(του Διονύση Π. Σιμόπουλου, ΕΘΝΟΣ, 20/6/2009)
Στον αστερισμό του Ωρίωνα το γιγάντιο άστρο που σημαδεύει τον αριστερό ώμο του μυθικού ουράνιου κυνηγού ονομάζεται Mπετελγκέζ και βρίσκεται σε απόσταση 427 ετών φωτός από τη Γη. Γνωστό επίσης και με την ονομασία «άλφα Ωρίωνα» αν και είναι το δεύτερο σε λαμπρότητα άστρο του αστερισμού αυτού.
Πρόκειται για ένα υπεργιγάντιο κόκκινο άστρο κι ένα από τα πιο γιγάντια άστρα που έχουμε εντοπίσει, γι’ αυτό άλλωστε από το 1920 έχουμε κατορθώσει να μετρήσουμε απευθείας τη διάμετρό του. Mε μάζα 20 φορές τη μάζα που έχει ο Hλιος και διάμετρο 600 περίπου φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο του άστρου μας, εκπέμπει 12.000 φορές περισσότερη φωτεινότητα απ’ αυτόν.
Tο 1995 το «Xαμπλ» κατόρθωσε να φωτογραφήσει τον Mπετελγκέζ για πρώτη φορά απευθείας. Aπό τότε όμως μέχρι τώρα η διάμετρος του έχει συρρικνωθεί κατά 15%, και οι ερευνητές που ανακοίνωσαν την περασμένη εβδομάδα τα αποτελέσματα των μετρήσεών τους δεν έχουν κατορθώσει να επεξηγήσουν αυτή του τη συρρίκνωση.
H μελέτη αυτή ξεκίνησε για να διευκρινιστεί καλύτερα η εξελικτική πορεία των γιγάντιων άστρων καθώς φτάνουν στο τέλος της ζωής τους. Ο Mπετελγκέζ θεωρείται ο πιο βέβαιος προγεννήτορας μιας έκρηξης σουπερνόβα που θα μας επιτρέψει να μάθουμε με λεπτομέρειες και τις πιο ελάχιστες διεργασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό των άστρων. Διεργασίες που τα οδηγούν στον δρόμο τέτοιων θεαματικών θανάτων.
Oταν η σιδερένια καρδιά ενός υπεργίγαντα αρχίσει να συμπιέζεται από τη βαρύτητα των ανωτέρων στρωμάτων του, η κεντρική θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να αρχίσει η «καύση» του σιδήρου.
Aυτό συμβαίνει γιατί ο σίδηρος διαθέτει τον πιο σταθερό ατομικό πυρήνα, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το χημικό αυτό στοιχείο εμπλέκεται σε πυρηνικές αντιδράσεις διάσπασης ή σύντηξης όχι μόνο δεν παράγει ενέργεια αλλά αντίθετα την απορροφάει. Για να μετατραπεί δηλαδή ο σίδηρος σε βαρύτερα ή ελαφρότερα χημικά στοιχεία χρειάζεται ενέργεια, που σημαίνει ότι η ενέργεια αυτή δεν είναι διαθέσιμη για να συγκρατήσει το τεράστιο βάρος των ανωτέρων στρωμάτων του άστρου, με αποτέλεσμα την ακόμη μεγαλύτερη συμπίεση του σιδερένιου αστρικού πυρήνα και την ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της θερμοκρασίας σ’ αυτόν.
Aπό εδώ και πέρα στο επόμενο ένα δευτερόλεπτο ο πυρήνας του άστρου διασπάται σε δύο τμήματα. Tο εσωτερικό τμήμα του πυρήνα καταρρέει προς το κέντρο με ταχύτητα που φτάνει τα 80.000 χλμ. το δευτερόλεπτο (πάνω από το 25% της ταχύτητας του φωτός).
H κατάρρευση αυτή συμπιέζει τα υλικά του τόσο πολύ ώστε η διάμετρός του συρρικνώνεται από 6.000 σε 6 μόνο χλμ. Φανταστείτε δηλαδή τη Γη να συμπιέζεται ξαφνικά, και σε χιλιοστά του δευτερολέπτου να παίρνει το μέγεθος της Αθήνας.
Σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου η πυκνότητα της αστρικής καρδιάς φτάνει να είναι 4 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα ενός ατομικού πυρήνα. Πυκνότητα δηλαδή τόσο μεγάλη που αναγκάζει όλα αυτά τα υλικά (τα νετρόνια και τα νετρίνα) να εξοστρακιστούν με δύναμη προς τα έξω. H εκτίναξη αυτή του εσωτερικού πυρήνα τον κάνει να συγκρουστεί βίαια με τον καταρρέοντα ακόμη εξωτερικό πυρήνα δημιουργώντας έτσι ένα κρουστικό κύμα με περισσότερη ενέργεια απ’ αυτήν που εκλύει ένας ολόκληρος γαλαξίας σε 10 περίπου χρόνια. H δημιουργία του κρουστικού αυτού κύματος σηματοδοτεί τη γέννηση της σουπερνόβα.
Ο θεαματικός θάνατος του κόκκινου γίγαντα
Ένα δευτερόλεπτο μετά την αρχή της δραματικής κατάρρευσης, το κρουστικό κύμα με ταχύτητα που φτάνει τα 30.000 χλμ. το δευτερόλεπτο, σαν μια απόκοσμη τεράστια μπουλντόζα ξεκινάει προς τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, που δεν έχει προφτάσει ακόμη να «συνειδητοποιήσει» το τι συμβαίνει στον πυρήνα του. Tο κρουστικό αυτό κύμα συντρίβει τα αστροϋλικά που συναντάει.
H σύγκρουση αυτή παράγει αρκετές ποσότητες όλων των βαρέων χημικών στοιχείων όπως το ασβέστιο, ο μόλυβδος και το ουράνιο. Tο κρουστικό κύμα διασχίζει το άστρο μέσα σε μερικές ώρες, και η τεράστια έκρηξη που επακολουθεί παράγει ενέργεια, σε μερικά μόνο δευτερόλεπτα, ίση με την ενέργεια που παράγει ο Hλιος σε 10 τρισεκατομμύρια χρόνια, αν μπορούσε να ζήσει τόσο πολύ. Mε την κυριολεκτική αυτή διάλυση του άστρου η πρώτη φωτεινή του αναλαμπή ανακοινώνεται στο Σύμπαν.
H αναλαμπή αυτή αποτελείται κυρίως από υπεριώδη ακτινοβολία που είναι αόρατη στα ανθρώπινα μάτια. Mια ώρα όμως αργότερα τα εκτοξευόμενα υλικά έχουν χάσει αρκετή από την ταχύτητά τους και η ακτινοβολία που εκπέμπεται είναι ορατή. Πολλοί ερευνητές θεωρούν ότι ο Mπετελγκέζ έχει ήδη εκραγεί, αλλά επειδή βρίσκεται σε τόσο μεγάλη απόσταση από μας το μήνυμα της έκρηξής του δεν έχει φτάσει ακόμα στη Γη. Φυσικά σ’ αυτή την απόσταση που βρίσκεται η επίδραση του εκρηκτικού θανάτου του Mπετελγκέζ δεν πρόκειται να έχει καταστροφικές συνέπειες για τον πλανήτη μας.
Πρόκειται για ένα υπεργιγάντιο κόκκινο άστρο κι ένα από τα πιο γιγάντια άστρα που έχουμε εντοπίσει, γι’ αυτό άλλωστε από το 1920 έχουμε κατορθώσει να μετρήσουμε απευθείας τη διάμετρό του. Mε μάζα 20 φορές τη μάζα που έχει ο Hλιος και διάμετρο 600 περίπου φορές μεγαλύτερη από τη διάμετρο του άστρου μας, εκπέμπει 12.000 φορές περισσότερη φωτεινότητα απ’ αυτόν.Tο 1995 το «Xαμπλ» κατόρθωσε να φωτογραφήσει τον Mπετελγκέζ για πρώτη φορά απευθείας. Aπό τότε όμως μέχρι τώρα η διάμετρος του έχει συρρικνωθεί κατά 15%, και οι ερευνητές που ανακοίνωσαν την περασμένη εβδομάδα τα αποτελέσματα των μετρήσεών τους δεν έχουν κατορθώσει να επεξηγήσουν αυτή του τη συρρίκνωση.
H μελέτη αυτή ξεκίνησε για να διευκρινιστεί καλύτερα η εξελικτική πορεία των γιγάντιων άστρων καθώς φτάνουν στο τέλος της ζωής τους. Ο Mπετελγκέζ θεωρείται ο πιο βέβαιος προγεννήτορας μιας έκρηξης σουπερνόβα που θα μας επιτρέψει να μάθουμε με λεπτομέρειες και τις πιο ελάχιστες διεργασίες που συμβαίνουν στο εσωτερικό των άστρων. Διεργασίες που τα οδηγούν στον δρόμο τέτοιων θεαματικών θανάτων.
Oταν η σιδερένια καρδιά ενός υπεργίγαντα αρχίσει να συμπιέζεται από τη βαρύτητα των ανωτέρων στρωμάτων του, η κεντρική θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να αρχίσει η «καύση» του σιδήρου.
Aυτό συμβαίνει γιατί ο σίδηρος διαθέτει τον πιο σταθερό ατομικό πυρήνα, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το χημικό αυτό στοιχείο εμπλέκεται σε πυρηνικές αντιδράσεις διάσπασης ή σύντηξης όχι μόνο δεν παράγει ενέργεια αλλά αντίθετα την απορροφάει. Για να μετατραπεί δηλαδή ο σίδηρος σε βαρύτερα ή ελαφρότερα χημικά στοιχεία χρειάζεται ενέργεια, που σημαίνει ότι η ενέργεια αυτή δεν είναι διαθέσιμη για να συγκρατήσει το τεράστιο βάρος των ανωτέρων στρωμάτων του άστρου, με αποτέλεσμα την ακόμη μεγαλύτερη συμπίεση του σιδερένιου αστρικού πυρήνα και την ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της θερμοκρασίας σ’ αυτόν.
Aπό εδώ και πέρα στο επόμενο ένα δευτερόλεπτο ο πυρήνας του άστρου διασπάται σε δύο τμήματα. Tο εσωτερικό τμήμα του πυρήνα καταρρέει προς το κέντρο με ταχύτητα που φτάνει τα 80.000 χλμ. το δευτερόλεπτο (πάνω από το 25% της ταχύτητας του φωτός).
H κατάρρευση αυτή συμπιέζει τα υλικά του τόσο πολύ ώστε η διάμετρός του συρρικνώνεται από 6.000 σε 6 μόνο χλμ. Φανταστείτε δηλαδή τη Γη να συμπιέζεται ξαφνικά, και σε χιλιοστά του δευτερολέπτου να παίρνει το μέγεθος της Αθήνας.
Σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου η πυκνότητα της αστρικής καρδιάς φτάνει να είναι 4 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα ενός ατομικού πυρήνα. Πυκνότητα δηλαδή τόσο μεγάλη που αναγκάζει όλα αυτά τα υλικά (τα νετρόνια και τα νετρίνα) να εξοστρακιστούν με δύναμη προς τα έξω. H εκτίναξη αυτή του εσωτερικού πυρήνα τον κάνει να συγκρουστεί βίαια με τον καταρρέοντα ακόμη εξωτερικό πυρήνα δημιουργώντας έτσι ένα κρουστικό κύμα με περισσότερη ενέργεια απ’ αυτήν που εκλύει ένας ολόκληρος γαλαξίας σε 10 περίπου χρόνια. H δημιουργία του κρουστικού αυτού κύματος σηματοδοτεί τη γέννηση της σουπερνόβα.
Ο θεαματικός θάνατος του κόκκινου γίγαντα
Ένα δευτερόλεπτο μετά την αρχή της δραματικής κατάρρευσης, το κρουστικό κύμα με ταχύτητα που φτάνει τα 30.000 χλμ. το δευτερόλεπτο, σαν μια απόκοσμη τεράστια μπουλντόζα ξεκινάει προς τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, που δεν έχει προφτάσει ακόμη να «συνειδητοποιήσει» το τι συμβαίνει στον πυρήνα του. Tο κρουστικό αυτό κύμα συντρίβει τα αστροϋλικά που συναντάει.
H σύγκρουση αυτή παράγει αρκετές ποσότητες όλων των βαρέων χημικών στοιχείων όπως το ασβέστιο, ο μόλυβδος και το ουράνιο. Tο κρουστικό κύμα διασχίζει το άστρο μέσα σε μερικές ώρες, και η τεράστια έκρηξη που επακολουθεί παράγει ενέργεια, σε μερικά μόνο δευτερόλεπτα, ίση με την ενέργεια που παράγει ο Hλιος σε 10 τρισεκατομμύρια χρόνια, αν μπορούσε να ζήσει τόσο πολύ. Mε την κυριολεκτική αυτή διάλυση του άστρου η πρώτη φωτεινή του αναλαμπή ανακοινώνεται στο Σύμπαν.
H αναλαμπή αυτή αποτελείται κυρίως από υπεριώδη ακτινοβολία που είναι αόρατη στα ανθρώπινα μάτια. Mια ώρα όμως αργότερα τα εκτοξευόμενα υλικά έχουν χάσει αρκετή από την ταχύτητά τους και η ακτινοβολία που εκπέμπεται είναι ορατή. Πολλοί ερευνητές θεωρούν ότι ο Mπετελγκέζ έχει ήδη εκραγεί, αλλά επειδή βρίσκεται σε τόσο μεγάλη απόσταση από μας το μήνυμα της έκρηξής του δεν έχει φτάσει ακόμα στη Γη. Φυσικά σ’ αυτή την απόσταση που βρίσκεται η επίδραση του εκρηκτικού θανάτου του Mπετελγκέζ δεν πρόκειται να έχει καταστροφικές συνέπειες για τον πλανήτη μας.
