Το μοριακό σύννεφο Musca: Μία μουσική συμφωνία στο Γαλαξία μας

Σε μία σημαντική ανακάλυψη προχώρησαν οι ερευνητές Άρης Τρίτσης και Κωνσταντίνος Τάσσης του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, που δημοσιεύθηκε στο έγκριτο περιοδικό Science. Οι ερευνητές βρήκαν ότι ένα διαστρικό μοριακό νέφος ονόματι Musca δονείται ολόκληρο. Μέσω της ανάλυσης των αρμονικών συχνοτήτων που βρέθηκαν στις παρατηρήσεις, οι ερευνητές κατάφεραν να μετρήσουν για πρώτη φορά την τρίτη διάσταση του νέφους, αυτή που εκτείνεται κατά μήκος της διεύθυνσης παρατήρησης.
 
Δυστυχώς, μια που μόνο οι δυδιάστατες προβολές των μοριακών σύννεφων εμφανίζονται στον ουρανό και σαν αποτέλεσμα δεν υπήρχε τρόπος να γνωρίζουμε ποιο είναι το πραγματικό τριδιάστατο σχήμα αυτών των νεφών. Για μελέτες του μεσοαστρικού χώρου αυτό είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό πρόβλημα καθότι η Φυσική που ελέγχει την δημιουργία αστεριών και πλανητών είναι κωδικοποιημένη στο τριδιάστατο σχήμα των νεφών. Κατά συνέπεια, ο προσδιορισμός του σχήματος των νεφών έχει υπάρξει αντικείμενο μελέτης σε πάρα πολλές ερευνητικές εργασίες χρησιμοποιώντας κυρίως μία στατιστική προσέγγιση. Αυτές οι εργασίες όμως καταλήγουν σε αντικρουόμενα αποτελέσματα και δε μπορούν να προσφέρουν πληροφορίες για κάθε σύννεφο ξεχωριστά.

Εικόνα: Το νέφος Musca διαγράφεται ως ένας φωτεινός κύλιδρος στο υπέρυθρο. Η παραπάνω εικόνα είναι από το διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.

Το Musca, ένα απομονωμένο σύννεφο στον νότιο ουρανό, είναι ένα από τα λιγότερο χαοτικά νέφη που έχουν παρατηρηθεί. Η πυκνή δομή του Musca - το μέρος όπου εν τέλει θα γεννηθούν αστέρια και πλανήτες - περιβάλλεται από ημιπεριοδικούς νημοτοειδής σχηματισμούς που ονομάζονται “ραβδώσεις”. Οι Άρης Τρίτσης και Κωνσταντίνος Τάσσης είχαν βρει σε προηγούμενη εργασία ότι οι ραβδώσεις αυτές δημιουργούνται εξαιτίας της διάδοσης κυμάτων μαγνητικής πίεσης. Στην περίπτωση του απομονωμένου Musca όμως τα κύματα αυτά παγιδεύονται δημιουργώντας έτσι στάσιμα κύματα με αρμονικές συχνότητες.

Εικόνα: Μια υπολογιστική προσομοίωση του νέφους Musca, η οποία πραγματοποιήθηκε στο Metropolis HPC Facility του Κέντρου Κβαντικής Πολυπλοκότητας και Νανοτεχνολογίας (CCQCN) του Πανεπιστημίου Κρήτης Με τη χρωματική κλίμακα απεικονίζεται η  πυκνότητα του αερίου που απαρτίζει το νέφος. Οι μαύρες γραμμές που το διαπερνούν σχεδόν κάθετα στο επίπεδό του είναι οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. 

Η δυσδιάστατη προβολή του Musca στο επίπεδο του ουρανού μοιάζει σαν μία λεπτή βελόνα. Εξαιτίας αυτής του της ιδιότητας, το Musca θεωρείτο ως το καλύτερο παράδειγμα κυλινδρικού νέφους στη φύση. Παρ' όλα αυτά, η ανάλυση των αρμονικών συχνοτήτων αποκάλυψε ότι η τρίτη διάσταση του νέφους είναι συγκρίσιμη με την μεγάλη του διάσταση όπως αυτή φαίνεται και στο επίπεδο του ουρανού. Απλά τυγχάνει να βλέπουμε το νέφος από την λεπτή του μεριά.

Ένα σύντομο video το οποίο παρουσιάζει αδρά τα ερευνητικά αυτά αποτελέσματα είναι διαθέσιμο εδώ.

Το Musca είναι το πρώτο σύννεφο που ανακαλύφθηκε να δονείται ως σύνολο και η μεγαλύτερη δομή του Γαλαξία μας στην οποία έχει γίνει μία τέτοιου είδους ανάλυση.

Άρθρο: “Magnetic Seismology of Interstellar Gas Clouds: Unveiling a Hidden Dimension", A. Tritsis, K. Tassis, Science, 360, 6389, pp635-638 (2018).