Κυριακή, 30 Δεκεμβρίου 2007

Το νεφέλωμα του Καρκίνου

Καλλιτεχνική απεικόνιση του Γαλαξία μας


Η θέση του Νεφελώματος του Καρκίνου στο γαλαξία μας, πάνω. Κάτω, η περιοχή σε μεγένθυνση.
National Geographic, Ιούνιος 2004
Ένας ιστορικός υπερκαινοφανής είναι ο Υπερκαινοφανής του Καρκίνου που εξερράγη το 1054 και παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από την γη στις 4 Ιουλίου του ίδιου έτους. Το γεγονός εκτυλίσσεται έκτοτε και θα συνεχίσει να εκτυλίσσεται με αρκετά βίαιες διαδικασίες.
Διαθέτουμε τρείς διαφορετικές πηγές πληροφοριών σχετικά με την παρατήρηση ενός μοναδικού κοσμικού γεγονότος : από την Κίνα και την Ιαπωνία στην Ανατολική Ασία, από την Μέση Ανατολή στη Δυτική Ασία, καθώς κι από την Αμερικανική ήπειρο στο δυτικό ημισφαίριο.
Εδώ θα μεταφέρω τη μία, αυτή του Κινέζου αυτοκράτορα, στον οποίο οφείλουμε τη διατήρηση έγγραφων αναφορών που χρονολογούνται πριν από εννιακόσια πενήντα χρόνια. Για τις δύο άλλες ιστορικές πηγές, παραπέμπω στο βιβλίο του Ινδού Αστροφυσικού Jayant Narlikar, Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος, Τραυλός 2001.
Ο επισκέπτης αστέρας
" Στην Ιστορία της Δυναστείας των Sung
" του Ho Peng Yoke, περιγράφεται το ακόλουθο συμβάν :
Την ημέρα Chi - Chhou, τον πέμπτο μήνα του έτους της βασιλείας του Chi - Ho, " ένας επισκέπτης αστέρας " εμφανίστηκε νοτιοανατολικά του Thien - Kaun, με διάμετρο αρκετά εκατοστά. Μετά την πάροδο ενός και πλέον έτους, εξαφανίστηκε…
Τι θα μπορούσε να ήταν ; Γιατί έγινε αντιληπτός ; Τι σημαίνει η φράση επισκέπτης αστέρας ; Για ν' απαντήσουμε σ' αυτά τα ερωτήματα, πρέπει να ταξιδέψουμε κατά χίλια χρόνια στο παρελθόν.
Σύμφωνα με την επικρατούσα τότε κινεζική παράδοση, ο αυτοκράτορας παρατηρούσε τον ουρανό για " προειδοποιήσεις " από τον Παντοδύναμο, σε περίπτωση που είχε παρεκκλίνει από το ευθύ και στενό μονοπάτι της τιμιότητας και της δικαιοσύνης. Από φόβο μήπως τιμωρηθεί αν τυχόν του διέφευγε κάποια τέτοια προειδοποίηση, ο αυτοκράτορας εξασφάλιζε την συνεχή και προσεκτική παρατήρηση του ουρανού. Ήταν καθήκον του αστρολόγου της αυλής να ξαγρυπνά και να πληροφορεί τον αυτοκράτορα για οτιδήποτε ασυνήθιστο. Σ' αυτό το πλαίσιο έγινε αντιληπτό το παραπάνω γεγονός και καταγράφηκε με την προηγούμενη διατύπωση. Η 4η Ιουλίου 1054 είναι η ημερομηνία της κινεζικής καταγραφής στο σύγχρονο ημερολόγιό μας.
Η φράση " επισκέπτης αστέρας " υποδηλώνει ότι το άστρο δεν υπήρχε στον ουρανό πριν από το γεγονός, ή ορθότερα δεν ήταν παρατηρήσιμο προηγουμένως. Κατά παρόμοιο τρόπο, μετά την ολοκλήρωση του φαινομένου, το άστρο εξαφανίστηκε από τον ουρανό. Οι Κινέζοι συνήθιζαν να περιγράφουν τέτοια εφήμερα αντικείμενα ως επισκέπτες του ουρανού. Η παρατήγρηση αυτού του αντικειμένου καταγράφηκε επίσης στην Ιαπωνία, όπου οι αστρολόγοι κρατούσαν επίσης σχολαστικές σημειώσεις για τον ουρανό.
Το αστέρι - που στην προηγούμενη κατάστασή του ήταν ενδεχομένως πολύ αμυδρό για να μπορεί να παρατηρηθεί - έγινε αρχικά τόσο λαμπρό ώστε να είναι ορατό ακόμα και στο φως της ημέρας, ενώ τη νύχτα ήταν πέντε φορές λαμπρότερο από τον πλανήτη Αφροδίτη που παρατηρούμε νωρίς το πρωϊ ή αργά το απόγευμα. Πράγματι, στο μέγιστο της λαμπρότητάς του, μπορούσε να διαβάζει κάποιος τη νύχτα μόνο με το φως του.
Ωστόσο, ο επισκέπτης αστέρας δεν διατήρησε την αρχική του λαμπρότητα. Άρχισε να εξασθενεί. Με τη βοήθεια των ιστορικών αρχείων, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το αντικείμενο ήταν ορατό κατά τη διάρκεια της ημέρας περίπου για είκοσι τρεις μέρες, ενώ τη νύχτα ήταν ορατό για περίπου έξι μήνες. Τελικά, μέσα σε δύο χρόνια το αντικείμενο έπαψε να είναι ορατό. Η κατεύθυνση προς την οποία φαινόταν, όπως καταγράφεται στα αρχεία, υποδεικνύει ότι βρίσκεται κοντά στο άστρο ζ του Ταύρου. ( ζ Tauri ). Τι παρατηρούμε εκεί σήμερα ;

Νεφέλωμα του Καρκίνου
Υπόλειμμα υπερκαινοφανούς
Μ1
Απόσταση από τη γη :
6,500 έτη φωτός
Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, 2006
Στη φωτογραφία απεικονίζεται μια εντυπωσιακή νεφελώδης δομή με νηματοειδείς προεξοχές, ότι απέμεινε από τον " επισκέπτη αστέρα " που οι Κινέζοι είδαν να εκρύγνηται το 1054. Επειδή το σχήμα της θύμιζε στους αστρονόμους τη μορφή του κάβουρα, το αντικείμενο ονομάστηκε Νεφέλωμα του Καρκίνου. ( Δεν είναι ορατό με γυμνό μάτι ). Η έκταση που καταλαμβάνει όλη η δομή του αστρικού υπολείμματος είναι 10 έτη φωτός. Στην καρδιά του νεφελώματος, που έχει διάμετρο 3 έτη φωτός, υπάρχει ένας αστέρας νετρονίων, - το λείψανο του αρχικού αστέρα - που ανακαλύφθηκε το 1969. "

Αστέρας νετρονίων του Νεφελώματος του Καρκίνου
Pulsar
PSR 0531+21
Απόσταση :
6.500 έτη φωτός
Ο υπερκαινοφανής από τον οποίο προέκυψε το νεφέλωμα σχημάτισε ένα pulsar που είναι ένας ταχύτατα περιστρεφόμενος αστέρας νετρονίων. Το σήμα που λαμβάνουμε από αυτόν είναι 30 παλμοί ανά δευτερόλεπτο, καθώς ο αστέρας περιστρέφεται και στέλνει μια δέσμη ακτινοβολίας προς τη δική μας κατεύθυνση. Οι παλμοί δημιουργούνται πιθανότατα από ηλεκτρόνια που κινούνται σπειροειδώς μέσα στο ισχυρό μαγνητικό πεδίο του αστέρα. Καθώς αυτά τα σωματίδια επιταχύνονται και τελικά εκσφενδονίζονται στα περιβάλλοντα αέρια σχηματίζουν ένα διαστελλόμενο δακτύλιο που είναι θεατός τόσο στις ακτίνες Χ όσο και στα ορατά μήκη κύματος.
Ματιές στο Σύμπαν, Πλανητάριο Θεσσαλονίκης 2003 και
Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
4 Μαϊου 2008 : Το αστέρι εκπέμπει κύματα βαρύτητας
Πηγές στοιχείων : Jayant Narlikar, Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος, Τραυλός 2001, τα βιβλία κι η ιστοσελίδα που ήδη αναφέρθηκαν.

Παρασκευή, 28 Δεκεμβρίου 2007

Η γέννηση, η ζωή κι ο θάνατος των αστεριών

Νεφέλωμα Ροζέτα
Σκοτεινό νεφέλωμα και εκπομπής
NGC 2237
Απόσταση :
5.000 έτη φωτός
Διάμετρος : 100 έτη φωτός
Εντός του αστρικού εργοστασίου του Νεφελώματος Ροζέτα, νέφη αερίου και σκόνης ανακατεύονται και δημιουργούν σκοτεινούς θύλακες σχηματισμού αστεριών. Οι αστρικοί άνεμοι που προέρχονται από το νεογέννητο σμήνος αστεριών που βλέπουμε στο κέντρο της, διώχνουν μακριά το μητρικό τους νεφέλωμα.
Gile Sparrow, Αστρονόμος
Cosmos,Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
Τ' αστέρια γεννιούνται μέσα στα μεσοαστρικά νέφη υδρογόνου που υπάρχουν στο σύμπαν. Μόρια υδρογόνου και κόκκοι σκόνης κινούνται και συγκρούονται συνεχώς μεταξύ τους. Μια περιοχή μεγαλύτερης πυκνότητας αρχίζει να παίρνει δισκοειδές σχήμα που περιστρέφεται όλο και ταχύτερα και ύλη πέφτει προς το κέντρο της.

Το συστελλόμενο και περιστρεφόμενο νέφος απλώνεται υπό μορφή δίσκου γύρω από ένα κεντρικό εξόγκωμα. Από το εξόγκωμα θα σχηματιστεί το άστρο, ενώ ο δίσκος θα διασπαστεί σε πλανήτες. Αυτή η ιδέα ενισχύθηκε το 1983, όταν ο Αστρονομικός Δορυφόρος Υπερύθρου ( Infrared Astronomy Satellite, IRAS ) ανακάλυψε τέτοιους πρωτοπλανητικούς δίσκους γύρω από μερικά αστέρια. ( Βλ. παρακάτω φωτογραφία ).

Εικόνα από τον IRAS, στην οποία παρουσιάζεται ο πρωτοπλανητικός δίσκος γύρω από το άστρο β' pictoris.
Jayant Narlikar, Αστροφυσικός
Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος, Τραυλός 2001

Εξωηλιακό σύστημα UX Tau A
Ηλικία :
ένα εκατομμύριο χρόνια
Απόσταση : 450 έτη φωτός περίπου
Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωηλιακού συστήματος UX Tau A που παρατηρήθηκε από το Διαστημικό τηλεσκόπιο υπέρυθρου Spitzer.
Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι στον πρωτοπλανητικό δίσκο που σχηματίζεται γύρω από το εξωηλιακό αστέρι που απέχει 450 έτη φωτός περίπου από τη Γη, υπάρχει ένα κενό που εκτείνεται σε μια απόσταση ίση με εκείνη μεταξύ του Ερμή και του Πλούτωνα του δικού μας ηλιακού συστήματος. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτό το κενό παράγεται κατά την δημιουργία πλανητών.
Το αστέρι μεγαλώνει και δηλαδή αποκτά όλο και μεγαλύτερη μάζα στροβιλιζόμενων αερίων και αστρικής σκόνης. Στο εσωτερικό αυτής της μάζας υπάρχουν εσωτερικές έλξεις, οι βαρυτικές δυνάμεις, που τείνουν να την συρρικνώσουν. Η θερμοκρασία ανεβαίνει και όταν φτάσει σε πολύ υψηλούς βαθμούς, τα άτομα και τα μόρια που αποτελούν τα αέρια αυτής της μάζας, συγκρούονται συχνότερα και βιαιότερα.
Κατά την διάρκεια αυτών των συγκρούσεων, τα άτομα υδρογόνου, που αποτελούνται το καθένα από ένα πυρήνα ( αποτελούμενο από 1 πρωτόνιο ) και 1 ηλεκτρόνιο σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα, ενδέχεται να χάσουν κάποια από τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια. Το αποτέλεσμα είναι ότι οι πυρήνες ( σκέτοι, χωρίς ηλεκτρόνια ) αυτών των ατόμων κινούνται σε μια θάλασσα ηλεκτρονίων. Αυτή είναι μια νέα κατάσταση ύλης που ονομάζεται πλάσμα και παίρνει την θέση του αερίου στο κέντρο του αστεριού.

Tο μοντέλο του Ράδερφορντ για το άτομο
Simon Singh, Μοριακός Φυσικός, Big Bang, Τραυλός 2005
Στο εσωτερικό του θερμού αυτού πλάσματος, με θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 10.000.000 βαθμούς, η πυρηνική δύναμη, δηλαδή η δύναμη που συγκρατεί μεταξύ τους τα σωματίδια του πυρήνα ( πρωτόνια και τα νετρόνια ) μπορεί να παγιδεύσει 2 πρωτόνια και να προκαλέσει έτσι την σύντηξή τους σ΄ένα πυρήνα μεγαλύτερης μάζας. ( Αυτή είναι η πρώτη πυρηνική αντίδραση που συμβαίνει στο άστρο). Ο νέος πυρήνας αποτελείται από 2 πρωτόνια και 2 νετρόνια και είναι ο πυρήνας του ηλίου.

Η πιο διάσημη εξίσωση όλων των εποχών
Stephen Hawking, Στους ώμους γιγάντων, Τραυλός 2006
Η μάζα αυτού του πυρήνα είναι λίγο μικρότερη από το άθροισμα των μαζών τεσσάρων πυρήνων υδρογόνου. Αυτό το έλλειμμα μάζας, δεν χάνεται αλλά, σύμφωνα με την περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν ( όπου η μάζα, όταν έχει την ταχύτητα του φωτός μετατρέπεται σε ενέργεια ) , θα εμφανιστεί υπό τη μορφή ισοδύναμης ενέργειας που είναι και η ενέργεια που εκπέμπει ο ήλιος μας ακτινοβολώντας.
Ο Simon Singh, Μοριακός φυσικός, στο βιβλίο του Big Bang, Τραυλός 2005, μας εξηγεί ότι πρόκειται για μια απώλεια μάζας 7% : " 1 κιλό υδρογόνου" γράφει, " συντήκεται σε 0,993 κιλά ηλίου, με μια απώλεια μάζας 0,007 κιλά. Αυτά τα 7 γραμμάρια δίνουν μια ενέργεια ισοδύναμη με αυτήν που παράγεται κατά την καύση 100.000 τόνων κάρβουνου. "
Ο Ήλιος μετατρέπει 584 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου σε 580 εκατομμύρια τόνους ηλίου κάθε δευτερόλεπτο, μετατρέποντας τη μάζα που λείπει σε ενέργεια ηλιακής ακτινοβολίας. Παρά την ηλικία και τον τεράστιο ρυθμό κατανάλωσης, το ενεργειακό απόθεμα υδρογόνου του Ήλιου είναι τόσο μεγάλο ώστε θα συνεχίσει να παράγει ενέργεια για άλλα έξι δισεκατομμύρια χρόνια.
Αλλά ας ξαναγυρίσουμε στις διαδικασίες πυρηνικής σύντηξης.
Μ' αυτή την πρώτη, τ' αστέρι αρχίζει λοιπόν να λάμπει.
Λόγω του βάρους της μάζας του, δημιουργούνται τεράστιες βαρυτικές πιέσεις που διατηρούν στο κέντρο το θερμό πλάσμα σε κατάσταση ευσταθούς ισορροπίας. Όταν όμως τ' αστέρι καταναλώσει όλο το καύσιμο υδρογόνο του στις αντιδράσεις σύντηξης, θα σταματήσει να παράγει ενέργεια με σύντηξη ηλίου.
Σ' αυτό το στάδιο, θα αποτελείται από έναν πυρήνα με ήλιο κι ένα εξωτερικό περίβλημα με υδρογόνο σε αισθητά χαμηλότερη θερμοκρασία. Ενώ δηλαδή η θερμοκρασία του πυρήνα είναι μεγαλύτερη από 10.000.000 βαθμούς, στην επιφάνεια του περιβλήματος μειώνεται σε λίγες χιλιάδες βαθμούς. Το υδρογόνο υπάρχει, αλλά είναι πολύ ψυχρό για να συντηχθεί σε ήλιο κι αυτός είναι κι ο λόγος για τον οποίο έχει διακοπεί η παραγωγή ενέργειας.
Με την διακοπή παραγωγής ενέργειας, οι βαρυτικές πιέσεις δεν έχουν πια την δυνατότητα να αντισταθούν στην βαρυτική συστολή κι έτσι ο πυρήνας αρχίζει να συστέλλεται.
Καθώς ο πυρήνας ηλίου συρρικνώνεται, η θερμοκρασία του αυξάνει. Όταν πλησιάσει τους 100.000.000 βαθμούς, σταματάει να παραμένει αδρανής κι αρχίζει να συμμετέχει σε μια νέα αντίδραση σύντηξης όπου μια τριάδα πυρήνων ηλίου συνδυάζεται και σχηματίζει έναν πυρήνα άνθρακα. Καθώς ενεργοποιείται μια νέα πηγή ενέργειας, αυξάνονται εκ νέου οι πιέσεις στον πυρήνα που σταματά να συστέλλεται.
Οι πιέσεις αυτές όμως δεν περιορίζονται μόνο στον πυρήνα του αστεριού. Αναπτύσσονται και στο περίβλημα, καθώς προσπαθεί να προσαρμοστεί στη νέα κατάσταση. Το περίβλημα διαστέλλεται σταθερά και τελικά ισορροπεί σε μια νέα ακτίνα η οποία μπορεί να είναι εκατό και πλέον φορές μεγαλύτερη από την αρχική ακτίνα του αστεριού.
Εκτός από την ακτίνα, αυξάνει και ρυθμός της εκπεμπόμενης ενέργειας κι έτσι τ' αστέρι γίνεται φωτεινότερο. Ωστόσο, ενώ ο πυρήνας θερμαίνεται λόγω της συστολής, η διαστολή των αερίων του περιβλήματος μειώνει την επιφανειακή θερμοκρασία του ( μπορεί να μειωθεί περισσότερο από 2000 βαθμούς ) και δηλαδή το περίβλημα ψύχεται. Το αποτέλεσμα είναι ότι τ' αστέρι φαίνεται μεγαλύτερο αλλά πιο ερυθρό, γίνεται ένας ερυθρός γίγαντας.
Το κεντρικό του τμήμα, που περιέχει τώρα άνθρακα, περιβάλλεται από ένα κέλυφος ηλίου που δεν είναι αρκετά θερμό για ν' αρχίσει η σύντηξή του. Το κέλυφος ηλίου, περιβάλλεται με τη σειρά του από ένα φλοιό ακόμα ψυχρότερου υδρογόνου. Τ' αστέρι δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιήσει ως πηγή ενέργειας το απόθεμα ηλίου και βρίσκεται άλλη μια φορά σε κρίσιμο σημείο.
Κατά τα γνωστά, ο πυρήνας συστέλλεται και θερμαίνεται, αποκτώντας υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει έναν ακόμα μεγαλύτερο πυρήνα, τον πυρήνα οξυγόνου.
.
Εξελικτική διαδρομή αστέρων μικρής μάζας
Από αριστερά προς τα δεξιά : αρχικό αστέρι, κόκκινος γίγαντας, πλανητικό νεφέλωμα, λευκός νάνος.
Gile Sparrow, Cosmos,Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
Για τ’ αστέρια μάζας ίσης ή δυό φορές μεγαλύτερης του Ήλιου, η παραγωγή ενέργειας μέσω σύντηξης ηλίου με οξυγόνο σταματά εδώ. Το περίβλημα διαστέλλεται περισσότερο, ψύχεται και το άστρο φαίνεται ακόμα μεγαλύτερο και πιο ερυθρό. Για παράδειγμα, όταν ο ήλιος θα γίνει ερυθρός γίγαντας, η ακτίνα του μπορεί ν' αυξηθεί σε σημείο να " καταπιεί " τους εσωτερικούς πλανήτες : τον Ερμή, την Αφροδίτη και την γη, πιθανότατα και τον Άρη.
Τα τελευταία στάδια της καύσης ενός αστεριού μικρής μάζας είναι ασταθή : τ' αστέρι εκτινάσσει βαθμιαία μικρά τμήματα από το εξωτερικό του περίβλημα στο γύρω διάστημα σχηματίζοντας ένα πλανητικό νεφέλωμα που μοιάζει με δαχτυλίδι καπνού. Το δαχτυλίδι αυτό φωτίζεται από την ακτινοβολία του θερμού συστελλόμενου αστέρα η οποία ανάβει το αέριο που τον περιβάλλει, ακριβώς όπως συμβαίνει σ' έναν λαμπτήρα φθορισμού.
Ένας τέτοιος δακτύλιος ο οποίος ονομάζεται πλανητικό " νεφέλωμα " επειδή έχει νεφελώδη δομή και " πλανητικό " επειδή φωτίζεται από το γονικό αστέρι όπως ένας πλανήτης, φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία.

Το Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα στον αστερισμό Λύρα
Πλανητικό Νεφέλωμα
M57
Απόσταση : 2.200 έτη φωτός
Αυτά τα " 'οπλα που καπνίζουν " παίζουν έναν σημαντικό ρόλο στο γαλακτικό οικοσύστημα. Σαν πλανητικά νεφελώματα, με την επέκτασή τους εμπλουτίζουν το αστρικό μεσοδιάστημα με τα φρούτα της πυρηνικής σύντηξης - στοιχεία όπως ο άνθρακας, άζωτο κι οξυγόνο - και σπέρνουν τους σπόρους για τις νέες γενιές αστέρων, πλανητών και ανθρώπων.
Από το προηγούμενο βιβλίο, Cosmos
Εκτινάσσοντας τέτοιους " δακτύλιους καπνού " ο ερυθρός γίγαντας κατορθώνει να ελαττώσσει τη μάζα του. Αν η μάζα του ελαττωθεί αρκετά, μετά την εξάντληση των καυσίμων ο εσωτερικός του πυρήνας συμπιέζεται δημιουργώντας ένα λευκό νάνο.
Ένας λευκός νάνος δεσμεύει άνθρακα κι οξυγόνο στο εσωτερικό του, όπου και βρίσκονται σε σχεδόν κρυσταλλική κατάσταση. Δεν υπάρχει πλέον παραγωγή ενέργειας και δεν συντίθενται νέα στοιχεία, το άστρο συγκρατείται από την κβαντική άπωση των ελεύθερων ηλεκτρονίων του. Πολύ αργά, συνεχίζει να κρυώνει και να συστέλλεται, γίνεται αμυδρότερο, κάτω από το όριο ανίχνευσης. Σταδιακά μεταβάλλεται σε ερυθρό, καφέ και τελικά μαύρο νάνο.
Εδώ πρέπει να πούμε ότι ο άνθρακας και το όξυγόνο αποτελούν τα στοιχεία με τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα που δημιουργούνται στ’ αστέρια. Οι πολλές συγκρούσεις των πρωτονίων με τα άτομα του ηλίου δεν γεννούν σημαντικά προϊόντα σύντηξης. Το λίθιο, το βόριο και το βηρύλλιο που έχουν μικρότερους πυρήνες από τον άνθρακα, απαντώνται σε περιεκτικότητα ένα εκατομμύριο φορές μικρότερη.
.
Εξελικτική διαδρομή αστεριών μεγάλης μάζας
Από αριστερά προς τα δεξιά : αρχικό αστέρι, κόκκινος γίγαντας, υπερκαινοφανής, αστέρι νετρονίων (πάνω δεξιά ) ή μαύρη τρύπα ( κάτω δεξιά ).
Gile Sparrow, Cosmos,Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
Τ’ αστέρια μεγαλύτερη μάζας, ακολουθούν μια συντομότερη κι εντονότερη εξελικτική διαδρομή. Το βάρος των εξωτερικών στρωμάτων του αστεριού δημιουργεί υψηλότερη πίεση και θερμοκρασία στον πυρήνα ενώ οδηγεί σ’ ένα περισσότερο διαφοροποιημένο σύνολο πυρηνικών αντιδράσεων.
Αν και σπανιότερο, ένα βαρύ άστέρι 20 ηλιακών μαζών π.χ., λάμπει 20.000 φορές περισσότερο από τον ήλιο αλλά, διατρέχοντας τη φάση σύντηξης υδρογόνου 1.000 φορές πιο γρήγορα, διογκώνεται σε ερυθρό γίγαντα σε μόνο 10 εκατομμύρια χρόνια αντί των 10 δισεκατομμυρίων που χρειάζονται για τον Ήλιο.
Στο εσωτερικό ενός αστεριού μεγάλης μάζας, οι πυρηνικές αντιδράσεις συνεχίζονται σχηματίζοντας πυρήνες όλο και βαρύτερους καθώς κατά την σύντηξη μ' ένα πυρήνα ηλίου προστίθενται 4 σωματίδια : το οξυγόνο συντήκεται με το ήλιο για να συνθέσει το στοιχείο νέο, ο πυρήνας του οποίου αποτελείται από 20 σωματίδια. Το νέο συντήκεται με το ήλιο για να συνθέσει το μαγνήσιο ( 24 ) το πυρίτιο ( 28 ) το θείο ( 32 ) κοκ., μέχρι τα σωματίδια ν’ αυξηθούν σε 56 που είναι η ομάδα του σιδήρου, του κοβαλτίου και του νικελίου.
Ο σίδηρος έχει τον πιο σφιχτοδεμένο πυρήνα και καταλαμβάνει μια ειδική θέση στην σύνθεση του σύμπαντος : ενώ η σύντηξη των ελαφρότερων στοιχείων απελευθερώνει ενέργεια, ο σχηματισμός ενός πυρήνα βαρύτερου του σιδήρου, απαιτεί δαπάνη ενέργειας. Αυτό το γεγονός, που έχει επιβεβαιωθεί σε επίγεια εργαστήρια, είναι καταλυτικό για την περαιτέρω εξέλιξη των αστεριών αυτών και δηλαδή τον βίαιο θάνατό τους : από τη στιγμή που το αστέρι δημιουργήσει έναν πυρήνα σιδήρου, η ενέργεια σύνδεσης των πυρήνων μεταβάλλεται. Η συνοχή των σωματιδίων εξασθενεί και ο νέος πυρήνας δεν συγκρατείται τόσο ισχυρά όσο ο προηγούμενος.
Τ' αστέρι φτάνει έτσι στο τέλος της παραγωγής ενέργειας. Ο πυρήνας του έχει αποκτήσει θερμοκρασία αρκετών δισεκατομμυρίων βαθμών αλλά δεν μπορεί να συνεχίσει την ακολουθία των αντιδράσεων σύντηξης για να συντηρηθεί.

Τ' αστέρι, όταν ολοκληρώσει τη σύνθεση πυρήνων με τις αντιδράσεις σύντηξης, θα έχει αποκτήσει δομή πολλαπλών στρωμάτων που μοιάζει με κρεμμύδι. Τα διαδοχικά εξωτερικά κελύφη αποτελούνται από προοδευτικά ελαφρύτερους πυρήνες.
Από το προηγούμενο βιβλίο, Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος
Σ' αυτό το στάδιο, ο πυρήνας του αστεριού - που τώρα περιέχει ρευστό σίδηρο μεγάλης πυκνότητας και θερμοκρασίας - αρχίζει λοιπόν να καταρρέει προς το εσωτερικό του και δηλαδή να συστέλλεται με ταχύτητα. Τα στοιχεία της ομάδας του σιδήρου διασπώνται αντίστροφα, σε πυρήνες ηλίου, ελεύθερα πρωτόνια και νετρόνια με αποτέλεσμα ο πυρήνας να χάνει ενέργεια.
Κατά την αντίστροφη αντίδραση, το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο συνδυάζονται και σχηματίζουν ένα νετρόνιο. Η εν λόγω αντίδραση απελευθερώνει επίσης ένα νετρίνο για το οποίο πιστεύται ότι δεν ηρεμεί ποτέ αλλά κινείται συνεχώς με την ταχύτητα του φωτός Διαπερνά τα πάντα κι εμάς τους ανθρώπους όλες τις ώρες και δεν αντιδρά με την ύλη - όπως το φως.
Καθώς ο πυρήνας συρρικνώνεται, η πυκνότητα των νετρονίων αυξάνει με πολύ ταχύ ρυθμό, - οι ταχύτητες των ηλεκτρονίων μπορεί να προσεγγίσουν την ταχύτητα του φωτός - και φτάνει ν’ αντιστοιχεί μ’ εκείνη που υπάρχει στο εσωτερικό ενός ατομικού πυρήνα.
Ο πυρήνας δεν μπορεί να συμπιεσθεί περισσότερο, δημιουργούνται πιέσεις εκφυλισμού : όταν, σε συνθήκες υψηλής πυκνότητας, η απόσταση μεταξύ των ατόμων τείνει να γίνει μικρότερη από ένα επιτρεπτό όριο, τα ηλεκτρόνιά τους εκφυλίζονται, δηλαδή προβάλλουν αντίσταση στην βαρυτική δύναμη και δημιουργούν ισχυρή πίεση στο εσωτερικό του αστέρα.
Αυτή η πίεση αντιστέκεται σθεναρά στην συρρίκνωση του πυρήνα κι επιπλέον προκαλεί την αναπήδηση του : όταν ακόμα περισσότερο υλικό πέσει πάνω στον σκληρό πυρήνα που έχει σταματήσει να καταρρέει, εκείνος αναπηδά όπως ένα τραίνο που προσκρούει σ’ ένα τοίχο. Όλ’ αυτά συμβαίνουν μέσα σε λίγα μόνο δευτερόλεπτα όπου το αστέρι, ανάλογα με την αρχική του μάζα, γίνεται αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα.
Το νέο αυτό αστέρι
- πολύ υψηλής πυκνότητας και πολύ μικρού μεγέθους - αρχίζει πλέον να κινείται ταχύτατα προς τα έξω. Ένα κύμα έντονης πίεσης που ταξιδεύει ταχύτερα από τον ήχο, ξεσπά σ’ όλη την έκταση του περιβλήματος που στο μεταξύ δεν έχει χρόνο ν' αντιδράσει σ' αυτή τη ραγδαία εξέλιξη κι υπόκειται σε μια πολύ ισχυρή ώθηση προς τα έξω.
Η ώθηση αυτή είναι ένα ωστικό κύμα, δηλαδή μια κινούμενη επιφάνεια διαταραχής ανάμεσα σε δύο πλευρές με τεράστια διαφορά πίεσης. Το ωστικό κύμα αποδιοργανώνει το περίβλημα σε μεγάλο βαθμό κι όταν φθάνει στην επιφάνεια, τα νετρίνα που είχαν απελευθερωθεί κατά τις αντίστροφες αντιδράσεις στον πυρήνα, εγκαταλείπουν το άστέρι με την ταχύτητα του φωτός : το άστρο λάμπει περισσότερο από ολόκληρο τον γαλαξία στον οποίο ανήκει.
Την επόμενη στιγμή, το περίβλημα αποσπάται από τον πυρήνα κι εκτινάσσεται στον διαστρικό χώρο : το άστρο εκρήγνυται. ( Κατά την έκρηξη, το περίβλημα εκτινάσσεται προς τη μία κατεύθυνση ενώ ο πυρήνας ανακρούει προς την αντίθετη, όπως συμβαίνει με την ανάκρουση του όπλου κατά τον πυροβολισμό ).

Ο Υπερκαινοφανής του Κέπλερ
Υπόλειμμα υπερκαινοφανούς
SN 1604
Απόσταση :
13.000 έτη φωτός
Με 14 έτη φωτός τωρινή έκταση, το ωστικό κύμα του υπερκαινοφανούς που φώτισε τους ουρανούς πάνω από τον Γιοχάνες Κέπλερ το 1604, εκτείνεται ακόμα στο διάστημα με ταχύτητα πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.
Οι θεωρητικοί φυσικοί μπορούν να υπολογίσουν τις αυξομειώσεις λαμπρότητας των υπερκαινοφανών. Για λίγες εβομάδες, το άστρο λάμπει όσο ένα δισεκατομμύριο ήλιοι αλλά στη συνέχεια η λαμπρότητά του φθίνει απότομα. Το επόμενο διάστημα μειώνεταιι σταθερά και μετά από ένα χρόνο περίπου, το άστρο παύει να είναι ορατό με γυμνό μάτι.
Από το προηγούμενο βιβλίο, Cosmos
Σε αντίθεση με τ' αστέρια μικρής μάζας που δεσμεύουν τα προϊόντα τους στους λευκούς νάνους, τ' αστέρια που εκρύγνηνται παίζουν έναν ειδικό ρόλο στο χημικό εμπλουτισμό του σύμπαντος. Όπως είδαμε προηγουμένως, όταν τ' αστέρι ολοκληρώσει τη σύνθεση πυρήνων με τις αντιδράσεις σύντηξης, θα έχει αποκτήσει " δομή κρεμμυδιού " αποτελούμενοι από στρώματα όλο κι ελαφρότερων ατομικών πυρήνων ξεκινώντας από τον αστρικό πυρήνα έως τα εξωτερικά του όρια.
Πριν λοιπόν εκραγεί, για λίγα δέκατα του δευτερολέπτου, τα στρώματα αυτά θερμαίνονται από το ωστικό κύμα σε τέτοιες θερμοκρασίες ώστε οι πυρήνες τους υπόκεινται σε διαδικασίες σύντηξης. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται εκρηκτική πυρηνοσύνθεση επειδή συμβαίνει υπό μορφή έκρηξης και εξελίσσεται για μικρή χρονική περίοδο.. ( Βλ. παρακάτω σχήμα ).
.
Η πορεία ενός ωστικού κύμματος, το οποίο δημιουργείται στις εσωτερικές περιοχές του αστεριού που πρόκειται να εκραγεί. Κατά τη διάδοσή του προς τα έξω, θερμαίνει τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού και πυροδοτεί σ' αυτά εκρηκτική πυρηνική σύντηξη.
Από το προηγούμενο βιβλίο, Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος
Μέσα σ’ αυτά τα τόσο ιδιαίτερα δέκατα του δευτερολέπτου, τη στιγμή δηλαδή που τ' αστέρι λάμπει περισσότερο από ολόκληρο τον γαλαξία στον οποίο ανήκει, συντίθενται όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα.
Το ήλιο ( ατομικός αριθμός στοιχείου : 2 ) που σχηματίζεται από την καύση του υδρογόνου αποβάλλεται βίαια, ο άνθρακας ( 6 ) το οξυγόνο ( 8) , ( το πυρίτιο ( 14 ) και το θείο ( 16 ) που συσσωρεύονται από την περαιτέρω κάυση μέσα στο αέριο, εκτινάσσονται στον διαστρικό χώρο. Τα νετρόνια βομβαρδίζουν τους πυρήνες σιδήρου ( 26 ), μεταστοιχειώνοντάς τους σε χρυσό. ( 79 ). Με τα σειρά του, ο χρυσός μετατρέπεται σε μόλυβδο ( 82 ) και ο σχηματισμός των στοιχείων συνεχίζεται μέχρι την σύνθεση του ουρανίου ( 92 ).
Στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο είναι σπάνια στο σύμπαν. Για κάθε 100 δισεκατομμύρια άτομα υδρογόνου υπάρχει ένα άτομο ουρανίου – το καθένα φτιαγμένο με ειδική δαπάνη σ’ ένα ασυνήθιστο περιβάλλον.
Η ίδια η έκρηξη του αστεριού, εμπεριέχει ασφαλώς πολύ περισσότερη ενέργεια από την εκρηκτική πυρηνοσύνθεση και είναι συγκρίσιμη με την συνολική απόδοση ενέργειας του Ήλιου κατά την διάρκεια ολόκληρης της ζωής του. Η ενέργεια αυτή έχει τη μορφή ακτινοβολίας και σωματιδίων, όπως ηλεκρονίων, πρωτονίων, νετρονίων κι ατομικών πυρήνων.
Τα περισσότερα από αυτά κινούνται με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Που πηγαίνουν ; Από τη στιγμή που προβάλουν από το θερμό και τυρβώδες περιβάλλον του εκρυγνυόμενου άστρου, μπορούν να ταξιδέψουν σ' ολόκληρο το γαλαξία αν και εκτρέπονται από τα γαλαξιακά μαγνητικά πεδία.
Έτσι, αν ανιχνεύσουμε την ροή τέτοιων σωματιδίων, δεν μπορούμε νάμαστε βέβαιοι αν η πηγή τους βρίσκεται προς την κατεύθυνση που προσεγγίζουν τη γη. Τα σωματίδια αυτά μας βομβαρδίζουν απ' όλες τις κατευθύνσεις κι ονομάζονται κοσμικές ακτίνες.
Η έκρηξη του υπερκαινοφανούς SN 1987Α που εξερράγη τον Φεβρουάριο του 1987 στο γειτονικό Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, επιβεβαίωσε την εικόνα της δημιουργίας βαρέων στοιχείων που μέχρι τότε ήταν θεωρητική, καθώς αναγνωρίστικαν οι ουσίες και οι περιεκτικότητες των στοιχείων στην ενδοαστρική ύλη της περιοχής.
.
NGC 3603
Νεφέλωμα εκπομπής
Απόσταση : 20.000 έτη φωτός
Διάμετρος : 175 έτη φωτός
Αυτή η γιγαντιαία περιοχή βρεφοκομείου αστέρων αποκαλύπτει όλα τα στάδια της αστρικής ζωής : λαμπεροί πυλώνες υδρογόνου αναγγέλουν την γέννηση των νέων αστεριών. Ψηλότερα, στο κέντρο της φωτογραφίας, νεαρά αστέρια συγκεντρωμένα σε σμήνος. Πάνω αριστερά τους, ένας γηραιός μπλέ υπεργίγαντας εκτινάσσει τμήματα του εξωτερικού του περιβλήματος καθώς τείνει προς ένα υπερκαινοφανή που θα σπείρει τους ουρανούς με βαριά χημικά στοιχεία και θα πυροδοτήσει ένα νέο κύμα δημιουργίας.
Gile Sparrow, Αστρονόμος
Cosmos,Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
Εκτός όμως από τον εμπλουτισμό του σύμπαντος με βαρέα στοιχεία, η καταστροφή των αστεριών μεγάλης μάζας συνδέεται και με την γέννηση νέων αστεριών : καθώς το γιγαντιαίο ωστικό κύμα της έκρηξης συνεχίζει να κινείται προς τα έξω πέρα από το άστρο, ενδέχεται να προσκρούσει σ’ ένα γειτονικό διαστρικό νέφος και να του δώσει μια ισχυρή ώθηση. Η ώθηση αυτή μπορεί να το συμπιέσει και δηλαδή είναι ακριβώς ότι χρειάζεται για την αρχή ενός νέου κύκλου αστρικής δημιουργίας.
Από το 1977, διαθέτουμε στοιχεία για την ύπαρξη ωστικών κυμμάτων στην γειτονιά νεογέννητων άστρων.Τα στοιχεία αυτά προσφέρουν επιπλέον ερείσματα στην υπόθεση ότι ο σχηματισμός των αστεριών προκαλείται γενικά από τις εκρήξεις αστεριών προηγούμενης γενιάς.
Ένα τέτοιο αστέρι είναι κι ο Ήλιος μας. Ο Ήλιος αποτελείται κατά 99% από υδρογόνο και ήλιο, το 1% όμως των πιο σύνθετων πυρήνων περιλαμβάνει ίχνη σιδήρου κι αλλων βαρέων στοιχείων. 'Ετσι, το ηλιακό σύστημα πρέπει να σχηματίσθηκε άπό στοιχεία που συντέθηκαν από προηγούμενες γενιές αστεριών. Σαν τα ασημένια κηροπήγια της γιαγιάς, κληρονομήσαμε τον άνθρακα και το οξυγόνο που παρήχθησαν από προγονικά αστέρια.
Με εξαίρεση το υδρογόνο και το ήλιο τα οποία εύκολα ξεγλιστρούν από την βαρυτική λαβή ενός πλανήτη, τα στοιχεία της Γης είναι τα στοιχεία του σύμπαντος : σχηματισμένα στ΄ αστέρια και διασκορπισμένα σ' όλόκληρο το Γαλαξία.
Η Γη αποτελείται από σίδηρο, πυρίτιο, οξυγόνο, ενώ ένα μεγάλο μέρος του πλανήτη αποτελείται από ραδιενεργά κατάλοιπα. Όπως είδαμε προηγουμένως, το ουράνιο παράγεται μόνο κατά την εκρηκτική πυρηνοσύνθεση, πράγμα που ενισχύει την άποψη ότι η αρχή του ηλιακού μας συστήματος συνδέεται με την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς στη γειτονιά μας.

Marie Sklodowska Curie ( 1867 - 1934 )
Pierre Curie ( 1859 - 1906 )
Tο ζεύγος των διαπρεπών Γάλλων φυσικών επιστημόνων που το 1903, τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής, μαζί με τον Γάλλο φυσικό Antoine Henri Becquerel ( 1852 - 1908 ), για την ανακάλυψη της φυσικής ραδιενέργειας και την έρευνα των φαινομένων της ραδιενεργού ακτινοβολίας.
Νίκος Κλούρας, Η ταυτότητα των χημικών στοιχείων
Ο διδάκτορας της ιατρικής James Lovelock που διατύπωσε τη θεωρία της γαίας, στο βιβλίο του " Οι ηλικίες της γαίας ", Octavision 2004 γράφει :
" Πως μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι η αρχή της Γης συνδέεται με την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς ; Είμαστε σίγουροι γιατί ακόμα και σήμερα η Γη περιέχει ραδιενεργά στοιχεία και στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο που δεν μπορούν να παραχθούν σε σταθερά καιγόμενους αστέρες. "
Και συνεχίζει : " Έχουμε τόσο συνηθίσει να σκεφτόμαστε την ραδιενέργεια ως κάτι τεχνητό, ώστε εύκολα αγνοούμε το γεγονός ότι εμείς οι ίδιοι είμαστε ραδιενεργοί.
Κάθε στιγμή στον καθένα από μας, μερικά εκατομμύρια άτομα καλίου ( 19 ) υφίστανται ραδιενεργό διάσπαση. Η ενέργεια που τροφοδοτεί αυτά τα μικρά εκρηκτικά γεγονότα έχει εγκλειστεί σε άτομα καλίου πριν από 4.55 δισεκατομμύρια χρόνια... Η ραδιενέργεια είναι ένα καταπληκτικά ακριβές ρολόϊ και χτυπάει με ακρίβεια από εκείνη την έκρηξη της υπερκαινοφανούς βόμβας. "
Φέρουμε λοιπόν μέσα μας, στον πλανήτη μας και στα σώματά μας, τα άτομα των αστεριών που έχουν προ πολλού πεθάνει. Η ιστορία της ζωής των αστεριών ( κι η δική μας ) διαγράφει διαδοχικούς κύκλους δημιουργίας και καταστροφής.
Οι αστρονόμοι,
προσπαθώντας να βρουν τα ίχνη του οικογενειακού δέντρου του ηλιακού μας συστήματος, εξετάζουν αστέρια μεγάλης μάζας στο εσωτερικό του Γαλαξία.
Εάν τ' αστέρια μεγάλης μάζας σ ‘ ένα αστρικό σμήνος εξελίσσονται μόλις τώρα σε ερυθρούς γίγαντες, το σμήνος πρέπει νάναι νεαρής ηλικίας. Εάν τ' αστέρια που τώρα οδεύουν προς τη φάση του ερυθρού γίγαντα έχουν τη μάζα του Ήλιοιυ, το σμήνος πρέπει να είναι αρκετά γηραιό ώστε ν’ αρχίσουν αυτή την αλλαγή τ' αστέρια που είναι παρόμοια με τον Ήλιο : η ηλικία του είναι περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη. Μετρώντας με αυτό τον τρόπο, βρήκαν ότι τα γηραιότερα σμήνη στον Γαλαξία μας είναι τα σφαιρωτά, τα οποία εμφανίζονται να έχουν ηλικία 12 με 18 εκατομμύρια χρόνια.
Οι περιεκτικότητες στοιχείων όπως ο σίδηρος
στ' αστέρια πρώϊμης γενιάς που υπάρχουν σ' αυτά τα σμήνη, είναι συχνά 100 ή ακόμα και 1000 φορές μικρότερες. Όμως, ακόμα κι αυτά τ’ αρχαία αστέρια, περιέχουν μια ελάχιστη ποσότητα βαρέων στοιχείων, πράγμα που υποδηλώνει την παρουσία μιας προηγούμενης γενιάς την οποία δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε κι ίσως τα μέλη της έχουν σταματήσει να υπάρχουν.
Πηγές στοιχείων :
Jayant Narlikar, Τα 7 θαύματα του Σύμπαντος Τραυλός 2001
David Levy, Το βιβλίο του κόσμου, Αλεξάνδρεια 2004
Gile Sparrow, Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, London 2006
Ανόργανη Χημεία, Τα στοιχεία, Συλλογικό, Παπαζήσης 2002
Tα βιβλία κι οι ιστοσελίδες που ήδη αναφέρθηκαν.
Μετάφραση από το βιβλίο στα αγγλικά Cosmos : Σοφία Πάνου, Δεκέμβριος 2007.

Πέμπτη, 27 Δεκεμβρίου 2007

Τα χαρακτηριστικά των αστεριών - 2

Τα χαρακτηριστικά των αστεριών - 1

Συγκριτικά μεγέθη και χρώματα όλων των αστέρων εντός ακτίνας 12 ετών φωτός από τον Ήλιο ( λαμπρότητα 1, στη μέση ). Οι κόκκινοι νάνοι είναι ξεκάθαρα η πλειοψηφία. Οι μικρότεροι αστέρες είναι οι λευκοί νάνοι συνοδοί του Προκύωνα ( λαμπρότητα 8, πάνω, δεξιά ) και του Σείριου του εκθαμβωτικού κυανόλευκου αστέρα που φωτίζει τις παγερές χειμωνιάτικες νύχτες μας. ( Λαμπρότητα 23, κάτω, αριστερά ).
Terence Dickinson, Το Σύμπαν και πέρα από αυτό
Πλανητάριο Θεσσαλονίκης 2004
Παρατηρώντας τον έναστρο ουρανό, η πρώτη εντύπωση που μας δημιουργείται είναι ότι αποτελείται από ένα σύνολο πανομοιότυπων λαμπρών κουκίδων, που είναι κατανεμημένες σε όλη την έκτασή του. Αν τον εξετάσουμε όμως πιο προσεκτικά, διαπιστώνουμε ότι οι αστέρες δεν είναι όλοι πανομοιότυποι. Ορισμένοι είναι λαμπρότεροι, άλλοι αμυδρότεροι, κάποιοι μεγαλύτεροι από άλλους, μερικοί είναι γαλάζιοι ενώ άλλοι φαίνεται να έχουν κοκκινωπή απόχρωση.

Διάγραμμα H - R
Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, 2006
Πράγματι, δεν γεννιούνται όλα τα αστέρια ίσα. Κληρονομούν διαφορετικές ποσότητες ύλης από τα νεφελώματα που τα δημιουργούν. Η μάζα ενός αστέρα καθορίζει τη λαμπρότητά του, τη διάρκεια της ζωής του, τη θερμοκρασία του και το μέγεθός του. Οι αστρονόμοι έχουν προσδιορίσει τη φωτεινότητα και τη θερμοκρασία χιλιάδων αστέρων και δημιούργησαν μια γραφική παράσταση για να ταξινομήσουν τα χαρακτηριστικά αυτά. Η γραφική αυτή παράσταση λέγεται διάγραμμα Hertzsprung ( 1873 - 1967 ) - Russel ( 1877 - 1957 ), ή απλά διάγραμμα H - R. Ο οριζόντιος άξονας αντιστοιχεί στην επιφανειακή θερμοκρασία του αστέρα κι ο κατακόρυφος άξονας στη λαμπρότητά του, δηλαδή στον ρυθμό με τον οποίο ο αστέρας ακτινοβολεί ενέργεια.
Από τη στιγμή που προσδιορίζεται ο φασματικός τύπος και η φωτεινότητά του, ένας αστέρας μπορεί να τοποθετηθεί στο διάγραμμα. ( Ο φασματικός τύπος προσδιορίζεται δια της εξέτασης του φάσματος του αστρικού φωτός. Η φωτεινότητα υπολογίζεται μετρώντας την φαινόμενη λαμπρότητα ενός αστέρα και εκτιμώντας την απόλυτη λαμπρότητα ( δηλαδή τη φωτεινότητα ) με βάση την απόστασή του από τη γη ).
Τοποθετώντας εκατοντάδες αστέρες μ' αυτόν τον τρόπο, συμπεριλαμβανομένου και του Ήλιου, διαπιστώθηκε συγκέντρωση μεγάλου αριθμού αστέρων σε μια καμπύλη σχήματος S με ανοιχτά άκρα, που εκτείνεται από την άνω αριστερά μέχρι την κάτω δεξιά γωνία του διαγράμματος. Διαβάζοντας την οριζόντια κλίμακα, βρίσκουμε ότι η επιφανειακή θερμοκρασία ελαττώνεται προς τα δεξιά. Έτσι, οι αστέρες που βρίσκονται κάτω δεξιά είναι σχετικά ψυχροί, έστω περίπου 4000 βαθμών Κελσίου, ενώ εκείνοι που βρίσκονται άνω αριστερά ενδέχεται να είναι τρεις ή και περισσότερες φορές θερμότεροι.Ο Ήλιος, με επιφανειακή θερμοκρασία περίπου 5500 βαθμούς Κελσίου, βρίσκεται στο μέσο περίπου της καμπύλης.
Η καμπύλη αυτή ονομάζεται κύρια ακολουθία κι απεικονίζει τη θέση και την εξελικτική πορεία των αστέρων. Το 90% των αστέρων του Γαλαξία μας βρίσκεται εδώ. Το στάδιο της κύριας ακολουθίας είναι η περίοδος σταθερότητας ενός αστέρα, η περίοδος δηλαδή που καίει το υδρογόνο του και η πίεση από την θερμότητα των πυρηνικών αντιδράσεων εξισορροπεί την πίεση της βαρυτικής έλξης.
Ο Στέφεν Χώκινγκ, στο βιβλίο του " Το χρονικό του χρόνου, Κάτοπτρο 2000, περιγράφει τον αστέρα " σαν μπαλόνι, όπου υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της πίεσης του αέρα, που αναγκάζει το μπαλόνι να διασταλεί, και της τάσης του ελαστικού, που το αναγκάζει να συσταλεί.
Όταν το υδρογόνο εξαντληθεί, ο αστέρας αφήνει την κύρια ακολουθία και μετακινείται προς την άνω δεξιά γωνία του διαγράμματος. Στην γωνία αυτή βρίσκονται οι ψυχρότεροι αλλά πολύ φωτεινοί αστέρες που ονομάζονται γίγαντες. Όταν ο αστέρας περάσει τη φάση του γίγαντα, μια ραγδαία πτώση της φωτεινότητάς του θα τον στείλει στο μέσο αριστερά και κατόπιν κάτω , προς τη ζώνη των νάνων, που βρίσκεται στην κάτω αριστερή γωνία του διαγράμματος.

Μια σύγχρονη έκδοση του διαγράμματος Η - R.
Από το προηγούμενο βιβλίο, Το Σύμπαν και πέρα από αυτό.
Από την στιγμή λοιπόν που ο αστέρας σχηματιστεί κι αρχίσει να εκπέμπει ενέργεια, η λαμπρότητα και η θερμοκρασία του θα αντιστοιχηθούν σε μια σταθερή θέση στην κύρια ακολουθία, η οποία εξαρτάται από τη μάζα του.
Μια ματιά στο σύγχρονο διάγραμμα Η - R, αποκαλύπτει τα διαθέσιμα στοιχεία για τη θερμοκρασία, το μέγεθος, τη μάζα και τη διάρκεια παραμονής στην κύρια ακολουθία μερικών εκατοντάδων αστέρων ( μαύρες κουκίδες ) οι οποίοι είναι ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα του αστρικού πληθυσμού. Τα χρώματα του φόντου αντιστοιχούν στα πραγματικά χρώματα των αστέρων.
Όπως μπορούμε να δούμε στο μέσο προς τα δεξιά του διαγράμματος, αστέρες με μάζα ίδια με του Ήλιου μας είναι κίτρινοι και θα παραμείνουν περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια στην κύρια ακολουθία. Αστέρες με μάζα ένα τέταρτο του ήλιου ( κάτω δεξιά ) είναι κόκκινοι, ( με 2500 βαθμούς επιφανειακή θερμοκρασία ) κι έχουν μόνο το 1% της φωτεινότητας του ήλιου, αλλά θα παραμείνουν στην κύρια ακολουθία για περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια χρόνια. Στο αντιδιαμετρικό άκρο, πάνω αριστερά, οι αστέρες με μεγαλύτερη μάζα και οι αστέρες βαρέων βαρών ( 50 ηλιακές μάζες ) είναι θερμότεροι ( 40.000 βαθμοί Κελσίου επιφανειακή θερμοκρασία ) και λαμπρότεροι ( 5000 φορές περισσότερο από τον ήλιο ) αλλά έχουν αισθητά μικρότερη διάρκεια παραμονής στην κύρια ακολουθία ( 1- 10 εκατομμύρια χρόνια ).
.
Συγκριτικά μεγέθη των αστεριών
Καλλιτεχνική απεικόνιση των αστεριών διαφορετικής μάζας. Τ' αστέρια με το μικρότερο βάρος είναι οι κόκκινοι νάνοι ( αριστερά ) με μια μάζα που κυμαίνεται από το 1/8 έως το 1/12 της ηλιακής. Τα βαρύτερα αστέρια είναι οι λευκοί - γαλάζιοι γίγαντες ( δεξιά ) με μια μάζα που μπορεί να φθάσει μέχρι τις 150 ηλιακές.
Ο Ήλιος ( μέση ) βρίσκεται ανάμεσα στα ελαφρά και τα βαριά αστέρια. Ο ερυθρός γίγαντας ( κάτω ) είναι μία φάση της ζωής ενός αστέρα που οδεύει προς το θάνατο. Έχει μεταβλητό μέγεθος, που κυμαίνεται από μία μέχρι μερικές ηλιακές μάζες. Οι ερυθροί υπεργίγαντες φθάνουν να είναι τα μεγαλύτερα αστέρια του σύμπαντος με μάζες που ξεπερνούν τις 150 ηλιακές. Οι μάζες αυτές ωστόσο είναι προσωρινές και αυξομοιώνονται έως ότου το άστρο εξέλθει από τη φάση του ερυθρού γίγαντα ή υπεργίγαντα.
Η αποτύπωση μεγάλου αριθμού αστεριών στα αστρικά σμήνη του Γαλαξία μας, έχει οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι υπάρχει ένα όριο αύξησης του μέγεθους τους. Σύμφωνα με αυτό, ένα αστέρι - εξαιρούνται οι σύντομες μεταβλητές φάσεις - δεν μπορεί να ξεπεράσει τις 150 ηλιακές μάζες.
Οι αστέρες εκτός κύριας ακολουθίας μπορούν να συμπεριφερθούν απρόβλεπτα καθώς περιέχουν στοιχεία σε διάφορες αναλογίες ( εξαρτώνται από τη σύνθεση του αρχικού μείγματος στο νεφέλωμα της γέννεσης ). Η φωτεινότητα, η θερμοκρασία και το μέγεθος αυτών των αστέρων συνάγεται από το διάγραμμα, αλλά η μάζα τους κι ο χρόνος παραμονής τους στην τρέχουσα κατάσταση διαφέρουν από τον έναν στον άλλον.
Συνεχίζεται...
Πηγές στοιχείων : Τα βιβλία κι η ιστοσελίδα που ήδη αναφέρθηκαν.

Τετάρτη, 26 Δεκεμβρίου 2007

Η ταυτότητά μας στο σύμπαν

Αντώνης Παντελίδης
Νυχτερινός ουρανός, Φλώρινα
Η παρατήρηση των αστεριών είναι μια συνήθεια τόσο παλιά όσο κι η ανθρώπινη σκέψη κι αποτελεί τη βάση μιας από τις αρχαιότερες επιστήμες. Ο έναστρος ουρανός μας συγκινεί και εγείρει μέσα μας τα πιο βαθιά ερωτήματα σχετικά με την αρχή, το τέλος και το ύστατο νόημα του κόσμου μας.
Μετά την διατύπωση και την επιβεβαίωση της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1921, οι φυσικές επιστήμες και η αστρονομία αναπτύχθηκαν ραγδαία. Το 1929, οι μετρήσεις του Χάμπλ έμοιαζαν ν' αποδεικνύουν ότι το Σύμπαν ξεκίνησε από μια μικρή συμπυκνωμένη κατάσταση, διεστάλη προς τα έξω και συνεχίζει να διαστέλλεται μέχρι σήμερα.
Το 1953, θεωρητικοί και πειραματικοί φυσικοί απέδειξαν ότι τα άστρα είναι φυσικά εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας και στη συνέχεια αποκάλυψαν ότι τα πάντα, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπων, αποτελούνται από αστρική ύλη, ενώσεις ατόμων οι οποίες συντέθηκαν με θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στην καρδιά των αστεριών.
Κι ακόμη ότι, πριν καν υπάρξουν αστέρια, κάθε υποατομικό σωματίδιο του σύμπαντος είχε προκύψει από μια γεννεσιουργό έκρηξη, τη Μεγάλη Έκρηξη ή Big Bang, που συνέβει γύρω στα 13, 7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Το 1948, οι φυσικοί Γκάμοφ, Άλφερ και Χέρμαν προέβλεψαν ότι η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να είχε αφήσει το αποτύπωμά της στο Σύμπαν με την μορφή μικροκυμμάτων. Αυτή είναι στην ουσία μια " ηχώ " της Μεγάλης Έκρηξης, το απολίθωμα από πρώτο φως που εκπέμφθηκε στον Κόσμο μας.
Η κοσμική ακτινοβολία μικροκυμμάτων ( ΚΑΜ ) όπως ονομάζεται, ανακαλύφθηκε τυχαία το 1965. Τριάντα χρόνια αργότερα, το 1992 , ο δορυφόρος Cobe που κατασκευάστηκε για ν' αποτυπώσει αυτή την ακτινοβολία, ανακάλυψε ότι παρουσιάζει μικροσκοπικές διακυμάνσεις σε διαφορετικές περιοχές του ουρανού, γεγονός που σήμαινε μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα του πρώϊμου σύμπαντος, οι οποίες αποτέλεσαν τον σπόρο για τον σχηματισμό των γαλαξιών. Οι ανακαλύψεις αυτές επιβεβαίωσαν ότι η Μεγάλη Έκρηξη είχε πράγματι συμβεί, ο λόγος όμως που συνέβη παραμένει ακόμα το μέγιστο μυστήριο.
Στο μεταξύ, γύρω στο 1970, οι αστρονόμοι επιβεβαίωσαν τις ενδείξεις που είχαν από το 1930 για την ύπαρξη μιας τεράστιας ποσότητας αόρατης ύλης που γέμιζε, συγκρατούσε και περιέβαλε τα μέρη των γαλαξιών και τους γαλαξίες μεταξύ τους. Η φύση και η σύσταση της ύλης αυτής είναι άγνωστες, επειδή όμως δεν εκπέμπει φως ούτε αντιδρά με την ακτινοβολία, ονομάστηκε σκοτεινή ύλη.
Το 1998, η ανακάλυψη ότι ή διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται άλλαξε εκ νέου την εικόνα για τον Κόσμο μας. Οι αστρονόμοι συμπέραναν ότι η επιτάχυνση αυτή οφείλεται στην ύπαρξη μιας μυστηριώδους απωστικής δύναμης που δρα με τρόπο αντίθετο απ' ότι η βαρύτητα : όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς της. Αυτό σημαίνει ότι όσο περισσότερο διαστέλλεται το Σύμπαν, τόσο πιο κυρίαρχη γίνεται. Η νέα αυτή δύναμη ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια.

Οι συνιστώσες του Σύμπαντος
Σήμερα ( πάνω ) και στην αρχή του ( κάτω )
Η εικόνα που διαμορφώθηκε και ισχύει μέχρι σήμερα, είναι ότι το ορατό Σύμπαν αντιπροσωπεύει μόνο το 5% της συνολικής του μάζας. Η φύση και η σύσταση του 95% παραμένουν άγνωστες, ενώ αποτελείται κατά 23% από την σκοτεινή ύλη και κατά 72% από την σκοτεινή ενέργεια.
Μετά την Μεγάλη Έκρηξη το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς αλλά η συνολική του μάζα θα πρέπει να έλκει την ύλη προς το εσωτερικό του επιβραδύνοντας βαθμιαία την διαστολή. Αυτό οδηγεί σε τρεις δυνατότητες για το μέλλον του που πρώτος πρότεινε ο Ρώσος μαθηματικός Αλεξάντερ Φρίντμαν το 1920.
Πρώτον, το Σύμπαν μπορεί να διαστέλλεται επ' άπειρον, αλλά με διαρκώς επιβραδυνόμενο ρυθμό. Δεύτερον, το Σύμπαν μπορεί σταδιακά να επιβραδυνθεί σε σημείο που η διαστολή να σταματήσει εντελώς. Τρίτον, το Σύμπαν μπορεί να επιβραδυνθεί, να σταματήσει και στη συνέχεια ν' αρχίσει να συστέλλεται προς μία κατάσταση που είναι γνωστή ως Μεγάλη Σύνθλιψη. Άρα, το μέλλον του Σύμπαντος εξαρτάται από την βαρυτική έλξη στο εσωτερικό του, η οποία εξαρτάται από τη μάζα του, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από την ποσότητα της σκοτεινής ύλης.
Από το 1998 που διαπιστώθηκε ότι η διαστολή αντί να επιβραδύνεται επιταχύνεται, η τελευταία πιθανότητα να μετατραπεί σε συστολή μειώθηκε και το Σύμπαν του εικοστού πρώτου αιώνα μοιάζει μ' ένα πολύ παράξενο μέρος.
Ο σχεδιασμός δορυφόρων για ευκρινέστερες παρατηρήσεις, η κατασκευή επίγειων τηλεσκοπίων μεγαλύτερης οπτικής ισχύος και εμβέλειας αλλά και ραδιοτηλεσκοπίων μεγαλύτερης ευαισθησίας, η θεωρητική πρόδος, τα εργαστηριακά πειράματα και τα πειράματα της φυσικής των στοιχειωδών μικροσωματιδίων που θα πραγματοποιηθούν στις νέες εγκαταστάσεις του CERN, θα συμβάλλουν στην περαιτέρω συλλογή κι επεξεργασία των πληροφοριών για το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον του Κόσμου μας.


Συνοπτική παρουσίαση του Σύμπαντος
Πάνω δεξιά :
Το Σύμπαν στην μεγάλη κλίμακα ( 13.7 δισεκατομμύρια έτη φωτός ) : υπερσμήνη γαλαξιών
Μέση αριστερά :
Κλίμακα των 5 εκατομμυρίων ετών φωτός : Η τοπική ομάδα γαλαξιών
Κάτω δεξιά : Ο Γαλαξίας μας
Τerence Dickinson, Το Σύμπαν και πέρα από αυτό
Πλανητάριο Θεσσαλονίκης 2004
Το γνωστό μας Σύμπαν, περιλαμβάνει κυριολεκτικά τα πάντα. Γνωρίζουμε ότι η μικρότερη δομική του μονάδα είναι το άτομο και η μεγαλύτερη τα υπερσμήνη γαλαξιών.
Ένα άτομο αποτελείται από ένα νέφος ηλεκτρονίων που περιβάλλει ένα μικροσκοπικό κεντρικό πυρήνα, η διάμετρος του οποίου ισούται με το ένα εκατοντάκις χιλιοστό της διαμέτρου του ατόμου. Όσο δηλαδή είναι το μέγεθος μιάς μύγας στο κέντρο ενός γηπέδου ποδοσφαίρου.
Ένα υπερσμήνος γαλαξιών αποτελείται από έναν ιστό σμηνών γαλαξιών που τυλίγεται γύρω από ένα γιγάντιο κοσμικό κενό. Δεδομένου ότι οι ιστοί αυτοί εκτείνονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μέσα στο Σύμπαν, η αναλογία της σχέσης αυτής δεν μας είναι γνωστή, ξέρουμε όμως ότι σχηματίζουν μια κυτταρική δομή που μοιαζει με κερήθρα.
Ένα από τα υπερσμήνη αυτά είναι και το υπερσμήνος της Παρθένου. Στην άκρη του υπερσμήνους αυτού βρίσκεται ένα σμήνος 30 περίπου γαλαξιών που ονομάζεται Τοπική Ομάδα , μέλος της οποίας είναι κι ο Γαλαξίας μας .
Ο Γαλαξίας μας έχει το σχήμα μιας γιγάντιας επίπεδης σπείρας με μήκος μεγαλύτερο από 100.000 έτη φωτός αλλά πάχος μόλις 2000 έτη φωτός. Αποτελείται τουλάχιστον από 200 δισεκατομμύρια αστέρια και τεράστιες ποσότητες σκόνης και αερίων.
Η ανακάλυψη ότι αποτελεί ενιαίο ξεχωριστό σώμα ανάμεσα σε πολλούς άλλους, έγινε από τον αστρονόμο Χάμπλ τη νύχτα της 4ης Οκτωβρίου 1923. Μέχρι τότε, δηλαδή λιγώτερο από έναν αιώνα πριν, πιστεύαμε ότι ο Γαλαξίας μας ήταν όλο το Σύμπαν.
.
Από αριστερά προς τα δεξιά : Ο Ήλιος, ο Ερμής ( είναι πολύ μικρός και σχεδόν δεν φαίνεται ), η Αφροδίτη, η Γη, ο Άρης, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός, ο Ποσειδώνας κι ο Πλούτωνας ( μια αμυδρή κουκίδα κάτω δεξιά).
Οι τέσσερις πρώτοι πλανήτες ( Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης ) βρίσκονται κοντά στον Ήλιο κι ονομάζονται εσωτερικοί ή γήϊνοι πλανήτες. Αποτελούνται κυρίως από πετρώματα και μέταλλα κι έχουν στέρεες επιφάνειες, λίγους δορυφόρους και καθόλου δακτυλίους.
Οι εξωτερικοί πλανήτες ή αέριοι γίγαντες, ( Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας ) είναι πολύ μεγαλύτεροι σε μέγεθος, αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο και ήλιο κι έχουν πολλούς δορυφόρους και δακτυλίους.
Ο Πλούτωνας, ο τελευταίος πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος, διαφέρει τόσο από τους εσωτερικούς όσο και τους εξωτερικούς πλανήτες. Είναι πολύ μικρότερος απ' όλους κι αποτελείται από πετρώματα, πάγο και μέταλλα.
Οι τροχιές των εσωτερικών πλανητών γύρω από τον Ήλιο φαίνονται στην παρακάτω προσομείωση. Πατώντας το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού και σύροντάς το πάνω στο διαδραστικό χάρτη, φαίνονται κι οι τροχιές των πλανητών πέρα από το Δία.
.
Στην παραπάνω τριασδιάστατη απεικόνιση που έχει συνταχθεί βάσει των συντεταγμένων της θέσης των πλανητών στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα, φαίνεται η επίδραση της βαρύτητας στις τροχιές τους, όπως προβλέπεται από τη γενική σχετικότητα. Ο Ερμής ( κόκκινο ) ο πρώτος εσωτερικός πλανήτης, έλκεται από τη βαρύτητα του Ήλιου περισσότερο από όλους τους άλλους και βρίσκεται στη χαμηλότερη στάθμη. Ακολουθεί η Αφροδίτη ( πράσινο ) η Γη ( μπλε ) κι ο Άρης που βρίσκεται στην ψηλότερη.
Ένα από τα δισεκατομμύρια αστέρια που περιέχει ο Γαλαξίας μας είναι κι ο Ήλιος που με την οικογένεια των πλανητών του συνιστούν το ηλιακό σύστημα. Το ηλιακό σύστημα απέχει 26.000 έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία και καταλαμβάνει μια συνολική έκταση 1.5 ετών φωτός.
Η Γη είναι ο πιο ξεχωριστός πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος : εδώ και περισσότερα από 3,6 δισεκατομμύρια χρόνια φιλοξενεί το φαινόμενο της ζωής που συνεχίζει να εξελίσσεται. Έχει διάμετρο 12.756 χιλιόμετρα κι απέχει από τον Ήλιο 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα ή αλλοιώς 1 αστρονομική μονάδα ( 1 AU ). Η επιφανειακή της θερμοκρασία είναι 15 βαθμοί C κι ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον Ήλιο κάθε 365.25 ημέρες.
Η Γη είναι ο μεγαλύτερος από τους εσωτερικούς πλανήτες κι ο μοναδικός ανάμεσά τους που διαθέτει έναν μεγάλο, φυσικό δορυφόρο, το φεγγάρι. Το φεγγάρι απέχει από τη Γη 384.400 χιλιόμετρα κι είναι ο κοντινότερος σύντροφός μας στο διάστημα.
.
Η προσεδάφιση του Αετού
Στις 20 Ιουλίου του 1969, 8.17 μ.μ. μέση ώρα Γκρήνουϊτς, η σεληνάκατος Αετός της αποστολής της Nasa Απόλλων 11 με πλήρωμα τους αστροναύτες Νήλ Άρμοστρονγκ, Έντγουιν Ώλντριν και Μάϊκλ Κόλινς, προσεδαφίστηκε με ασφάλεια στην επιφάνεια της Σελήνης.
Οι Άρμστρονγκ και Ώλντριν προετοίμασαν το σκάφος για την επιστροφή, έφαγαν, και στη συνέχεια φόρεσαν τις στολές τους για τον πρώτο τους περίπατο. Αφού κατέβασαν προσεκτικά τη σκάλα κι έκαναν " ένα μικρό βήμα για τον άνθρωπο, ένα γιγάντιο άλμα για την ανθρωπότητα " , ο Άρμστρονγκ πέρασε στην ιστορία ως ο πρώτος άνθρωπος που πάτησε στην Σελήνη.
Για δύο ώρες οι αστροναύτες περισυνέλλεγαν δείγματα από χώμα και πέτρες. Στη συνέχεια, τοποθέτησαν τα όργανα για μια σειρά μετρήσεων - όπως η μέτρηση του ηλιακού ανέμου - καθώς κι έναν ανακλαστήρα λέϊζερ που θα επέτρεπε ακριβείς μετρήσεις της απόστασης ανάμεσα στη Γη και τη Σελήνη.
Μετά την επιστροφή τους στη σεληνάκατο κοιμήθηκαν μέχρι νάρθει η ώρα για την εκτόξευσή τους. Στις 21 Ιουλίου, 6.03 π.μ. μέση ώρα Γκρήνουϊτς, ο Αετός έπαιρνε ύψος για το ραντεβού του με το Κολούμπια. Παρά τα προβλήματα που παρουσιάστηκαν κατά τη συνάντησή τους, τα δύο σκάφη επανασυνδέθηκαν κι οι αστροναύτες επιβιβάστηκαν στο θάλαμο ελέγχου, οπότε η σεληνάκατος ελευθερώθηκε. Το ταξίδι της επιστροφής ολοκληρώθηκε με την προσθαλάσσωση στον Ειρηνικό ωκεανό στις 24 Ιουλίου 1969.
D. Owen, Το έσχατο όριο, Κοχλίας 2003
Η ιδέα του διαστημικού ταξιδιού γοήτευσε τον άνθρωπο από την πρώτη στιγμή που άρχισε να παρατηρεί τα ουράνια. Χρειάστηκαν ωστόσο πολλά χρόνια σκληρής δουλειάς για να ξεφύγουμε από το βαρυτικό πεδίο της Γης και να κάνουμε αυτό το ταξίδι πραγματικότητα.
Τα μη επανδρωμένα διαστημόπλοια ήταν τα πρώτα ανθρώπινα κατασκευάσματα που εκτοξεύθηκαν στο διάστημα κι αποτελούν ακόμα τη βάση στην εξερεύνηση του διαστήματος. Μέχρι σήμερα, έχουμε επισκεφθεί τους 8 από τους 9 πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και βρισκόμαστε καθ' οδόν για τον πιο μακρινό, τον Πλούτωνα. Έχουμε προσεδαφιστεί στη Σελήνη ( βλ. φωτογραφία ) με επανδρωμένες αποστολές, κι ακόμα στην Αφροδίτη και τον Άρη με μη επανδρωμένες.
Δορυφόροι μετεωρολογίας, στρατιωτικοί, πολιτικοί, κατασκοπευτικοί, τηλεπικοινωνιών σαρώνουν ολόκληρη την επιφάνεια της Γης σε διαδοχικές περιφορές. Σε τροχιά γύρω από τη Γη διατηρούμε επίσης επανδρωμένο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό όπου πραγματοποιούνται διάφορα επιστημονικά πειράματα. Τα διαστημικά τηλεσκόπια ορατού μήκους κύματος, ακτίνων Χ, υπερύθρου, βαρυτικών κυμάτων, μικροκυμάτων, δίνουν πολύτιμες πληροφορίες για τα συστατικά και τη δομή του Κόσμου μας.
Όλο και περισσότερα και πιο εξελιγμένα διαστημικά οχήματα εκτοξεύονται από τις ΗΠΑ, την Ευρώπη, τη Ρωσία, την Ιαπωνία, την Κίνα, την Ινδία. Τα νέα αυτά οχήματα διαθέτουν σύνθετα όργανα ώστε να επεξεργάζονται δεδομένα με μεγαλύτερη ακρίβεια και ταχύτητα. Διανύουν τεράστιες αποστάσεις και προσεδαφίζονται σε εξαιρετικά δύσκολες συνθήκες. Ταξιδεύουν όλο και πιό μακριά, πέρα από τα όρια του ηλιακού μας συστήματος.
Πηγές στοιχείων : Simon Singh, Big Bang, Τραυλός 2005, Giles Sparrow, Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd 2006, Terence Dickinson, Το Σύμπαν και πέρα από αυτό, Πλανητάριο Θεσσαλονίκης 2004, P.W. Atkins, Το περιοδικό βασίλειο, Κάτοπτρο 1996, D. Owen, Το έσχατο όριο, Κοχλίας 2003 κι οι ιστοσελίδες που ήδη αναφέρθηκαν.