|

Υπερκαινοφανείς Αστέρες: Ένας επεισοδιακός θάνατος

Υπερ­και­νο­φα­νείς Αστέ­ρες: Ένας επει­σο­δια­κός θάνα­τος

υπερκαινοφανής

Εισα­γω­γη


Ως Υπερ­και­νο­φα­νής χαρα­κτη­ρί­ζε­ται ένας εκρη­κτι­κώς μετα­βλη­τός αστέ­ρας, που εμφα­νί­ζει από­το­μη μετα­βο­λή της φωτει­νό­τη­τας και της φαι­νό­με­νης λαμπρό­τη­τάς του. Κατά την περί­ο­δο της εκρη­κτι­κής του ανά­λαμ­ψης μπο­ρεί να αυξή­σει την φαι­νό­με­νη λαμπρό­τη­τά του μέχρι και 20 μεγέ­θη.

Οι υπερ­και­νο­φα­νείς αστέ­ρες (supernova) οφεί­λουν το όνο­μά τους στον αστρο­νό­μο Τύχω­να Μπρα­χέ (Tycho Brahé), ο οποί­ος εντό­πι­σε τον λαμπρό αστέ­ρα που φέρει το όνο­μά του και που απο­τε­λού­σε ανά­λαμ­ψη υπερ­και­νο­φα­νούς που συνέ­βη το 1572 μ.Χ., στην περιο­χή του αστε­ρι­σμού της Κασ­σιό­πης. Ο Μπρα­χέ δημο­σί­ευ­σε τις παρα­τη­ρή­σεις του την ίδια χρο­νιά, στο περιο­δι­κό Astronomiae Instauratae Progymnasmata. Αργό­τε­ρα (1573) συνέ­γρα­ψε για το θέμα αυτό ένα μικρό βιβλίο με τίτλο «De Nova Stella» (Για το Νέο Αστέ­ρι) καθώς ο ίδιος, όπως και οι λοι­ποί αστρο­νό­μοι της επο­χής του, πίστευαν ότι το φαι­νό­με­νο αυτό συν­δέ­ε­ται με την δημιουρ­γία ενός νέου αστέ­ρα.

Η βίαιη και μεγα­λειώ­δης έκρη­ξη ενός υπερ­και­νο­φα­νούς είναι ένα τερά­στιας ισχύ­ος φαι­νό­με­νο, καθώς απε­λευ­θε­ρώ­νει μεγά­λα ποσά ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κής και κινη­τι­κής ενέρ­γειας.

Υπερκαινοφανείς
Υπερ­και­νο­φα­νής Ανά­λαμ­ψη

Η εμφά­νι­ση ενός υπερ­και­νο­φα­νούς (supernova) είναι αιφ­νί­δια, συνή­θως σε κάποιο σημείο που υπήρ­χε ένα κοι­νό αστέ­ρι. Η λαμπρό­τη­τά του αυξά­νει σε μερι­κές ώρες ή ημέ­ρες κι εν συνε­χεία ελλατ­τώ­νε­ται βαθ­μιαία, με χρό­νο ημι­ζω­ής της τάξης των 100 περί­που ημε­ρών. Η ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κή ενέρ­γεια που ακτι­νο­βο­λεί­ται σε λίγες μόνο ημέ­ρες, είναι συγκρί­σι­μη με την ενέρ­γεια που ακτι­νο­βο­λεί ο ήλιος μας σε όλη τη διάρ­κεια της ζωής του που βρί­σκε­ται στην Κύρια Ακο­λου­θία.

Την έκρη­ξη συνο­δεύ­ει μια τερά­στιας κλί­μα­κας εκτό­ξευ­ση ύλης γύρω από τον αστέ­ρα (που πιθα­νό­τα­τα μπο­ρεί να φτά­σει έως και τις 10 ηλια­κές μάζες). Έτσι σχη­μα­τί­ζε­ται ένα σφαι­ρω­τό κέλυ­φος το οποίο δια­στέλ­λε­ται με μεγά­λη ταχύ­τη­τα.

Η κινη­τι­κή ενέρ­γεια του κελύ­φους είναι δεκα­πλά­σια της ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κής ενέρ­γειας που εκλύ­ε­ται κατά την έκρη­ξη. Επι­προ­σθέ­τως, ένα μεγά­λο ποσό ενέρ­γειας (εκα­το­ντα­πλά­σιο της ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κής) μετα­φέ­ρε­ται από τα νετρί­να, τα οποία εγκα­τα­λεί­πουν τον supernova στο αρχι­κό στά­διο της έκρη­ξης.

Η δομή του αστέ­ρα κατα­στρέ­φε­ται ολο­κλη­ρω­τι­κά. Έτσι, παρό­λο που γίνε­ται ορα­τός με γυμνό οφθαλ­μό, δημιουρ­γώ­ντας αρχι­κά, όπως είδα­με, στους αστρο­νό­μους την εντύ­πω­ση ότι κάποιος νέος αστέ­ρας γεν­νά­ται, αντί­θε­τα όμως, η κατα­κλυ­σμι­κή έκρη­ξη που κοστί­ζει στο αστέ­ρα το μεγα­λύ­τε­ρο μέρος της μάζας και της ενέρ­γειάς του, ουσια­στι­κά σημα­το­δο­τεί τον θάνα­τό του.

Τα υπο­λείμ­μα­τα υπερ­και­νο­φα­νών εκπέ­µπουν στο φάσμα των ακτί­νων Χ, κάτι που οφεί­λε­ται σε θερµι­κή ακτι­νο­βο­λία πέδης, λόγω της θέρ­μαν­σης που έχει επι­φέ­ρει το κύµα κρού­σης (shock wave) του υπερ­και­νο­φα­νούς. Πρό­σφα­τα ανι­χνεύ­τη­κε ακτι­νο­βο­λία που οφεί­λε­ται σε μη θερ­μι­κή εκπο­μπή σχε­τι­κι­στι­κών ηλε­κτρο­νί­ων (σύγ­χρο­τρον και αντί­στρο­φη σκέ­δα­ση Compton).

Ταξι­νο­μη­ση Υπερ­και­νο­φα­νων


Με βάση την καμπύ­λη φωτός και το φάσμα τους, οι υπερ­και­νο­φα­νείς χωρί­ζο­νται γενι­κά σε δύο μεγά­λες κατη­γο­ρί­ες.

  1. Υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου Ιa. Δημιουρ­γού­νται από προ­σαύ­ξη­ση μάζας σε συστή­μα­τα διπλών αστέ­ρων. Παρα­τη­ρεί­ται έλλει­ψη φασμα­τι­κών γραμ­μών Υδρο­γό­νου (Η) στο φάσμα τους.
  2. Υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου ΙΙ, Ιb, Ιc. Δημιουρ­γού­νται έπει­τα από εξά­ντλη­ση πυρη­νι­κών καυ­σί­μων σε μονα­χι­κούς αστέ­ρες μεγά­λης μάζας. Στο φάσμα των υπερ­και­νο­φα­νών τύπου ΙΙ παρα­τη­ρού­νται φασμα­τι­κές γραμ­μές Υδρο­γό­νου (H) ενώ αντί­θε­τα στο φάσμα των Υπερ­και­νο­φα­νών τύπου Ιb/c παρα­τη­ρεί­ται έλλει­ψη φασμα­τι­κών γραμ­μών Υδρο­γό­νου (Η) και Ηλί­ου (He).

Οι ερευ­νη­τές πιστεύ­ουν ότι οι υπερ­και­νο­φα­νείς που ανή­κουν στον τύπο Ιa, παρου­σιά­ζουν την ίδια λαμπρό­τη­τα, κάτι που χρη­σι­μο­ποιεί­ται για την ακρι­βή κατα­μέ­τρη­ση μεγά­λων απο­στά­σε­ων στο σύμπαν. Το γεγο­νός αυτό (και μαζί του οι κοσμι­κές απο­στά­σεις και όσα γνω­ρί­ζου­με για τους υπερ­και­νο­φα­νείς) τέθη­κε υπό αμφι­σβή­τη­ση από την ανα­κά­λυ­ψη του SN 2003fg (Champagne Supernova), τον Απρί­λιο του 2003, ο οποί­ος είχε διπλά­σια λαμπρό­τη­τα της ανα­με­νό­με­νης και μάζα μεγα­λύ­τε­ρη του Ορί­ου Chandrasekhar (~2 ηλια­κές μάζες). Ευτυ­χώς, καθώς φαί­νε­ται, ο υπερ­και­νο­φα­νής αυτός απο­τε­λεί μαλ­λον εξαί­ρε­ση για τους υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου Ia, παρά κανό­να.

Υπερκαινοφανείς - νεφέλωμα

Ας σημειω­θεί ότι σε κάποια σημεία του ουρά­νιου στε­ρε­ώ­μα­τος έχουν εντο­πι­στεί υπερ­και­νο­φα­νείς που δεν ταξι­νο­μού­νται σε καμία από τις παρα­πά­νω κατη­γο­ρί­ες, όπως ο SN 2005E, ο οποί­ος εντο­πί­στη­κε το 2005. Η έκρη­ξή του απε­λευ­θέ­ρω­σε τερά­στιες ποσό­ση­τες Τιτα­νί­ου και Ασβε­στί­ου στον μεσο­α­στρι­κό χώρο. Ο τύπος αυτός υπερ­και­νο­φα­νών θα μπο­ρού­σε να εξη­γή­σει την μεγά­λη συγκέ­ντρω­ση ασβε­στί­ου στο Σύμπαν, που απο­τε­λεί μυστή­ριο για τους αστρο­νό­μους, αφού δεν μπο­ρεί να ερμη­νευ­τεί από τις εκρή­ξεις που ανή­κουν στους τύπους που προ­α­να­φέρ­θη­καν.

Μηχα­νι­σμος Εκρη­ξης Υπερ­και­νο­φα­νους


Η εξή­γη­ση της έκρη­ξης των υπερ­και­νο­φα­νών, της ύστα­της ουσια­στι­κά προ­σπά­θειας των μεγά­λων αστέ­ρων να απο­φύ­γουν την ολο­κλη­ρω­τι­κή Βαρυ­τι­κή Κατάρ­ρευ­ση εκτο­ξεύ­ο­ντας μεγά­λες ποσό­τη­τες ύλης στον Μεσο­α­στρι­κό Χώρο, απο­δεί­χθη­κε μια επί­πο­νη δια­δι­κα­σία για τους επι­στή­μο­νες, απο­τε­λώ­ντας μυστή­ριο για την Αστρο­φυ­σι­κή. Η χρή­ση των υπε­ρυ­πο­λο­γι­στών συντέ­λε­σε απο­φα­σι­στι­κά στην θεω­ρη­τι­κή παρα­κο­λού­θη­ση της συμπε­ρι­φο­ράς των εσω­τε­ρι­κών φλοιών των Αστέ­ρων, στα τελευ­ταία στά­δια της ζωής τους.

Έχουν προ­τα­θεί διά­φο­ρες θεω­ρί­ες οι οποί­ες ανα­φέ­ρο­νται τόσο στην εξέ­λι­ξη μονα­χι­κών αστέ­ρων μεγά­λης μάζας (Υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου Ib, Ic, ΙΙ), όσο και στην εξέ­λι­ξη διπλών αστρι­κών συστη­μά­των (Υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου Ιa). Η πρώ­τη από αυτές προ­τά­θη­κε το 1934 από τους αστρο­φυ­σι­κούς Walter Baade και Fritz Zwicky. Παρ’ όλα αυτά πρέ­πει να τονι­στεί ότι ο φυσι­κός μηχα­νι­σμός έκρη­ξης των υπερ­και­νο­φα­νών δεν είναι ακό­μη απο­λύ­τως δια­φα­νής.

Εξέ­λι­ξη μονα­χι­κού αστέ­ρα μεγά­λης μάζας (Υπερ­και­νο­φα­νής τύπου II, Ib/c)

Για μονα­χι­κούς Αστέ­ρες με μάζα από 5 έως και 10 φορές αυτήν του Ήλιου, φαί­νε­ται πως η έκρη­ξη είναι απο­τέ­λε­σμα της σύντη­ξης του άνθρα­κα στον κεντρι­κό πυρή­να σύμ­φω­να με τις εξι­σώ­σεις:

Οι αντι­δρά­σεις αυτές απε­λευ­θε­ρώ­νουν μεγά­λα ποσά ενέρ­γειας. Επει­δή γίνο­νται με ολο­έ­να επι­τα­χυ­νό­με­νο ρυθ­μό, οδη­γούν στην έκρη­ξη του άστρου και συγκε­κρι­μέ­να σε υπερ­και­νο­φα­νή τύπου ΙΙ. Αν ο πυρή­νας του άστρου δεν δια­λυ­θεί με την βίαιη αυτή έκρη­ξη, το κομ­μά­τι του που απο­μέ­νει, εξε­λίσ­σε­ται συνή­θως σε έναν αστέ­ρα νετρο­νί­ων.

Υπερκαινοφανείς 3
Καλ­λι­τε­χνι­κή ανα­πα­ρά­στα­ση αστέ­ρα Νετρο­νί­ων

Για τους μεγα­λύ­τε­ρους Αστέ­ρες, με μάζα που υπερ­βαί­νει τις 10 ηλια­κές μάζες, τα πράγ­μα­τα βαί­νουν δια­φο­ρε­τι­κά. Όταν ένα τέτοιο Άστρο εξα­ντλή­σει όλα τα ενερ­γεια­κά του απο­θέ­μα­τα, έχει δημιουρ­γή­σει έναν πυρή­να αδρα­νούς σιδή­ρου, με μάζα μεγα­λύ­τε­ρη από το όριο Chandrasekhar.

Εφό­σον η βαρυ­τι­κή πίε­ση δεν αντι­σταθ­μί­ζε­ται πλέ­ον από την πίε­ση της ακτι­νο­βο­λί­ας, η Υδρο­στα­τι­κή Ισορ­ρο­πία του πυρή­να δια­τα­ράσ­σε­ται (στα εξω­τε­ρι­κά στρώ­μα­τα του αστέ­ρα δια­τη­ρεί­ται καθώς καί­γο­νται εκεί ελα­φρύ­τε­ρα στοι­χεία) και αρχί­ζει μια ταχεία Βαρυ­τι­κή Κατάρ­ρευ­ση, που έχει ως απο­τέ­λε­σμα την υπερ­συ­μπύ­κνω­ση της ύλης σε αυτόν και την υπερ­θέρ­μαν­ση του άστρου σε θερ­μο­κρα­σί­ες που ξεπερ­νούν τους 8·109 Κ. Ο σίδη­ρος φωτο­δια­σπά­ται σε σωμα­τί­δια α και νετρό­νια σύμ­φω­να με την εξί­σω­ση

Στη συνέ­χεια φωτο­δια­σπά­ται και το ήλιο:

Οι παρα­πά­νω αντι­δρά­σεις αυτές είναι έντο­να ενδό­θερ­μες, δηλα­δή απορ­ρο­φούν ενέρ­γεια, γεγο­νός που επι­φέ­ρει παύ­ση της αύξη­σης της θερ­μο­κρα­σί­ας και της πίε­σης στον πυρή­να και επι­τά­χυν­ση της βαρυ­τι­κής κατάρ­ρευ­σης, που διαρ­κεί μόλις λίγα δευ­τε­ρό­λε­πτα. Αν η μάζα του Αστέ­ρα είναι μικρό­τε­ρη των 25 ηλια­κών μαζών (όριο σχη­μα­τι­σμού μελα­νής οπής) τότε η πορεία που ακο­λου­θεί το Άστρο μέχρι την μεγα­λειώ­δη του ανά­λαμ­ψη εξε­λίσ­σε­ται ραγδαία.

Τα ηλε­κτρό­νια που συμπε­ρι­φέ­ρο­νται πλέ­ον σχε­τι­κι­στι­κά «συμπιέ­ζο­νται» στον πυρή­να κι ενώ­νο­νται με τα πρω­τό­νια σχη­μα­τί­ζο­ντας νετρό­νια και νετρί­να:

Τα νετρί­να που δια­φεύ­γουν μετα­φέ­ρουν ενέρ­γεια προς τα εξω επι­τα­χύ­νο­ντας ακό­μη περισ­σό­τε­ρο την βαρυ­τι­κή κατάρ­ρευ­ση του αστρι­κού πυρή­να.

H πυκνό­τη­τα των κεντρι­κών περιο­χών φτά­νει τα 4•1014 Kg•m-3, όριο στο οποίο η ύλη γίνε­ται αρκε­τά αδια­φα­νής ακό­μη και για τα νετρί­να, τα οποία εγκλω­βί­ζο­νται προ­σω­ρι­νά μέσα στον πυρή­να. Εφό­σον όμως τα νετρί­να ήταν αυτά που μετέ­φε­ραν το μεγα­λύ­τε­ρο μέρος της ενέρ­γειας του Αστέ­ρα στο περι­βάλ­λον του, με την παγί­δευ­σή τους, ο μηχα­νι­σμός διά­χυ­σης της ενέρ­γειας επι­βρα­δύ­νε­ται σημα­ντι­κά. Η πίε­ση του εκφυ­λι­σμέ­νου αερί­ου νετρο­νί­ων που έχει πλέ­ον δημιουρ­γη­θεί στον πυρή­να στα­μα­τά την βαρυ­τι­κή του κατάρ­ρευ­ση.

Τα εξω­τε­ρι­κά στρώ­μα­τα του αστέ­ρα αρχί­ζουν τώρα να καταρ­ρέ­ουν προς τον «σκλη­ρό», εκφυ­λι­σμέ­νο πυρή­να (με ταχύ­τη­τες που φτά­νουν τα 70.000 km/sec). Η ανά­κρου­ση των καταρ­ρέ­ο­ντων εξω­τε­ρι­κών αέριων στρω­μά­των του αστέ­ρα από τον πυρή­να, η από­το­μη απε­λευ­θέ­ρω­ση βαρυ­τι­κής ενέρ­γειας (λόγω της κατα­κλυ­σμιαί­ας βαρυ­τι­κής κατάρ­ρευ­σης) και τα νετρί­να (που τελι­κά κατα­φέρ­νουν να είναι οι πρώ­τοι «δρα­πέ­τες» από το σκη­νι­κό της κατα­στρο­φής), δημιουρ­γούν ένα τερά­στιας ισχύ­ος κρου­στι­κό κύμα (shock wave), που μετα­δί­δε­ται ταχυ­τα­τα προς τα έξω, προ­κα­λώ­ντας έκρη­ξη της ύλης γύρω από τον πυρή­να. Η έκρη­ξη αυτή παρα­σύ­ρει ορι­στι­κά προς το διά­στη­μα ακό­μη και τα τα εξω­τε­ρι­κά στρώ­μα­τα του αστέ­ρα.

Η αύξη­ση της θερ­μο­κρα­σί­ας λόγω του κρου­στι­κού κύμα­τος είναι τερά­στια. Σε αυτές τις συν­θή­κες είναι δυνα­τή η πραγ­μα­το­ποί­η­ση των ενδό­θερ­μων πυρη­νι­κών αντι­δρά­σε­ων σύν­θε­σης βαρύ­τε­ρων του σιδή­ρου στοι­χεί­ων.

Το κεντρι­κό τμή­μα του αρχι­κού πυρή­να που απο­μέ­νει της έκρη­ξης, συνή­θως εξε­λίσ­σε­ται σε Αστέ­ρα Νετρο­νί­ων.

Εξέ­λι­ξη κλει­στού δυα­δι­κού συστή­μα­τος αστέ­ρων (Υπερ­και­νο­φα­νής τύπου Ia)

Για τους υπερ­και­νο­φα­νείς τύπου Ιa, η θεω­ρία προ­τεί­νει ότι προ­έρ­χο­νται από διπλά συστή­μα­τα αστέ­ρων από τα οποία ο πρω­τεύ­ων είναι ένας Λευ­κός Νάνος Άνθρα­κα – Οξυ­γό­νου και ο δευ­τε­ρεύ­ων, ένας ενή­λι­κας αστέ­ρας της Κύριας Ακο­λου­θί­ας ή ένας Ερυ­θρός Γίγας.

Μετά από μία μακρό­χρο­νη ροή μάζας από τον συνο­δό αστέ­ρα προς τον λευ­κό νάνο (διάρ­κειας εκα­τομ­μυ­ρί­ων ετών), και πιθα­νό­τα­τα αμέ­τρη­τες και­νο­φα­νείς ανα­λάμ­ψεις, η μάζα του λευ­κού νάνου αυξά­νε­ται αργά. Αυτό προ­κα­λεί την συστο­λή του αστέ­ρα και την άνο­δο της θερ­μο­κρα­σί­ας του. Η πίε­ση της βαρύ­τη­τας διαρ­κώς αυξά­νε­ται μέχρι το σημείο εκεί­νο στο οποίο ακό­μη και η πίε­ση των εκφυ­λι­σμέ­νων ηλε­κτρο­νί­ων δεν μπο­ρεί να την εξι­σορ­ρο­πή­σει. Το σημείο οριο­θε­τεί την μέγι­στη προ­σαύ­ξη­ση μάζας του λευ­κού νάνου και είναι το γνω­στό όριο Chandrasekhar (1,4 ηλια­κές μάζες).

Μόλις ο αστέ­ρας περά­σει το όριο αυτό, αρχί­ζει ταχεία βαρυ­τι­κή κατάρ­ρευ­ση. Η μετα­τρο­πή βαρυ­τι­κής δυνα­μι­κής ενέρ­γειας σε θερ­μι­κή αυξά­νει τη θερ­μο­κρα­σία στους 6·108 K, οπό­τε ανα­φλέ­γε­ται ο Άνθρα­κας. Η ανά­φλε­ξη είναι ουσια­στι­κά ανε­ξέ­λεγ­κτη, με την αύξη­ση της θερ­μο­κρα­σί­ας του αστέ­ρα και την αύξη­ση του ρυθ­μού των θερ­μο­πυ­ρη­νι­κών αντι­δρά­σε­ων να αλλη­λο­τρο­φο­δο­τού­νται.

Η ειδο­ποιός δια­φο­ρά σε σχέ­ση με την και­νο­φα­νή θερ­μο­πυ­ρη­νι­κή ανά­φλε­ξη είναι ότι ενώ αυτή συμ­βαί­νει σε ένα λεπτό επι­φα­νεια­κό στρώ­μα του λευ­κού νάνου, η ανά­φλε­ξη του άνθρα­κα στον υπο­ψή­φιο υπερ­και­νο­φα­νή εκτεί­νε­ται σε ολό­κλη­ρο τον λευ­κό νάνο, ο οποί­ος ‑έστω και προ­σω­ρι­νά- μοιά­ζει να ανα­γεν­νά­ται. Μέσα σε ένα δευ­τε­ρό­λε­πτο ολό­κλη­ρος ο αστέ­ρας ανα­φλέ­γε­ται.

Οι ταχεί­ες αντι­δρά­σεις σύντη­ξης μετα­τρέ­πουν ένα μεγά­λο κλά­σμα της μάζας του άστρου σε βαρύ­τε­ρα στοι­χεία όπως ο σίδη­ρος και το Νικέ­λιο. Η supernova Ia έκρη­ξη εκτο­ξεύ­ει τα θραύ­σμα­τα του λευ­κού νάνου στο διά­στη­μα, με ταχύ­τη­τες που υπερ­βαί­νουν τα 20.000 km/s. Ο κύριος αστέ­ρας κατα­στρέ­φε­ται εντε­λώς, αφή­νο­ντας τον συνο­δό αστέ­ρα να συνε­χί­σει, ως μονα­χι­κός γίγα­ντας, την εξέ­λι­ξή του προς τον ήρε­μο θάνα­το ενός λευ­κού νάνου.

Η σημα­σια των supernovae


Αν θα ήθε­λε κάποιος να επι­ση­μά­νει την σημα­σία των υπερ­και­νο­φα­νών για την ζωή μας, δεν θα ήταν καθό­λου υπερ­βο­λι­κό να πει πως σε αυτά ακρι­βώς τα ουρά­νια σώμα­τα οφεί­λου­με την ύπαρ­ξή μας.

Πράγ­μα­τι η θεω­ρία επι­ση­μαί­νει ότι τα μόνα στοι­χεία που ήταν δυνα­τόν να συντε­θούν στα πρώ­τα στά­δια της δημιουρ­γί­ας του Σύμπα­ντος, ήταν το Υδρο­γό­νο (Η) και το Ήλιο (He). Οι μονα­δι­κές περιο­χές του γνω­στού Σύμπα­ντος στις οποί­ες δημιουρ­γού­νται τα βαρύ­τε­ρα στοι­χεία, εντο­πί­ζο­νται στο εσω­τε­ρι­κό των άστρων. Και ο καλύ­τε­ρος τρό­πος να δια­σκορ­πι­στούν στον μεσο­α­στρι­κό χώρο, είναι οι εκρή­ξεις των υπερ­και­νο­φα­νών αστέ­ρων. Εξάλ­λου, η συμπί­ε­ση του μεσο­α­στρι­κού αερί­ου από τα ωστι­κά κύμα­τα που παρά­γο­νται κατά τις εκρή­ξεις των υπερ­και­νο­φα­νών, είναι δυνα­τόν να απο­τε­λέ­σει την απαρ­χή για την δημιουρ­γία νέων αστέ­ρων.

Εφό­σον λοι­πόν γνω­ρί­ζου­με ότι από αυτό ακρι­βώς το μεσο­α­στρι­κό αέριο σχη­μα­τί­ζο­νται οι νέες γενιές αστέ­ρων (όπως ο ήλιος μας) με συστή­μα­τα πλα­νη­τών (όπως η Γη), είναι προ­φα­νές ότι όλα τα βαριά μέταλ­λα τα οποία συνα­ντά­με στο ηλια­κό σύστη­μα, και συγκε­κρι­μέ­να στη Γη, και τα οποία είναι άμε­σα συνε­δε­μέ­να με τη μορ­φή του κόσμου μας και με αυτήν την εμφά­νι­ση της ζωής, είναι προ­ϊ­ό­ντα κάποιου (ή κάποιων) υπερ­και­νο­φα­νούς αστέ­ρα που εξερ­ρά­γη πάρα πολ­λά χρό­νια πριν στην γει­το­νιά μας. Συνε­πώς δεν απο­τε­λεί καθό­λου σχή­μα λόγου η φρά­ση «είμα­στε φτιαγ­μέ­νοι από αστε­ρό­σκο­νη».

Η «υπερ­και­νο­φα­νης» απει­λη


Δεν θα ήταν και τόσο παρα­κιν­δυ­νευ­μέ­νο να ανα­φερ­θεί ότι ένας κοντι­νός στην Γη υπερ­και­νο­φα­νής αστέ­ρας θα μπο­ρού­σε με την ανά­λαμ­ψή του να την κατα­στρέ­ψει. Μάλι­στα ο κίν­δυ­νος εξα­φά­νι­σης της ζωής στη Γη από ένα τέτοιο γεγο­νός, έχει κατα­τα­χθεί στα δέκα πλέ­ον «επι­κίν­δυ­να» ενδε­χό­με­να. Όμως, όπως φαί­νε­ται, έχει σχε­τι­κά μικρή πιθα­νό­τη­τα να συμ­βεί και χρο­νι­κά τοπο­θε­τεί­ται στο απώ­τα­το μέλλον.Όπως έχει προ­α­να­φερ­θεί, η έκρη­ξη ενός supernova απε­λευ­θε­ρώ­νει στον μεσο­α­στρι­κό χώρο τερά­στια ποσά ύλης και ενέρ­γειας. Η Ηλε­κτρο­μα­γνη­τι­κή Ενέρ­γεια που ακτι­νο­βο­λεί­ται κεί­ται τόσο στην ορα­τή περιο­χή του φάσμα­τος, όσο και στην περιο­χή των υπε­ριω­δών ακτί­νων καθώς και των ακτί­νων Χ και γ.Έτσι λοι­πόν, μια τέτοιας ισχύ­ος έκρη­ξη σε έναν μετα­βλη­τό Αστέ­ρα, που βρί­σκε­ται σε από­στα­ση, από την Γη, μικρό­τε­ρη των 25 ετών φωτός (όριο ασφα­λεί­ας σύμ­φω­να με τις εκτι­μή­σεις της ΝΑSA, το οποίο ενέ­χει μεγά­λο περι­θώ­ριο σφάλ­μα­τος και δια­φέ­ρει αρκε­τά σε διά­φο­ρες πηγές βιβλιο­γρα­φί­ας), είναι δυνα­τόν να κατα­στρέ­ψει το στρώ­μα του όζο­ντος στην Στρα­τό­σφαι­ρα, το οποίο απο­τε­λεί το προ­στα­τευ­τι­κό φίλ­τρο της Γης στην Υπε­ριώ­δη Ακτι­νο­βο­λία. Κάτι τέτοιο θα ήταν ιδιαί­τε­ρα επι­κίν­δυ­νο για την Γήι­νη Βιό­σφαι­ρα καθώς, χωρίς το φίλ­τρο αυτό, οι οργα­νι­σμοί που ζουν στην ξηρά και σε ρηχά ύδα­τα, είναι εκτε­θει­μέ­νοι στις υπε­ριώ­δεις ακτί­νες, οι οποί­ες είναι κατα­στρο­φι­κές για την δομή του DNA, προ­κα­λώ­ντας ανε­πί­στρο­φες γενε­τι­κές μεταλ­λά­ξεις.

Για τον λόγο αυτό, κάποιοι ερευ­νη­τές συν­δέ­ουν τη μαζι­κή εξα­φά­νι­ση που συνέ­βη στο τέλος της Ορδο­βί­κιας Περιό­δου (περί­που 440–450 εκα­τομ­μύ­ρια έτη πριν) με την ανά­λαμ­ψη ενός supernova στη γει­το­νιά του Ήλιου, χωρίς ωστό­σο να υπάρ­χουν πει­στι­κές απο­δεί­ξεις προς τού­το.

Σύμ­φω­να με τον Narciso Benitez του Πανε­πι­στη­μί­ου Johns Hopkins στις ΗΠΑ, οι εκρή­ξεις υπερ­και­νο­φα­νών, που συνέ­βη­σαν περί τα 2 εκα­τομ­μύ­ρια έτη πριν, στο δια­στρι­κό νέφος Sco-Cen (το οποίο υπο­χω­ρεί στην κατεύ­θυν­ση των αστε­ρι­σμών Σκορ­πιού – Κενταύ­ρου και την επο­χή εκεί­νη απεί­χε 130 έτη φωτός από την Γη), ήταν εκεί­νες που προ­κά­λε­σαν κατα­κλυ­σμι­κές αλλα­γές στο Γήι­νο οικο­σύ­στη­μα. Η μεγά­λης κλί­μα­κας θαλάσ­σια εξά­λει­ψη της περιό­δου εκεί­νης (Πλειό­και­νη – Πλει­στό­και­νη Περί­ο­δος) απο­δί­δε­ται από τους παλαιο­ντο­λό­γους στην κατα­στρο­φή της οζο­νό­σφαι­ρας από κοσμι­κές ακτί­νες και στην επα­κό­λου­θη είσο­δο στην ατμό­σφαι­ρα υπε­ριώ­δους ακτι­νο­βο­λί­ας. Κάτι τέτοιο ται­ριά­ζει με το σενά­ριο των εικα­ζό­με­νων επι­πτώ­σε­ων στη γη μιας «κοντι­νής» έκρη­ξης υπερ­και­νο­φα­νούς και ενι­σχύ­ε­ται από τις απο­θέ­σεις ραδιε­νερ­γού Σιδή­ρου-60 (Fe60) σε πολύ βαθειά ιζή­μα­τα, η ηλι­κία των οποί­ων υπο­λο­γί­ζε­ται στα 2 εκα­τομ­μύ­ρια έτη. Το συγκε­κρι­μέ­νο ισό­το­πο του σιδή­ρου, σύμ­φω­να με τους επι­στή­μο­νες, δεν υπήρ­χε στη Γη αλλά οφεί­λε­ται στις εκρή­ξεις των Υπερ­και­νο­φα­νών.

Ένας πολύ γνω­στός σε μας υπο­ψή­φιος supernova, είναι ο αστα­θής ερυ­θρός υπερ­γί­γα­ντας Βετελ­γό­ζης (Betelgeuse), ο οποί­ος βρί­σκε­ται σε από­στα­ση περί­που 640 ετών φωτός από την Γη.

Ένας άλλος σημα­ντι­κός αλλά ασυ­νή­θι­στος υπο­ψή­φιος, είναι ο αστέ­ρας Ήτα, στον αστε­ρι­σμό της Τρό­πι­δος, σε από­στα­ση 7.500 ετών φωτώς από την Γη. Ο τερά­στιος αυτός αστέ­ρας που έχει μάζα περί­που 120 φορές τη μάζα του Ηλί­ου, βρί­σκε­ται σε κατά­στα­ση ισχυ­ρής αστά­θειας και ανα­μέ­νε­ται «σύντο­μα» να εκρα­γεί ως υπερ­και­νο­φα­νής.

Ο υπερ­και­νο­φα­νης του Ταυ­ρου


Στις 4 Ιου­λί­ου του 1.054 μ.Χ. παρα­τη­ρή­θη­κε από Κινέ­ζους αστρο­νό­μους, μία μεγα­λειώ­δης έκρη­ξη υπερ­και­νο­φα­νούς, κοντά στο άστρο ζ του Ταύ­ρου. Στα Χρο­νι­κά της Σινι­κής ο υπερ­και­νο­φα­νής του Ταύ­ρου ανα­φέ­ρε­ται ως ο «επι­σκέ­πτης αστέ­ρας». Παρα­τη­ρή­θη­κε από Κινέ­ζους και Ιάπω­νες αστρο­νό­μους και θεω­ρεί­ται ότι θα πρέ­πει να τον είχαν κατα­γρά­ψει και Ινδοί αστρονόμοι.Η συστη­μα­τι­κό­τε­ρη κατα­γρα­φή του έγι­νε από τον Κινέ­ζο αστρο­νό­μο Γιανγκ Βέι Τεκ, σύμ­φω­να με την οποία η φαι­νό­με­νη λαμπρό­τη­τά του ήταν μεγα­λύ­τε­ρη από εκεί­νην της Αφρο­δί­της. Για 23 ημέ­ρες μετά την ανά­λαμ­ψή του ο αστέ­ρας ήταν ορα­τός ακό­μη και κατά τη διάρ­κεια της ημέ­ρας και ορα­τός τη νύκτα για δύο περί­που έτη, περ­νώ­ντας εν συνε­χεία στην «αφάνεια».Η έκρη­ξη αυτή πιστεύ­ου­με ότι δημιούρ­γη­σε το γνω­στό νεφέ­λω­μα του Καρ­κί­νου (Crab nebula, NGC 1952 Ή Μ1) με νημα­τώ­δη υφή, ορα­τό ακό­μη και με ερα­σι­τε­χνι­κό τηλε­σκό­πιο, το οποίο απέ­χει από τη Γη περί τα 6.300 έτη φωτός, έχει διά­με­τρο περί­που 10 έτη φωτός και εξα­κο­λου­θεί να δια­στέλ­λε­ται με ταχύ­τη­τα της τάξης των 103 km/sec.

Υπερκαινοφανείς - νεφέλωμα
Το νεφέ­λω­μα του Καρ­κί­νου

Υπάρ­χουν πράγ­μα­τι ισχυ­ρές ενδεί­ξεις ότι το συγκε­κρι­μέ­νο Νεφέ­λω­μα απο­τε­λεί υπό­λειμ­μα (supernova remnant) του υπερ­και­νο­φα­νούς του Ταύ­ρου, όπως τα απο­τε­λέ­σμα­τα συστη­μα­τι­κών παρα­τη­ρή­σε­ων και κατα­γρα­φών του Νεφε­λώ­μα­τος του Καρ­κί­νου, που κατα­δει­κνύ­ουν ότι το φως της ανά­λαμ­ψής του έφθα­σε στην Γη 9 αιώ­νες πριν. Υπέρ της άπο­ψης αυτής συνη­γο­ρούν και οι υπο­λο­γι­σμοί περί του μεγέ­θους και της ταχύ­τη­τας δια­στο­λής του Νεφε­λώ­μα­τος, του διά­ση­μου αστρο­νό­μου Edwin Powell Hubble.

Το 1968 εντο­πί­στη­κε στο κέντρο του νεφε­λώ­μα­τος, βόρεια του άστρου ζ του Ταύ­ρου, αστέ­ρας νετρο­νί­ων (pulsar), με ακτί­να 10 km και περί­ο­δο περι­στρο­φής 0,0331 sec. Το νεφέ­λω­μα απο­τε­λεί πηγή εκπο­μπής ακτί­νων Χ.

Ο «ξεχω­ρι­στος» Υπερ­και­νο­φα­νης SN 1987A


Εντο­πί­στη­κε στις 24 Φεβρουα­ρί­ου 1987, από τον αστρο­νό­μο Ian Shelton, στο Μεγά­λο Νέφος του Μαγ­γε­λά­νου (μικρός συνο­δός γαλα­ξί­ας του Milky Way, ορα­τός από το Νότιο Ημι­σφαί­ριο) κοντά στο νεφέ­λω­μα Ταρα­ντού­λα. Ο Υπερ­και­νο­φα­νής αυτός απο­τε­λεί μία από τις φωτει­νό­τε­ρες ανα­λάμ­ψεις αστέ­ρων τους τελευ­ταί­ους 4 αιώ­νες, λάμπο­ντας 108 φορές περισ­σό­τε­ρο από τον Ήλιο.

Λόγω της μικρής του από­στα­σης από την Γη (163.000 έτη φωτός) και του τεχνο­λο­γι­κού μας εξο­πλι­σμού, απο­τε­λεί τον πρώ­το κοντι­νό υπερ­και­νο­φα­νή που παρα­τη­ρή­θη­κε ανα­λυ­τι­κά μετά από αυτόν του Kepler (ανέ­λαμ­ψε το 1604 στον αστε­ρι­σμό του Οφιού­χου) και τον περισ­σό­τε­ρο μελε­τη­μέ­νο supernova όλων των εποχών.Οι παρα­τη­ρή­σεις που πραγ­μα­το­ποι­ή­θη­καν σε Παγκό­σμιο Επί­πε­δο, εντό­πι­σαν ακτί­νες γ, Κοβάλ­τιο (Co), Νικέ­λιο (Ni), Πυρί­τιο (Σι), οξυ­γό­νο (O) και άλλους βαρύ­τε­ρους πυρή­νες και αρχι­κά επι­βε­βαί­ω­σαν τις θεω­ρη­τι­κές προ­βλέ­ψεις που υπο­δει­κνύ­ουν πως κατά τη διάρ­κεια μιας υπερ­και­νο­φα­νούς έκρη­ξης παρά­γο­νται βαρύ­τε­ρα μέταλ­λα. Για παρά­δειγ­μα, ο ραδιε­νερ­γός σίδη­ρος που εκτο­ξεύ­τη­κε στον μεσο­α­στρι­κό χώρο από την έκρη­ξη αυτή, υπο­λο­γί­ζε­ται σε 20.000 Γήι­νες μάζες.Επίσης, τα νετρί­να που ανι­χνεύ­τη­καν από αυτόν τον υπερ­και­νο­φα­νή, επι­βε­βαί­ω­σαν την σχε­τι­κή θεω­ρία για τις συν­θή­κες θερ­μο­κρα­σί­ας και πυκνό­τη­τας που επι­κρα­τούν στο εσω­τε­ρι­κό ενός υπερ­και­νο­φα­νή και τον τρό­πο δημιουρ­γί­ας ενός νετρο­νια­κού αστέ­ρα.

Οι εικό­νες από το Hubble Space Telescope απο­κα­λύ­πτουν ορι­σμέ­νες ενδια­φέ­ρου­σες λεπτο­μέ­ρειες:

  • Έναν λαμπε­ρό αέριο δακτύ­λιο γύρω από το αστέ­ρι, με διά­με­τρο περί­που 1 έτους φωτός. Εκτι­μά­ται πως ο δακτύ­λιος δημιουρ­γή­θη­κε του­λά­χι­στον 20.000 χρό­νια πριν την ανά­λαμ­ψη του άστρου. Οι ακτί­νες Χ που παρή­γα­γε η έκρη­ξη, ιόνι­σαν το αέριο του δακτυ­λί­ου, καθι­στώ­ντας το λαμπε­ρό.
  • Δύο εξω­τε­ρι­κούς δακτυ­λί­ους αερί­ου που φωτο­βο­λεί.
  • Μία κεντρι­κή δομή σε σχή­μα αλτή­ρα η οποία δημιουρ­γή­θη­κε από δύο περιο­χές θραυ­σμά­των στο κέντρο του αστέ­ρα, απο­μα­κρυ­νό­με­νες η μία από την άλλη με ταχύ­τη­τα 30 εκα­τομ­μυ­ρί­ων χιλιό­με­τρων την ώρα.
  • Την σύγκρου­ση του ωστι­κού κύμα­τος της αστρι­κής έκρη­ξης με το αέριο του στε­νού δακτυ­λί­ου γύρω από το άστρο, η οποία προ­κα­λεί την θέρ­μαν­ση και την φωτο­βο­λία του.

Οι μετρή­σεις που προ­βλη­μά­τι­σαν τους ερευ­νη­τές ήταν αυτές που αφο­ρού­σαν στο ορα­τό φως που ακτι­νο­βο­λού­σε ο υπερ­και­νο­φα­νής και το οποίο ήταν 10 φορές ασθε­νέ­στε­ρο από το θεω­ρη­τι­κά προ­βλε­πό­με­νο. Η άρση της αντί­φα­σης ήρθε από το συμπέ­ρα­σμα πως η συγκε­κρι­μέ­νη έκρη­ξη προ­ήλ­θε από τον μπλε γίγα­ντα Sanduleac ‑69° 202a, ένα μάλ­λον αμυ­δρό για εμάς αστέ­ρι12ου μεγέ­θους, με διά­με­τρο 50 φορές μεγα­λύ­τε­ρη της ηλια­κής, επι­φα­νεια­κή θερ­μο­κρα­σία περί­που 20.000 Κ και λαμπρό­τη­τα 100.000 μεγα­λύ­τε­ρη αυτής του Ήλιου. Λόγω της μεγά­λης μάζας του, ο πρό­δρο­μος αστέ­ρας, υπο­λο­γί­ζε­ται πως είχε ηλι­κία 20•106  έτη, δηλα­δή η εξέ­λι­ξή του ήταν ραγδαία.

Καθώς στο σημείο της έκρη­ξης δεν έχει εντο­πι­στεί ακό­μη αστέ­ρας νετρο­νί­ων, οι επι­στή­μο­νες εξε­τά­ζουν δύο ενδε­χό­με­να:

  • είτε τα πυκνά νέφη σκό­νης που περι­βάλ­λουν τον σχη­μα­τι­σμέ­νο αστέ­ρα νετρο­νί­ων τον καθι­στούν αόρα­το σε μας,
  • είτε ότι ο αστέ­ρας απορ­ρό­φη­σε μεγά­λη ποσό­τη­τα ύλης από το περι­βάλ­λον του, ώστε πέρα­σε το όριο σχη­μα­τι­σμού μελα­νής οπής. Στην περί­πτω­ση αυτή η πίε­ση των νετρο­νί­ων δεν μπό­ρε­σε να συγκρα­τή­σει την ορι­στι­κή βαρυ­τι­κή κατάρ­ρευ­ση και ο αστέ­ρας κατέ­λη­ξε σε Μελα­νή Οπή (black hole).

Πηγή

 

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *