Σάββατο, 12 Απριλίου 2008

Η ζωή των αστεριών : Μεταβλητά αστέρια

Φεβρουάριος 2004

Οκτώβριος 2004
V838 Μονόκερως
Μεταβλητός αστέρας
V838 Mon
Απόσταση :
20.000 έτη φωτός
Τον Ιανουάριο του 2002, ένας κόκκινος γίγαντας στα εξωτερικά όρια του Γαλαξία ανέλαμψε με 500.000 φορές την λαμπρότητα του Ήλιου. Μέχρι τον Απρίλιο, η λάμψη μειώθηκε, αλλά η ηχώ της φτάνει ακόμα στη Γη. Η αξιοσημείωτη αυτή χρονική αναλαμπή προκλήθηκε από αναπήδηση του φωτός που είχαν εκτοξεύσει τα προοδευτικά περιβλήματα του Μονόκερου κατά τις προηγούμενες μεταβολές του μεγέθους του.
Η συνολική λαμπρότητα ενός αστεριού μπορεί να επηρεάζεται από μια εκπληκτική ποικιλία διαδικασιών μέσα σε μια σχετικά μικρή χρονική περίοδο.
Παρ’ όλο που οι διαδικασίες της αστρικής εξέλιξης είναι ήρεμες
και πραγματοποιούνται για εκατομμύρια χρόνια, αυτό δεν σημαίνει ότι τα’ αστέρια στον ουρανό μας είναι αμετάβλητα. Πολλά απ’ αυτά εμφανίζουν μεταβολές λαμπρότητας σε χρονικές κλίμακες που κυμαίνονται από μερικές ώρες μέχρι πολλά χρόνια.
Οι μεταβολές λαμπρότητας δεν είναι παρά η οπτική υπογραφή των φυσικών αλλαγών που υφίστανται τ’ αστέρια ή τα αστρικά συστήματα κατά την εξέλιξή τους. Με προσεκτική μελέτη, οι αστρονόμοι έχουν κατορθώσει ν’ ανακαλύψουν πολλές από τις πιθανές αιτίες για τις οποίες μεταβάλλεται το φως που εκπέμπει ένα αστέρι.
Μοιάζει ότι υπάρχουν τέσσερις γενικές κατηγορίες μεταβλητών αστέρων : ελλειπτικοί δυαδικοί, περιστρεφόμενα αστέρια, παλμικοί μεταβλητοί και κατακλυσμικά μεταβλητά συστήματα. Οι ελλειπτικοί δυαδικοί είναι ίσως οι ευκολότερα κατανοητοί, επειδή δεν συμβαίνουν αλλαγές στην φυσική κατάσταση των αστεριών. Ένα ελλειπτικό δυαδικό σύστημα αστέρων είναι ένα σύστημα όπου δύο αστέρια περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, είτε κοντά μεταξύ τους είτε μακριά, τα οποία βλέπουμε από τη Γη όταν το ένα περνάει μπροστά από το άλλο. Τον περισσότερο καιρό, το φως που βλέπουμε από τη Γη είναι ένας συνδυασμός από το φως και των δύο αστεριών του συστήματος.
Όταν όμως το ένα αστέρι περνάει μπροστά από το άλλο, μέρος από το φως του πίσω αστεριού παγιδεύεται σε έκλειψη και η λαμπρότητα του συστήματος μειώνεται. Όταν η έκλειψη τελειώνει, το σύστημα επανέρχεται στην προηγούμενη και κανονική λαμπρότητά του. Οι ελλειπτικοί δυαδικοί παράγουν συνήθως δύο “ ελάχιστα ” διαφορετικού βάθους φωτεινότητας που εξαρτώνται από το σχετικό μέγεθος και την λαμπρότητα των δύο αστεριών. Το ίδιο ακριβώς φαινόμενο συμβαίνει και όταν ένας εξωηλιακός πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι του μόνο που η διαφορά φωτεινότητας είναι πολύ μικρότερη.
Υπάρχουν δύο τύποι περιστρεφόμενων μεταβλητών. Ο απλούστερος είναι αυτός όπου ένα μόνο αστέρι διαθέτει λαμπρές ή σκοτεινές κηλίδες πάνω στην επιφάνειά του. Καθώς το αστέρι περιστρέφεται βλέπουμε είτε τη λαμπρή είτε τη σκοτεινή του πλευρά κι έτσι, η συνολική του φωτεινότητα μεταβάλλεται. Ένας άλλος τύπος περιστρεφόμενου μεταβλητού είναι αυτός που έχουμε σ’ ένα στενό δυαδικό σύστημα όπου η βαρύτητα του ενός αστεριού έλκει τα επίπεδα της επιφάνειας του άλλου παραμορφώνοντας το σχήμα του σε ωοειδές. Καθώς τ’ αστέρια περιστρέφονται, η περιοχή της επιφάνειας του παραμορφωμένου αστεριού που βλέπουμε από τη Γη μεταβάλλεται, και μαζί της κι η συνολική λαμπρότητα του συστήματος.
.
Καινοφανής του Κύκνου 1992
Καινοφανής αστέρας
Απόσταση : 10.400 έτη φωτός
