Διαστρικό νέφος λειτουργεί ως γιγάντιο κοσμικό μέιζερ

Πηγή: NewScientist, 30 Ιουνίου 2005

Ένα γιγαντιαίο νέφος στο διάστημα εκπέμπει κανονικές εκλάμψεις ακτίνων λέιζερ, που τροφοδοτείται από το περιστρεφόμενο πτώμα ενός νεκρού άστρου. Η ανακάλυψη αυτή που έγινε  τον Σεπτέμβριο του 2004, δημοσιεύεται στο περιοδικό Science.

Η ανακάλυψη είναι η πρώτη άμεση απόδειξη ότι μηχανισμοί λέιζερ λειτουργούν και στα διαστρικά νέφη, λέει ο Joel Weisberg του κολλεγίου Carleton στη Μινεσότα Σε αυτήν την περίπτωση, το λέιζερ εκπέμπει ακτινοβολία σε ραδιοσυχνότητες και είναι γνωστό ως "μέϊζερ".

Όταν ένα τεράστιο άστρο εκρήγνυται στο τέλος της ζωής του και αφήνει πίσω του ένα αστρικό πυρήνα ελαφρώς μεγαλύτερο από τον ήλιο, ο πυρήνας αυτός μπορεί να καταρρεύσει σε ένα αστέρι νετρονίων - μια υπέρπυκνη περιστρεφόμενη σφαίρα νετρονίων στο μέγεθος μιας μικρής πόλης. Τα αστέρια νετρονίων έχουν ισχυρά μαγνητικά πεδία και εκπέμπουν έντονες ακτίνες ραδιοκυμάτων από τους πόλους τους.

Εάν κάποιο άστρο νετρονίων είναι προσανατολισμένο κατά τέτοιο τρόπο ώστε αυτές οι ακτίνες να εκπέμπονται κατά τη διεύθυνση της γης - όπως οι ακτίνες του φωτός από ένα φάρο - καθώς το άστρο περιστρέφεται, μπορούμε να ανιχνεύσουμε κανονικές εκλάμψεις ραδιοσημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, το αστέρι νετρονίων καλείται πάλσαρ.

Τα πάλσαρ ανακαλύφθηκαν το 1967 από μια ομάδα Άγγλων αστρονόμων με επικεφαλής τον A. Hewish, που πήρε και το βραβείο Νόμπελ το 1974, και είχε σαν κύριο βοηθό του την Joselyn Bell.

Ενισχυμένη ακτίνα

Τον Σεπτέμβριο του 2004, η ομάδα του Weisberg παρατήρησε το πάλσαρ B1641-45 χρησιμοποιώντας το ραδιοτηλεσκόπιο των 64 μέτρων Parkes στη Νότια Νέα Ουαλία της Αυστραλίας. Το πάλσαρ αυτό βρίσκεται περίπου 15.000 έτη φωτός μακριά μας και περιστρέφεται δύο φορές κάθε δευτερόλεπτο.

Μεταξύ πάλσαρ και της γης βρίσκεται ένα νέφος διαστρικού αερίου. Η ομάδα του Weisberg διαπίστωσε ότι το νέφος απορροφά μερικές από τις ακτίνες των ραδιοκυμάτων του πάλσαρ καθώς αυτές περνούν μέσω του νέφους.

Αλλά στη συγκεκριμένη συχνότητα 1720 megahertz, το νέφος έδρασε σαν ένα μέϊζερ. Τα μόρια του υδροξυλίου (OH) στο νέφος ενίσχυσαν τις ακτίνες του πάλσαρ, εκπέμποντας ενισχυμένη την ίδια ακτινοβολία.

"Οι άνθρωποι εφηύραν τα μέϊζερ στη δεκαετία του '50, αλλά η φύση τα εφηύρε πρώτη", σημειώνει ο Weisberg.

Εξωγήινοι πολιτισμοί

Οι αστρονόμοι ήταν αρκετά βέβαιοι ότι τα μέιζερ λειτουργούν στο διαστρικό αέριο από τη δεκαετία του '60. Αυτοί είχαν παρατηρήσει ότι τα νέφη εκπέμπουν συχνά ακτινοβολία σε συχνότητες αιχμές, που μόνο τα μέϊζερ θα μπορούσαν να δημιουργήσουν.

Αλλά αυτή η περίπτωση είναι το πρώτο μέϊζερ που φάνηκε να εκπέμπει εκλάμψεις σε συντονισμό με κάποιο πάλσαρ. "Βλέπουμε να αναβοσβήνει το μέϊζερ ακριβώς όταν ο παλμός του πάλσαρ αναβοσβήνει, ως εκ τούτου δεν μπορεί να υπάρξει κανένα ζήτημα για την ύπαρξή του μέϊζερ", λέει ο Weisberg.

Και προσθέτει ότι η ανακάλυψη υποστηρίζει μια προηγούμενη πρόταση ότι τα διαστρικά νέφη θα μπορούσαν να είναι χρήσιμα για τις γαλαξιακές επικοινωνίες. Εάν εξωγήινοι πολιτισμοί θελήσουν να έρθουν σε επαφή μαζί μας αποστέλνοντας ραδιοσήματα, τότε θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τα νέφη για να μεταφέρουν το μήνυμά τους "δυνατότερο" χωρίς καμιά διαστρέβλωση.

"Αυτό το ειδικό μέϊζερ ενισχύει μόνο τα σήματα κατά περίπου 5%, αλλά άλλα νέφη θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια πολύ ισχυρότερη ενίσχυση του σήματος", εξηγεί ο Weisberg. "Επειδή όλα στο διάστημα είναι πολύ απομακρυσμένα, μια 'ελεύθερη' ενίσχυση ενός σήματος θα ήταν πολύ χρήσιμο ώστε να γίνει ανιχνεύσιμο σε μεγάλες αποστάσεις".

Maser: Διάταξη που χρησιμοποιείται για σύμφωνη ενίσχυση ή την παραγωγή μικροκυματικής ακτινοβολίας, με τη μέθοδο της εξαναγκασμένης εκπομπής ακτινοβολίας (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Η διάταξη αυτή χρησιμοποιεί ένα ασταθές σύνολο διεγερμένων ατόμων ή μορίων, που μπορεί μια ακτινοβολία να το οδηγήσει σε εξαναγκασμένη αποδιέγερση και έτσι να εκπέμψει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην ίδια συχνότητα και φάση. Εχουμε δηλαδή σύμφωνη ενίσχυση του αρχικού κύματος. Οι ενισχυτές μέιζερ διακρίνονται για τον χαμηλό θόρυβο, που τους επιτρέπει να ενισχύσουν πολύ μικρά ποσά ενέργειας, που πλησιάζουν το κβάντο της ακτινοβολίας προσεγγίζοντας έτσι το όριο που θέτει η αρχή της αβεβαιότητας. Επειδή έχουν χαμηλό θόρυβο κάνει το μέιζερ κατάλληλο για την ενίσχυση των πολύ ασθενών σημάτων στη ραδιοαστρονομία και στα ραντάρ.