Κυριακή, 6 Απριλίου 2008

Η ζωή των αστεριών : πολλαπλά συστήματα

Το τραπέζιο
Ανοιχτό σμήνος
Θήτα του Ώρίωνα
Απόσταση :
1.500 έτη φωτός
Στην καρδιά του νεφελώματος του Ωρίωνα βρίσκεται το ανοιχτό αστρικό σμήνος Θήτα του Ωρίωνα Αποτελείται από 10 περίπου αστέρια που σχηματίστηκαν ένα εκατομμύριο χρόνια πριν και αποκαλούνται τραπέζιο λόγω των 4 θερμότερων και μεγαλύτερων από αυτά, που η διάταξή τους θυμίζει το γνωστό γεωμετρικό σχήμα. Τ' αστέρια του σμήνους φωτίζουν τα σκοτεινά μοριακά νέφη με φως υψηλής ενέργειας.
Στην φωτογραφία, περιβάλλονται από ένα σμήνος καφέ νάνων, αμυδρά αστέρια που είναι πολύ μικρά για την τήξη του υδρογόνου στο κέντρο τους. Τ' αστέρια αυτά λάμπουν μόνο επειδή η βαρυτική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα.
Τ’ αστέρια γεννιούνται συνήθως σε διπλές, τριπλές, τετραπλές ή ακόμα μεγαλύτερες ομάδες.
Από τη στιγμή που τα’ αστέρια γεννιούνται σε σμήνη,
το γιατί έχουν την τάση να μείνουν μαζί για το υπόλοιπο της ζωής τους, μια είναι μια απορία. Πράγματι, τα περισσότερα αστέρια στον Γαλαξία συνιστούν μέλη διπλών ή πολλαπλών αστρικών συστημάτων. Τα μοναδικά αστέρια όπως ο Ήλιος μας είναι σχετικά τα πιο σπάνια.
Όπως και νάχει, μερικά από τα λαμπρότερα και πιο εξέχοντα διπλά αστέρια στον ουρανό, δεν είναι τίποτ’ άλλο από ευθυγραμμισμένα παρά - φαινόμενα. Τ’ αστέρια σ’ αυτά τα “ οπτικά διπλά ” μπορεί να χωρίζονται από πολλές δεκάδες ετών φωτός ή και περισσότερα, η μόνη σχέση που έχουν μεταξύ τους είναι ότι όπως τα παρατηρούμε από τη Γη, κείνται κατά την ίδια διεύθυνση.
Τα πραγματικά διπλά αστέρια ( που συχνά καλούνται “ δυαδικά συστήματα ” για ν’ αποφεύγεται η σύγχυση με τα οπτικά διπλά ) έχουν μακράν πολύ περισσότερο ενδιαφέρον. Από τη Γη μπορούμε να παρατηρήσουμε μόνο εκείνα που έχουν μεγάλη απόσταση μεταξύ τους, ή εκείνα που είναι πιο κοντά στη Γη. Τ’ αστέρια σ’ αυτά τα συστήματα χρειάζονται τυπικά πολλές δεκάδες χρόνια ή και αιώνες για να περιστραφούν το ένα γύρω από το άλλο. Τα πιο μακρινά συστήματα, ή εκείνα στα οποία τ’ αστέρια βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους, συγχωνεύονται σε ένα όταν τα βλέπουμε από τη Γη, ωστόσο πάντα υπάρχουν τρόποι να τα ταυτοποιήσουμε και ν’ ανακαλύψουμε τις ιδιότητές τους.
.
CHXR 73 Α και Β
Κόκκινος και καφέ νάνος
Απόσταση : 500 έτη φωτός
Το αστέρι που μοιάζει με φωτεινή κουκίδα κάτω δεξιά, είναι ένας υποψήφιος καφέ νάνος. Ζυγίζει 12 φορές το βάρος του Δία και είναι το μικρότερο αστέρι που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Περιστρέφεται γύρω από τον κόκκινο νάνο CHXR 73 Α ( στο κέντρο της φωτογραφίας ), ο οποίος είναι κατά 1/3 ελαφρύτερος από τον Ήλιο. Στα 2 εκατομμύρια χρόνια του, ο CHXR 73 Α είναι πολύ νέος σε σύγκριση με τον μεσήλικα Ήλιο μας που είναι 4.6 δισεκατομμυρίων ετών. Ο CHXR 73 Β είναι 1/100 λιγώτερο φωτεινός από τον CHXR 73 Α και περιστρέφεται γύρω του σε μια απόσταση περίπου 200 φορές μεγαλύτερη από εκείνη της Γης γύρω από τον Ήλιο.
Στις προσομειώσεις που ακολουθούν, βλέπουμε τις τροχιές των δυαδικών, τριπλών και τετραπλών αστρικών συστημάτων. Στα πραγματικά συστήματα, τ' αστέρια έχουν διαφορετικές μάζες κι αποστάσεις μεταξύ τους. Εδώ έχουν ληφθεί ίσες.
.
Ένα τυπικό δυαδικό σύστημα. Τα δυό αστέρια περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας.
.
Κυκλικό δυαδικό σύστημα
Ένα παράδειγμα όπου τ' αστέρια ακολουθούν τέλειες κυκλικές τροχιές.
.
Τριπλό σύστημα
Ένα τυπικό τριπλό αστρικό σύστημα. Υπάρχουν δύο αστέρια που περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο σε μικρή ακτίνα, κι ένα τρίτο που περιστρέφεται γύρω τους σε μεγαλύτερη απόσταση.
.
Οκταπλό σύστημα
