Πρωτοποριακή Ανακάλυψη: Το Ιαπωνικό διαστημικό τηλεσκόπιο XRISM Αποκαλύπτει το Θείο που Κρύβεται Ανάμεσα στα Άστρα
Σε μια πρωτοποριακή ανακάλυψη που φωτίζει τα μυστήρια του διαστρικού διαστήματος, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), υπό την ηγεσία της Ιαπωνίας, για να εντοπίσει και να μετρήσει με πρωτοφανή ακρίβεια το θείο που κρύβεται ανάμεσα στα άστρα του Γαλαξία μας. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 27 Ιουνίου 2025 στο Publications of the Astronomical Society of Japan, αποτελεί την πρώτη άμεση καταγραφή του θείου τόσο σε αέρια όσο και σε στερεή μορφή στο διαστρικό μέσο – τον συνδυασμό αερίων και σκόνης που γεμίζει το κενό μεταξύ των άστρων.
Η Σημασία του Θείου στο Σύμπαν
Το θείο, ένα στοιχείο κρίσιμο για τη λειτουργία των κυττάρων στη Γη, παραμένει ένας γρίφος για τους αστρονόμους όσον αφορά τη διανομή του στο διαστημικό περιβάλλον. «Το θείο είναι σημαντικό για τη βιολογία στη Γη, αλλά έχουμε ακόμα πολλά ερωτήματα για το πού βρίσκεται στο σύμπαν», δήλωσε η Λία Κοράλες, επίκουρη καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν και επικεφαλής της μελέτης. «Το θείο μπορεί εύκολα να μετατρέπεται από αέριο σε στερεό και αντίστροφα. Το XRISM μας δίνει την ανάλυση και την ευαισθησία που χρειαζόμαστε για να το εντοπίσουμε και στις δύο μορφές και να μάθουμε πού μπορεί να κρύβεται».
Παρόλο που προηγούμενες παρατηρήσεις με υπεριώδες φως είχαν εντοπίσει αέριο θείο σε αραιότερες περιοχές του διαστρικού μέσου, αυτό εξαφανίζεται γρήγορα σε πυκνότερες περιοχές, όπως τα μοριακά νέφη όπου γεννιούνται αστέρια και πλανήτες. Οι επιστήμονες υπέθεταν ότι το θείο συμπυκνώνεται σε στερεά μορφή, είτε συνδυαζόμενο με πάγο είτε με άλλα στοιχεία, όπως το σίδηρο. Ωστόσο, μέχρι τώρα, δεν υπήρχε τρόπος να επιβεβαιωθεί αυτή η υπόθεση με άμεσες μετρήσεις.
Η Τεχνολογία του XRISM και η Μεθοδολογία
Το XRISM, μια συνεργασία μεταξύ της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Έρευνας (JAXA), της NASA και της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), είναι εξοπλισμένο με το όργανο Resolve, ένα μικροθερμιδομετρικό φασματογράφο που προσφέρει την υψηλότερη φασματική ανάλυση για την παρατήρηση ακτίνων Χ. Αυτή η τεχνολογία επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν το θείο μέσω της απορρόφησης ακτίνων Χ από δύο δυαδικά αστρικά συστήματα, το GX 340+0 και το 4U 1630-472.
Η ομάδα επέλεξε το GX 340+0, ένα δυαδικό σύστημα ακτίνων Χ που βρίσκεται σε απόσταση άνω των 35.000 ετών φωτός στον αστερισμό του Σκορπιού, ως κύριο στόχο. Το σύστημα αυτό λειτούργησε ως «φακός», με τις ακτίνες Χ που εκπέμπει να περνούν μέσα από το διαστρικό μέσο, επιτρέποντας στους ερευνητές να ανιχνεύσουν τα «δακτυλικά αποτυπώματα» του θείου. Χρησιμοποιώντας το Resolve, η ομάδα μέτρησε την ενέργεια των ακτίνων Χ, εντοπίζοντας θείο τόσο σε αέρια όσο και σε στερεή μορφή, πιθανότατα συνδυασμένο με σίδηρο. «Η χημεία σε περιβάλλοντα όπως το διαστρικό μέσο είναι πολύ διαφορετική από οτιδήποτε μπορούμε να προσομοιώσουμε στη Γη, αλλά το μοντέλο μας για θείο συνδυασμένο με σίδηρο φαίνεται να ταιριάζει με αυτά που βλέπουμε με το XRISM», δήλωσε η συν-συγγραφέας Ελίζα Κοσταντίνι, ανώτερη αστρονόμος στο Οργανισμό Διαστημικής Έρευνας της Ολλανδίας και το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ.
Νέες Ενδείξεις για τη Χημεία του Διαστήματος
Η μελέτη αποκάλυψε ότι το θείο στο διαστρικό μέσο μπορεί να υπάρχει σε ενώσεις όπως η πυρροτίτη (Fe7S8), η τροϊλίτη (FeS) και ο πυρίτης (FeS2), γνωστός και ως «χρυσός των τρελών». Αυτές οι ενώσεις σιδήρου-θείου, που συχνά εντοπίζονται σε μετεωρίτες, υποδηλώνουν ότι το θείο συμπυκνώνεται από μοριακά νέφη και ταξιδεύει στο διάστημα σε στερεά μορφή. Οι παρατηρήσεις από το δεύτερο δυαδικό σύστημα, 4U 1630-472, επιβεβαίωσαν τα ευρήματα, προσφέροντας πρόσθετη αξιοπιστία στα δεδομένα.
«Το Αστεροσκοπείο Ακτίνων Χ Chandra της NASA είχε προηγουμένως μελετήσει το θείο, αλλά οι μετρήσεις του XRISM είναι οι πιο λεπτομερείς μέχρι σήμερα», δήλωσε ο Μπράιαν Ουίλιαμς, επιστήμονας του προγράμματος XRISM στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA. «Επειδή το GX 340+0 βρίσκεται στην άλλη πλευρά του Γαλαξία μας, οι παρατηρήσεις του XRISM προσφέρουν μια μοναδική ματιά στο θείο σε μια μεγάλη περιοχή του Γαλαξία μας».
Επιπτώσεις για την Αστροχημεία και τη Μελέτη του Σύμπαντος
Η ικανότητα του XRISM να ανιχνεύει θείο και σε αέρια και σε στερεή μορφή ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση της αστροχημείας. Η μελέτη αποκάλυψε ότι πάνω από το 90% του σιδήρου στο διαστρικό μέσο είναι δεσμευμένο σε στερεές ενώσεις, ενώ η εξάντληση του οξυγόνου είναι πιο ήπια, κυμαίνοντας μεταξύ 10% και 20%. Αυτά τα ευρήματα παρέχουν κρίσιμες πληροφορίες για το πώς τα στοιχεία συμπυκνώνονται και μετακινούνται μέσα στο σύμπαν, συμβάλλοντας στη δημιουργία αστέρων και πλανητών.
Επιπλέον, η έρευνα εντόπισε μια απόκλιση στην ενεργειακή κλίμακα των πρότυπων απορρόφησης του θείου, με τη γραμμή S II K-beta να μετράται στα 2470,8 ± 1,1 eV, υποδεικνύοντας την ανάγκη για περαιτέρω βελτίωση των ατομικών μοντέλων. Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει τη μοναδική ικανότητα του XRISM να παρέχει δεδομένα υψηλής ακρίβειας, τα οποία μπορούν να βελτιώσουν την κατανόησή μας για τη χημεία του διαστρικού μέσου.
Το Μέλλον του XRISM
Το XRISM, που εκτοξεύτηκε στις 6 Σεπτεμβρίου 2023, συνεχίζει να προσφέρει πρωτοποριακές παρατηρήσεις του σύμπαντος, μελετώντας περιοχές υψηλής θερμοκρασίας, μεγάλες δομές και αντικείμενα με ισχυρή βαρύτητα. Με το όργανο Resolve να λειτουργεί σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, το τηλεσκόπιο μπορεί να ανιχνεύσει ακτίνες Χ με ενέργειες έως 12.000 ηλεκτρονιοβολτ, πολύ υψηλότερες από την ορατή ακτινοβολία (2-3 eV). Εκτός από το θείο, το XRISM έχει εντοπίσει και άλλα στοιχεία, όπως πυρίτιο, ασβέστιο, αργό και σίδηρο, σε αντικείμενα όπως το υπερκαινοφανές υπόλειμμα N132D και τον ενεργό γαλαξία NGC 4151.
Η ανακάλυψη αυτή αποτελεί μόνο την αρχή. Καθώς το XRISM συνεχίζει τις επιστημονικές του παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι αναμένουν να αποκαλύψουν περισσότερα μυστικά για τη χημική σύνθεση και τις δυναμικές του Γαλαξία μας. «Υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουμε για τον γαλαξία που αποκαλούμε σπίτι μας», δήλωσε ο Ουίλιαμς, υπογραμμίζοντας τη σημασία αυτών των παρατηρήσεων για την ευρύτερη κατανόηση του σύμπαντος.
