Αρθρο του Nικου Kυλαφη (καθηγητή Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης) από την εφημερίδα Η ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ (Σάββατο 23 Μαίου 2009)Οταν λέμε «ζωή» των αστεριών εννοούμε το στάδιο κατά το οποίο αυτά λάμπουν λόγω της ενέργειας που παράγουν με πυρηνική καύση. Ο Ηλιος, που είναι ένα τυπικό αστέρι, λάμπει ήδη για περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια και θα λάμπει για περίπου άλλα τόσα. Με άλλα λόγια, έχει κάψει τα μισά περίπου πυρηνικά καύσιμά του. Οσο περίεργο κι αν ακούγεται, όσο πιο μεγάλο είναι ένα αστέρι, τόσο πιο σύντομη είναι η «ζωή του». Παρά το γεγονός ότι τα μεγάλα αστέρια έχουν πολύ περισσότερα πυρηνικά καύσιμα απ’ ό,τι τα μικρότερα, τα καίνε ταχύτερα κι έτσι ζουν λιγότερο χρόνο.
To αστρικό «πτώμα»
Το τέλος της ζωής των αστεριών εξαρτάται από τη μάζα τους. Αστέρια με μάζα περίπου σαν του Ηλίου ή λίγο μεγαλύτερα έχουν ένα σχετικά ήρεμο τέλος. Αφού πετάξουν τα εξωτερικά τους περιβλήματα, η κεντρική περιοχή τους συμπιέζεται από τη βαρύτητα και συμπυκνώνεται σε απίστευτο για την καθημερινή εμπειρία μας βαθμό. Σε ένα κυβικό εκατοστό υπάρχει μάζα ίση με έναν τόνο, δηλαδή ένα εκατομμύριο φορές πιο πυκνό από το νερό ή το ανθρώπινο σώμα. Το αστρικό αυτό «πτώμα», που έχει μάζα το πολύ 1,4 φορές τη μάζα του Ηλίου και έχει ακτίνα περίπου 100 φορές μικρότερη από το αρχικό αστέρι (έχει δηλαδή συρρικνωθεί στο μέγεθος της Γης) λέγεται λευκός νάνος.
Τα μεγαλύτερα αστέρια έχουν πιο επεισοδιακό τέλος. Εκρήγνυνται με τεράστια λάμψη (υπερκαινοφανείς ή supernova), διασκορπίζουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας τους και μόνο το κεντρικό μέρος τους μένει ως «πτώμα». Το «πτώμα» σ’ αυτή την περίπτωση εξαρτάται από τη μάζα του αστεριού. Αστέρια μεγάλα μεν, αλλά όχι υπερβολικά μεγάλα (ας πούμε από 5 ώς 15 φορές τη μάζα του Ηλίου) αφήνουν ως «πτώμα» ένα αδιανόητα πυκνό αντικείμενο. Σε ένα κυβικό εκατοστό χωρούν 100 εκατομμύρια τόνοι μάζας!! Το αντικείμενο αυτό, με μάζα 1 έως 3 φορές τη μάζα του Ηλίου, είναι μια σφαίρα με ακτίνα μόλις 10 χιλιομέτρων και λέγεται αστέρι νετρονίων. Λόγω της μεγάλης συμπύκνωσης, τα πρωτόνια συγχωνεύτηκαν με τα ηλεκτρόνια και μετατράπηκαν σε νετρόνια. Ετσι τα αστέρια νετρονίων είναι υπέρπυκνες μπάλες νετρονίων. Για να διαφύγει ένα σώμα από την επιφάνεια ενός αστεριού νετρονίων πρέπει να έχει ταχύτητα τουλάχιστον το μισό της ταχύτητας του φωτός.
Η έκρηξη ενός αστεριού πολύ μεγάλης μάζας αφήνει πίσω της ένα «πτώμα» πραγματικά εντυπωσιακό. Το «πτώμα» αυτό λέγεται μαύρη τρύπα, έχει μάζα μεγαλύτερη από 3 φορές τη μάζα του Ηλίου και ακτίνα μερικών χιλιομέτρων. Είναι τόσο μεγάλη η βαρυτική έλξη στην «επιφάνεια» (ορίζοντα γεγονότων) μιας μαύρης τρύπας, που όχι μόνο κανένα σώμα δεν μπορεί να διαφύγει από εκεί, αλλά ούτε το φως. Με άλλα λόγια, μια μαύρη τρύπα ρουφάει ό,τι πέφτει πάνω της και δεν αφήνει τίποτε να φύγει απ’ αυτή.
Το τέλος της ζωής των αστεριών εξαρτάται από τη μάζα τους. Αστέρια με μάζα περίπου σαν του Ηλίου ή λίγο μεγαλύτερα έχουν ένα σχετικά ήρεμο τέλος. Αφού πετάξουν τα εξωτερικά τους περιβλήματα, η κεντρική περιοχή τους συμπιέζεται από τη βαρύτητα και συμπυκνώνεται σε απίστευτο για την καθημερινή εμπειρία μας βαθμό. Σε ένα κυβικό εκατοστό υπάρχει μάζα ίση με έναν τόνο, δηλαδή ένα εκατομμύριο φορές πιο πυκνό από το νερό ή το ανθρώπινο σώμα. Το αστρικό αυτό «πτώμα», που έχει μάζα το πολύ 1,4 φορές τη μάζα του Ηλίου και έχει ακτίνα περίπου 100 φορές μικρότερη από το αρχικό αστέρι (έχει δηλαδή συρρικνωθεί στο μέγεθος της Γης) λέγεται λευκός νάνος.
Τα μεγαλύτερα αστέρια έχουν πιο επεισοδιακό τέλος. Εκρήγνυνται με τεράστια λάμψη (υπερκαινοφανείς ή supernova), διασκορπίζουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας τους και μόνο το κεντρικό μέρος τους μένει ως «πτώμα». Το «πτώμα» σ’ αυτή την περίπτωση εξαρτάται από τη μάζα του αστεριού. Αστέρια μεγάλα μεν, αλλά όχι υπερβολικά μεγάλα (ας πούμε από 5 ώς 15 φορές τη μάζα του Ηλίου) αφήνουν ως «πτώμα» ένα αδιανόητα πυκνό αντικείμενο. Σε ένα κυβικό εκατοστό χωρούν 100 εκατομμύρια τόνοι μάζας!! Το αντικείμενο αυτό, με μάζα 1 έως 3 φορές τη μάζα του Ηλίου, είναι μια σφαίρα με ακτίνα μόλις 10 χιλιομέτρων και λέγεται αστέρι νετρονίων. Λόγω της μεγάλης συμπύκνωσης, τα πρωτόνια συγχωνεύτηκαν με τα ηλεκτρόνια και μετατράπηκαν σε νετρόνια. Ετσι τα αστέρια νετρονίων είναι υπέρπυκνες μπάλες νετρονίων. Για να διαφύγει ένα σώμα από την επιφάνεια ενός αστεριού νετρονίων πρέπει να έχει ταχύτητα τουλάχιστον το μισό της ταχύτητας του φωτός.
Η έκρηξη ενός αστεριού πολύ μεγάλης μάζας αφήνει πίσω της ένα «πτώμα» πραγματικά εντυπωσιακό. Το «πτώμα» αυτό λέγεται μαύρη τρύπα, έχει μάζα μεγαλύτερη από 3 φορές τη μάζα του Ηλίου και ακτίνα μερικών χιλιομέτρων. Είναι τόσο μεγάλη η βαρυτική έλξη στην «επιφάνεια» (ορίζοντα γεγονότων) μιας μαύρης τρύπας, που όχι μόνο κανένα σώμα δεν μπορεί να διαφύγει από εκεί, αλλά ούτε το φως. Με άλλα λόγια, μια μαύρη τρύπα ρουφάει ό,τι πέφτει πάνω της και δεν αφήνει τίποτε να φύγει απ’ αυτή.
Πώς τα βλέπουμε
Είναι εύλογο επομένως το ερώτημα: αφού τα αστρικά «πτώματα» είναι «νεκρά», πώς τα βλέπουμε; Πώς ανιχνεύουμε την ύπαρξή τους; Η απάντηση είναι ότι η «μετά θάνατον ζωή» των αστεριών είναι πολύ πιο ενδιαφέρουσα από την κανονική ζωή τους. Ας δούμε πώς.
Τα περισσότερα αστέρια με μάζα σαν του Ηλίου ή μεγαλύτερη δημιουργούνται σε ζεύγη. Ο Ηλιος είναι η εξαίρεση σ’ αυτόν τον κανόνα. Στο ζεύγος λοιπόν αστεριών, και σύμφωνα με αυτά που είπαμε πριν, το μεγαλύτερο ζει λιγότερο και καταλήγει, ανάλογα με τη μάζα του, να γίνει λευκός νάνος, αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα. Το έτερον ήμισυ του ζεύγους συνεχίζει κανονικά τη ζωή του και τόσο το «ζωντανό αστέρι» όσο και το «πτώμα» περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Καθώς το «ζωντανό» αστέρι χάνει μάζα από τα εξωτερικά στρώματά του, μέρος της πέφτει στο «πτώμα». Λόγω της μεγάλης ταχύτητας με την οποία πέφτει αυτή η μάζα και λόγω τριβών κατά την πτώση, η μάζα θερμαίνεται σε θερμοκρασίες που είναι μερικές δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς. Αυτή η υψηλή θερμοκρασία έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ακτίνων Χ, που τις ανιχνεύουμε με δορυφόρους που στέλνουμε στο διάστημα.
Η πρώτη ανίχνευση τέτοιων ακτίνων Χ έγινε τη δεκαετία του 1960 (ο Riccardo Giacconi πήρε το βραβείο Nobel γι’ αυτό το 2002) και έτσι άρχισε η λεγόμενη Αστρονομία ακτίνων Χ, δηλαδή η παρατήρηση και μελέτη αστρικών αντικειμένων με ακτίνες Χ. Η παρατήρηση τής «μετά θάνατον ζωής» των αστεριών έφθασε στις μέρες μας να είναι τουλάχιστον το ίδιο ενδιαφέρουσα όσο η ίδια η «ζωή τους». Τόσο στο Πανεπιστήμιο Κρήτης όσο και στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών αρκετοί επιστήμονες ασχολούνται ερευνητικά με τη «μετά θάνατον ζωή» των αστεριών.
Είναι εύλογο επομένως το ερώτημα: αφού τα αστρικά «πτώματα» είναι «νεκρά», πώς τα βλέπουμε; Πώς ανιχνεύουμε την ύπαρξή τους; Η απάντηση είναι ότι η «μετά θάνατον ζωή» των αστεριών είναι πολύ πιο ενδιαφέρουσα από την κανονική ζωή τους. Ας δούμε πώς.
Τα περισσότερα αστέρια με μάζα σαν του Ηλίου ή μεγαλύτερη δημιουργούνται σε ζεύγη. Ο Ηλιος είναι η εξαίρεση σ’ αυτόν τον κανόνα. Στο ζεύγος λοιπόν αστεριών, και σύμφωνα με αυτά που είπαμε πριν, το μεγαλύτερο ζει λιγότερο και καταλήγει, ανάλογα με τη μάζα του, να γίνει λευκός νάνος, αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα. Το έτερον ήμισυ του ζεύγους συνεχίζει κανονικά τη ζωή του και τόσο το «ζωντανό αστέρι» όσο και το «πτώμα» περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο. Καθώς το «ζωντανό» αστέρι χάνει μάζα από τα εξωτερικά στρώματά του, μέρος της πέφτει στο «πτώμα». Λόγω της μεγάλης ταχύτητας με την οποία πέφτει αυτή η μάζα και λόγω τριβών κατά την πτώση, η μάζα θερμαίνεται σε θερμοκρασίες που είναι μερικές δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς. Αυτή η υψηλή θερμοκρασία έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ακτίνων Χ, που τις ανιχνεύουμε με δορυφόρους που στέλνουμε στο διάστημα.
Η πρώτη ανίχνευση τέτοιων ακτίνων Χ έγινε τη δεκαετία του 1960 (ο Riccardo Giacconi πήρε το βραβείο Nobel γι’ αυτό το 2002) και έτσι άρχισε η λεγόμενη Αστρονομία ακτίνων Χ, δηλαδή η παρατήρηση και μελέτη αστρικών αντικειμένων με ακτίνες Χ. Η παρατήρηση τής «μετά θάνατον ζωής» των αστεριών έφθασε στις μέρες μας να είναι τουλάχιστον το ίδιο ενδιαφέρουσα όσο η ίδια η «ζωή τους». Τόσο στο Πανεπιστήμιο Κρήτης όσο και στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών αρκετοί επιστήμονες ασχολούνται ερευνητικά με τη «μετά θάνατον ζωή» των αστεριών.