Ένα πολύ ασυνήθιστο τριπλό σύστημα. Τα τρία αστέρια ταξιδεύουν σ' ένα σχήμα οκταπλής τροχιάς. Οι προσομειώσεις στον υπολογιστή δείχνουν ότι ένας τέτοιος τύπος τροχιάς μπορεί να μείνει σταθερός δισεκατομμύρια χρόνια. Κανείς δεν έχει παρατηρήσει ακόμα ένα τέτοιο σύστημα, ωστόσο υπάρχει πιθανότητα ν' ανακαλυφθεί στον Γαλαξία μας.
.
Τετραπλό σύστημα
Ένας τύπος τροχιάς σε τετραπλό αστρικό σύστημα. Αποτελείται από δύο ζεύγη δυαδικών αστεριών που περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας.
.
Ένας άλλος τύπος τετραπλού αστρικού συστήματος. Δύο αστέρια που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους περιστρέφονται γρήγορα το ένα γύρω από το άλλο. Ένα τρίτο αστέρι περιστρέφεται γύρω τους κι ένα τέταρτο σε ακόμα μεγαλύτερη απόσταση.
.
Proxima Centauri
Λευκός νάνος
Απόσταση : 4.22 έτη φωτός
Ο κοντινός του Κενταύρου, τμήμα του τριπλού αστρικού συστήματος Άλφα του Κενταύρου, είναι ο κοντινότερος αστέρας στη Γη. Μπορεί να έχει μόνο το ένα δέκατο του μεγέθους του Ήλιου μας και νάναι 18.000 φορές πιο αμυδρός, αλλά ως μεταβλητός αστέρας μπορεί, με εκρηκτικές εκτοξεύσεις ενέργειας, να τριπλασιάσει το μέγεθός του μέσα σε λίγα λεπτά.
Ένας λόγος που τα πολλαπλά αστέρια είναι σημαντικά είναι ότι μας επιτρέπουν να μελετήσουμε διάφορα αστέρια που βρίσκονται ακριβώς στην ίδια απόσταση από εμάς. Όταν η αμφιβολία για την απόσταση αίρεται, πολλές από τις άλλες ιδιότητες των αστεριών μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα. Έτσι, για παράδειγμα, τα πολλαπλά αστέρια επιβεβαιώνουν την σχέση μεταξύ χρώματος και λαμπρότητας που υπάρχει μεταξύ των άστρων και προσδιορίζει την κύρια ακολουθία του διαγράμματος Hertzsprung – Russell.
Είναι επίσης απλό να συγκρίνουμε τις μάζες των αστεριών σ’ ένα δυαδικό ή σ’ ένα πολλαπλό σύστημα. Τ’ αστέρια διαφορετικού βάρους που περιστρέφονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους, ισορροπούν σ’ ένα ουράνιο παιχνίδι όπου τα βαρύτερα πρέπει νάναι πάντα πιο κοντά σ’ αυτό το κέντρο μάζας ενώ τα ελαφρότερα θα περιστρέφονται σε μεγαλύτερη απόσταση από αυτό. Μετρώντας την κίνηση των αστεριών, τόσο άμεσα ή χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους Doppler στο φως που εκπέμπουν, οι αστρονόμοι υπολογίζουν τόσο το σχετικό μέγεθος της απόστασης περιστροφής τους όσο και τις σχετικές τους μάζες. Για πολύ καιρό, αυτός ήταν ο μοναδικός τρόπος να μετρηθεί η μάζα των αστεριών, κι ο σύνδεσμος μεταξύ μάζας, λαμπρότητας κι επιφανειακής θερμοκρασίας ήταν ο σπουδαιότερος για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίχθηκαν.
Τα πολλαπλά συστήματα αστεριών μπορεί να περιέχουν αστέρια όλων των τύπων, από τα άστρα του μέσου όρου της κύριας ακολουθίας μέχρι τους γίγαντες που φτάνουν κοντά στο τέλος της ζωής τους ή τα πολύ μικρά αλλά πολύ πυκνά αστρικά υπολείμματα.
Όταν τ’ αστέρια είναι μαζί πολύ κοντά, μπορεί να έχουν μια άμεση σχέση το ένα με το άλλο : έχουμε “ μεταφορά μάζας μεταξύ δυαδικών ” όπου ένα μικρό, πυκνό αστέρι αντλεί σταδιακά αέριο από το μεγαλύτερο και το συσσωρεύει στην επιφάνειά του μέχρι ν’ αποκτήσει την απαιτούμενη ποσότητα μάζας για την έναρξη της πυρηνικής σύντηξης στην επιφάνειά του.
Όπως θα δούμε παρακάτω, το αποτέλεσμα αυτό μπορεί να είναι καινοφανείς και άλλα κατακλυσμικά μεταβλητά αστέρια.. Σε άλλες περιπτώσεις, η βαρύτητα του ενός άστρου μπορεί απλά να διώξει το άλλο έξω από το σχήμα ή μπορεί ακόμα τα δύο αστέρια να βρίσκονται σε άμεση επαφή μεταξύ τους. Σε μερικές ακραίες περιπτώσεις, ένα αστέρι μπορεί μέχρι και να περιστρέφεται μέσα στην ατμόσφαιρα του γίγαντα γείτονα.
Πηγή στοιχείων : Giles Sparrow, Αστρονόμος, Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, 2006, The Atlas of the Universe κι η ιστοσελίδα του Hubble που ήδη αναφέρθηκε.
Μετάφραση από τα αγγλικά : Σοφία Πάνου, Απρίλιος 2008

Δεν υπάρχουν σχόλια: