόμενο είναι εξαιρετικά σπάνιο ότι τα άστρα που εγκαταλείπουν τους γαλαξίες τους δεν μπορεί να είναι περισσότερα από λίγες δεκάδες. Έχει επίσης παρατηρηθεί το φαινόμενο ομάδες άστρων να χάνουν τον... προσανατολισμό τους κατά τη διάρκεια γαλαξιακών συγκρούσεων και να βγαίνουν από τα σύνορα των γαλαξιών.

Observations from NASA's Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, have shown a surprising surplus of infrared light filling the spaces between galaxies. How did the CIBER team measure this mysterious light? The CIBER data consist of maps of splashy background infrared light, which represent large-scale fluctuations in brightness. By measuring the brightness of these fluctuations, the scientists can estimate the total amount of light. To understand this, imagine trying to estimate the volume of ice in a collection of icebergs dotting a sea. You can't see below the surface, but can look out at the tips of the icebergs. The bigger the tip, the more iceberg that lies hidden underneath. By measuring the overall pattern of iceberg tips, you could figure out the total amount of ice. In this cartoon, the person in green would estimate more ice than the person in magenta, simply by seeing that the surface is rougher in their pond. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Ομάδα επιστημόνων μελετώντας δεδομένα από την αποστολή CIBER αλλά και στοιχεία που έχει συλλέξει το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δισεκατομμύρια άστρα, «τα μισά άστρα του Σύμπαντος» όπως αναφέρουν χαρακτηριστικά, βρίσκονται έξω από τους γαλαξίες έχοντας δημιουργήσει ένα πελώριο ωκεανό... ορφανών άστρων. Η ανακάλυψη εκτός των άλλων προσφέρει μια εξήγηση στο γιατί το σύμπαν είναι πιο φωτεινό από ό,τι νομίζαμε.

Η μελέτη

This is a time-lapse photograph of the Cosmic Infrared Background Experiment (CIBER) rocket launch, taken from NASA's Wallops Flight Facility in Virginia in 2013. The image is from the last of four launches. Image Credit: T. Arai/University of Tokyo

Ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής ειδικούς του Εργαστηρίου Αεριώθησης (JPL) της NASA και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech) μελέτησαν στοιχεία που προέκυψαν από το «πείραμα κοσμικού υπέρυθρου υποβάθρου» (Cosmic Infrared Background Experiment - CIBER), το οποίο έλαβε χώρα μεταξύ 2010 - 2012 με τη βοήθεια ενός πυραύλου που εκτοξεύτηκε πάνω από την ατμόσφαιρα και συνέλεξε με δύο κάμερες όσο περισσότερο υπέρυθρο κοσμικό φως μπορούσε. Στη συνέχεια προχώρησαν σε έλεγχο των ευρημάτων της μελέτης χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer που παρατηρεί την υπέρυθρη ακτινοβολία.

This graphic illustrates how the Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, team measures a diffuse glow of infrared light filling the spaces between galaxies. The glow does not come from any known stars and galaxies; instead, the CIBER data suggest it comes from stars flung out of galaxies. First, sky images are collected via different rocket flights. A small part of a sky image is shown in the left panel. The actual images are 20 times the area of the full moon. This wide field of view is one of the unique aspects of the CIBER experiment. The next step is to remove all the known stars and galaxies (middle panel). After this masking step is performed, the remaining data reveal overall large-scale patterns of light with lumps that are bigger than galaxies themselves (center panel). By smoothing over these data, we can see the large-scale patterns (right panel). The observed patterns ultimately reveal clues to the origin of the mysterious infrared background light. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Τα ευρήματα δείχνουν ότι στο Σύμπαν υπάρχει πολύ περισσότερο υπέρυθρο φως από αυτό που μπορεί να εξηγηθεί από την παρουσία και φωτεινότητα των γαλαξιών. Αυτό σημαίνει ότι το υπόλοιπο φως προέρχεται πιθανώς από μια άλλη πηγή, μεγάλες «στρατιές» των αφανών άστρων που κινούνται ανάμεσα στους γαλαξίες και που όλα μαζί βγάζουν αρκετό φως για να δικαιολογήσουν τη συνολική φωταύγεια του σύμπαντος. «Τα άστρα αυτά παράγουν τόσο φως υποβάθρου, όσο όλοι μαζί οι γαλαξίες» αναφέρουν οι ερευνητές που δημοσιεύουν τη μελέτη τους στην επιθεώρηση «Science».

Τα ορφανά

These images from the Cosmic Infrared Background Experiment, or CIBER, show large patches of the sky at two different infrared wavelengths (1.1 microns and 1.6 microns) after all known galaxies have been subtracted out and the images smoothed to enhance the large structures. CIBER sees similar patterns at different wavelengths, supporting the idea that the light patterns arise from the same source. The CIBER team used multiple rocket flights to carefully account for all of the infrared emissions in our solar system and from the Milky Way to show that the light is coming from outside our own galaxy. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι γαλαξιακές συγκρούσεις (ή γαλαξιακές συγχωνεύσεις) δεν υποχρεώνουν μικρές ομάδες άστρων να εγκαταλείπουν τους γαλαξίες αλλά εκδιώχνουν πολύ μεγάλο αριθμό άστρων. Σύμφωνα με τα στοιχεία που προέκυψαν από τη μελέτη τα ορφανά άστρα είναι μικρότερα σε μέγεθος, φωτεινότητα και θερμότητα από τον Ήλιο. 

This artist's concept shows a view of a number of galaxies sitting in huge halos of stars. The stars are too distant to be seen individually and instead are seen as a diffuse glow, colored yellow in this illustration. The CIBER rocket experiment detected this diffuse infrared background glow in the sky -- and, to the astronomers’ surprise, found that the glow between galaxies equals the total amount of infrared light coming from known galaxies. Credit: NASA/JPL-Caltech

Υπάρχουν πάντως επιστήμονες που εξέφρασαν την επιφύλαξή τους κατά πόσο όντως το πλεονάζον κοσμικό φως προέρχεται από εξωγαλαξιακά άστρα, κάτι που πρέπει να επιβεβαιωθεί από μελλοντικές έρευνες. Μια εναλλακτική εξήγηση είναι ότι το φως αυτό προέρχεται από πολύ μακρινούς γαλαξίες που δεν είναι ορατοί. Ανεξάρτητα πάντως από το ποιά θεωρία είναι ορθή φαίνεται ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν λίγα πράγματα για το τι υπάρχει ανάμεσα στους γαλαξίες.