Παραδείγματα σφαιριδίων Bok. Πιστωτική εικόνα: SAAO. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Ο Ήλιος μας υπάρχει εδώ και σχεδόν πέντε δισεκατομμύρια χρόνια. Καθ 'όλη τη διάρκεια της ιστορίας του, ο Ήλιος εμφανίστηκε σχεδόν όπως συμβαίνει σήμερα - μια τεράστια σφαίρα ακτινοβολημένου αερίου και σκόνης που ανάβει σε πυρακτώσεις από τη θερμότητα που απελευθερώνεται μέσω της σύντηξης υδρογόνου κοντά στον πυρήνα του. Αλλά πριν από τη μορφή του Ήλιου μας, η ύλη έπρεπε να συγκεντρωθεί από το διαστρικό μέσο (ISM) και να συμπιεστεί σε μια αρκετά μικρή περιοχή χώρου για να περάσει μια κρίσιμη ισορροπία μεταξύ περαιτέρω συμπύκνωσης και σταθερότητας. Για να συμβεί αυτό, έπρεπε να ξεπεραστεί μια λεπτή ισορροπία μεταξύ της εξωτερικής πίεσης που ασκείται προς τα έξω και της βαρυτικής επιρροής που κινείται προς τα μέσα.
Το 1947, ο αστρονόμος παρατήρησης του Χάρβαρντ Μπαρτ Γιαν Μπόκ ανακοίνωσε το αποτέλεσμα μελετών ετών για ένα σημαντικό υποσύνολο ψυχρών αερίων και σκόνης που συχνά σχετίζεται με εκτεταμένο νεφελώδες. Ο Bok πρότεινε ότι ορισμένα απομονωμένα και διακριτά σφαιρίδια που κρύβουν το φως του φόντου στο διάστημα ήταν στην πραγματικότητα απόδειξη ενός σημαντικού προκαταρκτικού σταδίου στο σχηματισμό πρωτότυπων δίσκων που οδήγησαν στη γέννηση αστεριών όπως ο ήλιος μας.
Μετά την ανακοίνωση του Bok, πολλά φυσικά μοντέλα εμφανίστηκαν για να εξηγήσουν πώς θα μπορούσαν τα σφαιρίδια Bok να σχηματίσουν αστέρια. Συνήθως, τέτοια μοντέλα ξεκινούν με την ιδέα ότι η ύλη συναντάται σε περιοχές του διαστήματος όπου το διαστρικό μέσο είναι ιδιαίτερα πυκνό (με τη μορφή νεφελώδους), κρύο και υπόκειται σε πίεση ακτινοβολίας από γειτονικά αστέρια. Σε κάποιο σημείο αρκετή ύλη μπορεί να συμπυκνωθεί σε μια αρκετά μικρή περιοχή που η βαρύτητα ξεπερνά την πίεση του αερίου και τις συμβουλές ισορροπίας υπέρ του σχηματισμού αστεριών.
Σύμφωνα με την εφημερίδα «Near Infrared Imaging Survey of Bok Globules: Density Structure», που δημοσιεύθηκε στις 10 Ιουνίου 2005, ο Ryo Kandori και μια ομάδα δεκατεσσάρων άλλων ερευνητών «προτείνουν ότι μια σχεδόν κριτική σφαίρα Bonner-Ebert χαρακτηρίζει την κρίσιμη πυκνότητα των αστεριών σφαιρών».
Η ιδέα μιας σφαίρας Bonner-Ebert προέρχεται από την ιδέα ότι μια ισορροπία δυνάμεων μπορεί να υπάρχει μέσα σε ένα εξιδανικευμένο νέφος αερίου και σκόνης. Μια τέτοια σφαίρα θεωρείται ότι έχει σταθερή εσωτερική πυκνότητα ενώ διατηρεί την ισορροπία μεταξύ της διασταλτικής πίεσης που προκαλείται από αέρια δεδομένης θερμοκρασίας και πυκνότητας και της βαρυτικής επίδρασης της συνολικής μάζας της υποβοηθούμενης από οποιαδήποτε πίεση αερίου ή ακτινοβολίας που ασκείται από γειτονικά άστρα. Αυτή η κρίσιμη κατάσταση σχετίζεται με τη διάμετρο της σφαίρας, τη συνολική μάζα της και την ποσότητα πίεσης που παράγεται από λανθάνουσα θερμότητα μέσα σε αυτήν.
Οι περισσότεροι αστρονόμοι έχουν υποθέσει ότι το μοντέλο Bonner-Ebert - ή κάποια παραλλαγή του - θα αποδειχθεί τελικά ακριβές στην περιγραφή του σημείου όταν ένα συγκεκριμένο σφαιρίδιο Bok διασχίζει τη γραμμή για να γίνει ένας πρωτότυπος δίσκος. Σήμερα, οι Ryo Kandori et al έχουν συγκεντρώσει αρκετά στοιχεία από μια ποικιλία σφαιριδίων Bok για να προτείνουν έντονα ότι αυτή η έννοια είναι σωστή.
Η ομάδα ξεκίνησε επιλέγοντας δέκα σφαιρίδια Bok για παρατήρηση με βάση μικρό φαινόμενο μέγεθος, σχεδόν κυκλικό σχήμα, απόσταση από το γειτονικό νεφελώδες, εγγύτητα με τη Γη (λιγότερο από 1700 LYs μακριά) και προσβασιμότητα σε όργανα συλλογής κοντά υπέρυθρων και ραδιοκυμάτων που βρίσκονται τόσο στο βόρειο όσο και στο νότιο ημισφαίριο. Από μια λίστα με σχεδόν 250 τέτοια σφαιρίδια, συμπεριλήφθηκαν μόνο εκείνοι που πληρούν τα παραπάνω κριτήρια. Μεταξύ αυτών που επιλέχθηκαν, μόνο ένας έδειξε στοιχεία για έναν πρωτότυπο δίσκο. Αυτός ο ένας δίσκος πήρε τη μορφή μιας σημειακής πηγής υπέρυθρου φωτός που ανιχνεύθηκε κατά τη διάρκεια μιας έρευνας σε όλο τον ουρανό που πραγματοποιήθηκε από το IRAS (Infrared Astronomy Satellite - ένα κοινό έργο των ΗΠΑ, του Ηνωμένου Βασιλείου και των Κάτω Χωρών). Και τα δέκα σφαιρίδια βρίσκονταν σε πλούσιες σε αστέρια και νεφελώδεις περιοχές του Γαλαξία μας.
Μόλις επιλέχθηκαν τα υποψήφια σφαιρίδια Bok, η ομάδα υπέβαλε καθένα από αυτά σε μια σειρά παρατηρήσεων που είχαν σχεδιαστεί για να προσδιορίσουν τη μάζα, την πυκνότητα, τη θερμοκρασία, το μέγεθός τους και, εάν είναι δυνατόν, την ποσότητα πίεσης που ασκήθηκε σε αυτά από το ISM και το γειτονικό αστρικό φως. Ένα σημαντικό ζήτημα ήταν να κατανοήσουμε αν υπήρχαν διαφορές στην πυκνότητα σε ολόκληρο τον κόσμο. Η παρουσία ομοιόμορφης πίεσης είναι ιδιαίτερα σημαντική όσον αφορά τον καθορισμό ποιας από μια ποικιλία θεωρητικών μοντέλων που αντιστοιχούν καλύτερα στη συγκρότηση των ίδιων των ενοτήτων.
Χρησιμοποιώντας ένα επίγειο όργανο (1,4 μέτρα IRSF στο Νοτιοαφρικανικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο) το 2002 και το 2003, συγκεντρώθηκε φως υπερύθρων σε τρεις διαφορετικές ζώνες (J, H, & K) από κάθε σφαίρα σε μέγεθος 17 συν. Οι εικόνες στη συνέχεια ενσωματώθηκαν και συγκρίθηκαν με το φως που προέρχεται από την περιοχή αστεριών του φόντου. Αυτά τα δεδομένα υποβλήθηκαν σε διάφορες μεθόδους ανάλυσης για να επιτρέψουν στην ομάδα να αντλήσει την πυκνότητα αερίου και σκόνης σε κάθε σφαίρα μέχρι το επίπεδο ανάλυσης που υποστηρίζεται από συνθήκες όρασης (περίπου ένα τόξο δευτερόλεπτο). Αυτό το έργο βασικά διαπίστωσε ότι κάθε σφαίρα έδειξε μια ομοιόμορφη κλίση πυκνότητας με βάση την προβλεπόμενη τρισδιάστατη κατανομή του. Το μοντέλο σφαίρας Bonner-Ebert έμοιαζε με έναν πολύ καλό αγώνα.
Η ομάδα παρατήρησε επίσης κάθε σφαίρα χρησιμοποιώντας το ραδιο τηλεσκόπιο 45 μέτρων του Παρατηρητηρίου Ραδιοφώνου Nobeyama στο Minamisaku, Nagano της Ιαπωνίας. Η ιδέα εδώ ήταν να συλλέξουμε συγκεκριμένες ραδιοσυχνότητες που σχετίζονται με διεγερμένα N2H + και C18O. Εξετάζοντας την ποσότητα θόλωσης σε αυτές τις συχνότητες, η ομάδα μπόρεσε να προσδιορίσει την εσωτερική θερμοκρασία κάθε σφαιριδίου η οποία, μαζί με την πυκνότητα του αερίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσέγγιση της πίεσης αερίου εσωτερικά σε κάθε σφαίρα.
Μετά τη συλλογή των δεδομένων, την υποβολή τους σε ανάλυση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των αποτελεσμάτων, η ομάδα «διαπίστωσε ότι περισσότερες από τις μισές σφαίρες χωρίς αστέρια (7 από τις 11 πηγές) βρίσκονται κοντά στην κρίσιμη κατάσταση (Bonner-Ebert). Προτείνουμε λοιπόν ότι μια σχεδόν κρίσιμη σφαίρα Bonner-Ebert χαρακτηρίζει την τυπική δομή πυκνότητας αστεριών σφαιρών. " Επιπλέον, η ομάδα διαπίστωσε ότι τρία σφαιρίδια Bok (Coalsack II, CB87 & Lynds 498) είναι σταθερά και προφανώς δεν βρίσκονται σε διαδικασία σχηματισμού αστεριών, τέσσερα (Barnard 66, Lynds 495, CB 161 & CB 184) είναι έτοιμα κοντά στο σταθερό Bonner- Η κατάσταση του Ebert αλλά τείνει να σχηματιστεί αστέρι με βάση αυτό το μοντέλο Τέλος, τα υπόλοιπα έξι (FeSt 1-457, Barnard 335, CB 188, CB 131, CB 134) κινούνται σαφώς προς την κατάρρευση της βαρύτητας. Αυτά τα έξι «αστέρια στη δημιουργία» περιλαμβάνουν τα σφαιρίδια CB 188 και τον Barnard 335 που είναι ήδη γνωστό ότι διαθέτουν πρωτότυπους δίσκους.
Σε οποιαδήποτε σχετικά ασυννέφιαστη μέρα δεν χρειάζεται πολύς τρόπος για να αποδείξουμε ότι ένα πολύ μοναδικό και σημαντικό «Bok globule» που υπήρχε πριν από περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια κατάφερε να ξεπεράσει τις ζυγαριές και να γίνει αστέρι στη δημιουργία. Ο Ήλιος μας είναι απόλυτη απόδειξη ότι η ύλη - όταν συμπυκνωθεί επαρκώς - μπορεί να ξεκινήσει μια διαδικασία που οδηγεί σε μερικές εξαιρετικές νέες δυνατότητες.
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