Ο καινοφανής του Κύκνου εξερράγη στις 19 Φεβρουαρίου του 1992. Η έκρηξη αυτή προκλήθηκε από την επαύξηση του υδρογόνου πάνω στην επιφάνεια ενός λευκού νάνου και την κατακλυσμική θερμοπυρηνική του εκπυρσοκρότηση η οποία εκτόξευσε πολύ από το περιβάλλον αέριο υπό μορφή εκτεινόμενου περιβλήματος. Οι φωτογραφίες που πάρθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble 15 και 22 μήνες μετά την αρχική έκρηξη, εμφανίζουν την ακολουθία της έκτασης της διαμέτρου του περιβλήματος από τα 119 στα 155 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα.
Τα παλλόμενα αστέρια είναι οι πιο σύνθετοι μεταβλητοί και οι πιο δύσκολοι να κατανοήσουμε, κατανοούμε ωστόσο σχετικά εύκολα την αρχή που τους διέπει.
Στα διάφορα στάδια της ζωής τους, τ’ αστέρια μπορεί να περάσουν από φάσεις όπου η λεπτή ισορροπία της εξωτερικής πίεσης της ακτινοβολίας και η εσωτερική έλξη της βαρύτητας καθίσταται υπερευαίσθητη σε στιγμιαίες αλλαγές. Μια τέτοια κατάσταση μπορεί εύκολα να προκαλέσει μια περίοδο αστάθειας στο αστέρι, κατά την διάρκεια της οποίας άλλοτε κυριαρχείται από την πίεση κι άλλοτε από την βαρύτητα.
Όταν μεταβάλλεται η πίεση, τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού εξωθούνται. Περισσότερη ακτινοβολία φθάνει στην επιφάνειά του κι έτσι μεγαλώνει η ακτινοβολία του. Μεγαλύτερη επιφάνεια εκπομπής σημαίνει όμως επίσης ότι ψύχεται και κοκκινίζει. Τελικά το αστέρι διογκώνεται ( φουσκώνει ) σ’ ένα σημείο όπου η βαρύτητα επαναπροσδιορίζεται. Στη συνέχεια καταρρέει ξανά στο εσωτερικό του, η ακτινοβολία του γίνεται πιο ματ κι η επιφάνειά του θερμαίνεται.
Ανάλογα με το αστέρι, μπορεί να υπάρχουν διάφοροι τύποι σύνθετης πυροδότησης του παλμού και διάφοροι τρόποι έκφρασής της – απ’ όπου προέρχονται και οι διάφοροι τύποι των παλλόμενων μεταβλητών. Όπως και νάχει, τ’ αστέρια είναι ιδιαίτερα επιρρεπή σ’ αυτού του είδους τις αστάθειες κατά τη νεότητα και τα γηρατειά τους.
.
ΧΖ Ταύρου
Διπλό αστρικό σύστημα
Απόσταση : 500 έτη φωτός.
Οι τρείς παραπάνω φωτογραφίες που πάρθηκαν ( από αριστερά προς τα δεξιά ) το 1995, το 1998 και το 2000 αντίστοιχα, δείχνουν την εξέλιξη της αποβολής φυσαλίδων πλάσματος ενός νεαρού δυαδικού συστήματος που λέγεται ΧΖ Ταύρου. Υπερθερμασμένο αέριο που προέρχεται από έναν αφανή δίσκο γύρω από το ένα ή και τα δύο αστέρια του συστήματος, μεταφέρθηκε και τελικά εκτοξεύθηκε στο διάστημα λόγω της αλληλεπίδρασης των μαγνητικών πεδίων των αστεριών. Καθώς οι φυσαλίδες του εκτεινόμενου πλάσματος ψύχονται, εκπέμπουν φως σαν ηλεκτρόνια και επανασυνδυασμένα άτομα.
Οι κατακλυσμικοί δυαδικοί είναι σύνθετα δυαδικά συστήματα. Τα γνωστότερα όλων είναι οι καινοφανείς, οι οποίοι είναι διπλά αστέρια όπου το μεγαλύτερο έχει ήδη γίνει λευκός νάνος πριν ο σύντροφός του εξελιχθεί σε κόκκινο γίγαντα.
Αν τ’ αστέρια είναι αρκετά κοντά, τότε, καθώς το δεύτερο αστέρι διογκώνεται στο μέγεθος του γίγαντα, τα εξωτερικά του επίπεδα μπορεί να προσδιορισθούν από την βαρύτητα του λευκού νάνου και, περιδινούμενα προς το μικρό, πυκνό, αστρικό αυτό υπόλειμμα, δημιουργούν γύρω του ένα στρώμα θερμού αερίου. Το αέριο αυτό συμπιέζεται από την ισχυρή βαρύτητα του λευκού νάνου και καθώς συνεχίζει να συγκεντρώνεται γύρω από την επιφάνειά του, η θερμοκρασία και η πίεση αυτής της “ ατμόσφαιρας ” μπορούν να γίνουν τόσο ακραίες και τόσο ισχυρές όσο και στον πυρήνα ενός αστεριού, με αποτέλεσμα την πυροδότηση μιας πυρηνικής σύντηξης Από την στιγμή της ανάφλεξης, η σύντηξη, άμεσα και με λαμπρότητα καιει στο δρόμο της ολόκληρη την “ ατμόσφαιρα ” προκαλώντας μια απότομη αύξηση της λαμπρότητας του συστήματος. Η έκρηξη αυτή είναι γνωστή στους αστρονόμους με το όνομα “ καινοφανής ” από την λατινική λέξη “ nova “ που σημαίνει νέος.
Πηγές στοιχείων :
Giles Sparrow, Αστρονόμος, Cosmos, Quercus Pubblishing Ltd, 2006 κι η ιστοσελίδα του Hubble που ήδη αναφέρθηκε.
Μετάφραση από τα αγγλικά : Σοφία Πάνου, Απρίλιος 2008

Δεν υπάρχουν σχόλια: