Τρίτη 27 Μαρτίου 2012

Οι υπέρ-θάνατοι των μεγάλων άστρων.


Ο θάνατος ενός άστρου όταν τελειώσουν τα πυρηνικά του καύσιμα, σε λευκό νάνο ή αστέρα νετρονίων μπορεί να θεωρηθεί σαν ένα ήπιο, ήρεμο και αξιοπρεπές τέλος. Τα άστρα όμως, που έχουν μάζα πολύ μεγαλύτερη από τον Ήλιο υπόκεινται στην διαδικασία της ολοκληρωτικής κατάρρευσης της ίδιας της ύλης τους. Η τελευταία τους προσπάθεια για να αποτρέψουν την κατάρρευση, είναι να εκτινάξουν ένα μεγάλο μέρος της ύλης του στο διάστημα
as10
Οι εκρήξεις αυτές που η κάθε μια τους αντιστοιχεί σε λαμπρότητα
ενός δισεκατομμυρίων ήλιων, είναι οι ονομαζόμενες εκρήξεις
υπερκαινοφανών (supernova). Την έκρηξη την προκαλεί η τελική
αδυναμία του πυρήνανα αποτρέψει τη βαρυτική του κατάρρευση και
αυτό γίνεται γιατί ύστερα από διαδοχικούς κύκλους πυρηνικών
συντήξεων, ο πυρήνας αποτελείται τώρα από σίδηρο και όπως εξηγήσαμε
και προηγουμένως, ο σίδηρος είναι σταθερός και δεν προσφέρεται για
σύντηξη.Τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, που αποτελούνται από
ελαφρότερα στοιχεία, εξακολουθούν να ισορροπούν με την καύση,
όμως στον πυρήνα οι επικρατούσες κολοσσιαίες βαρυτικές δυνάμεις συνθλίβουν την άπωση από την
πίεση των ηλεκτρονίων και των νετρονίων,παραβαίνοντας την απαγορευτική

 αρχή του Pauli, εδώ φαίνεται πια ότι όλοι οι νόμοι της φυσικής καταρρέουν .
Ο πυρήνας του άστρου έχει φτάσει πλέον σε διαστάσεις συγκρίσιμες με αυτές των διαστάσεων της Γης, καταρρέει και αποσυντίθεται στα στοιχειώδη σωματίδιά του. Από την αλληλεπίδραση πρωτονίων και ηλεκτρονίων παράγονται νετρίνα, που πρώτα αυτά εγκαταλείπουν τη σκηνή της καταστροφής. Από τα νετρίνα μεταφέρονται προς τους εξωτερικούς φλοιούς, τεράστια ποσά ενέργειας και με τον τρόπο αυτό, επιταχύνεται η βαρυτική κατάρρευση που ολοκληρώνεται σε κλάσματα του δευτερολέπτου μετά την έναρξή της. Στο κέντρο του πυρήνα όμως, η πυκνότητα διαρκώς μεγαλώνει και αυξάνεται. Όταν η τιμή της φθάσει και προσεγγίσει την πυκνότητα της πυρηνικής ύλης, ούτε τα νετρίνα δεν μπορούν πια να διαφύγουν. Ο εγκλωβισμός των νετρίνων προσθέτει συνεχώς ενέργεια στον πυρήνα, με αποτέλεσμα ένα εκρηκτικό κρουστικό κύμα να ξεσπάσει κάποια στιγμή και το οποίο κινείται προς τα έξω με ταχύτητα που φτάνει το ένα δέκατο αυτής του φωτός.
Είναι τόσο μεγάλη δε η πίεση του κρουστικού κύματος που έχει σαν αποτέλεσμα την έκρηξη του άστρου. Οι εξωτερικοί φλοιοί (στρώματα) εξωθούνται με βία αποκτώντας ιλιγγιώδεις ταχύτητες και σχηματίζουν ένα νέφος θερμού αερίου (νεφέλωμα) που ακτινοβολεί φως, ως αποτέλεσμα των συγκρούσεών του με τη μεσοαστρική ύλη.
Ένα τέτοιο νεφέλωμα που βρίσκεται στον αστερισμό του Κύκνου, εξαπλώνεται
as11
στο διάστημα ακόμα και σήμερα με ταχύτητες που ξεπερνούν την
 ταχύτητα του ήχου. Και είναι το πανέμορφο κατάλοιπο της έκρηξης
ενός υπερκαινοφανούς που συνέβη πριν από 20.000 χρόνια.Είναι τόσο
φωτεινές και λαμπρές οι εκρήξεις υπερκαινοφανών, που γίνονται
εύκολα ανιχνεύσιμες ακόμα και αν το άστρο ανήκει σε κάποιο
μακρινό γαλαξία. Η λαμπρότητά τους κυμαίνεται σε χρονικό
 διάστημα μερικών εβδομάδων ως και μηνών και ύστερα το άστρο
 χάνεται από τον ουρανό.
 Στον δικό μας γαλαξία εδώ και αρκετούς αιώνες δεν είχαν παρατηρηθεί εκρήξεις υπερκαινοφανών, σε αντίθεση με άλλους γαλαξίες που είχαν ήδη καταγραφεί αρκετές εκατοντάδες, ο τελευταίος παρατηρήθηκε από τον Κέπλερ το 1604 μ.χ. και τι ειρωνεία της τύχης, λίγο πριν από την κατασκευή του τηλεσκοπίου. Έναν άλλο γνωστό υπερκαινοφανή, που το κατάλοιπο του αστέρα που εξερράγη βρίσκεται στο Νεφέλωμα του Καρκίνου, κατέγραψαν με οι Κινέζοι αστρολόγοι το 1054 μ.χ. Το Νεφέλωμα του Καρκίνου έχει διάμετρο περίπου 10 έτη φωτός.
Μια έκρηξη υπερκαινοφανούς παρατηρήθηκε πρόσφατα σ' έναν μικρό γειτονικό μας γαλαξία. Η έκρηξη αυτή έγινε ορατή το πρωί της 24ης Φε6ρουαρίου του 1987 και συνέβη στο Νέφος του Μαγγελάνου, που βρίσκεται σε απόσταση 160.000 έτη φωτός μακριά μας. Η έκρηξη ήταν ορατή μόνον από το Νότιο Ημισφαίριο και  ασφαλώς αμέσως συγκέντρωσε το ενδιαφέρον των επιστημόνων. Κάθε τύπου γήινα ή διαστημικά τηλεσκόπια έστρεψαν προς το λαμπρό σημείο. Λίγες ώρες πριν γίνει ορατός ο υπερκαινοφανής, ευαίσθητοι ανιχνευτές στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Ιαπωνία είχαν ήδη καταγράψει την άφιξη των νετρίνων. Όπως είχε προ6λεφθεί θεωρητικά, τα νετρίνα εγκαταλείπουν πρώτα τη σκηνή της εκρήξεως, Το άστρο που εξερράγη στον γνωστό πια ως SN 1987 A, εντοπίστηκε στους αστρονομικούς καταλόγους με το όνομα Sanduleak-69. Έχοντας μάζα 20 φορές την ηλιακή μάζα, έμεινε στην “ζωή” για 10 εκατομμύρια χρόνια περίπου, αλλά το τέλος του ήταν εντυπωσιακό. Ο υπερκαινοφανής SN 1987 Α διατήρησε με διακυμάνσεις τη λαμπρότητά του για μερικούς μήνες. Στο αποκορύφωμα της, η λαμπρότητα αυτή ξεπέρασε κατά 200 φορές αυτήν του Ήλιου, αλλά από τα μέσα του Ιουνίου άρχισε να μειώνεται.
Ήταν η πρώτη γενιά των επιστημόνων, που είχε την τύχη να παρακολουθήσει με ακρίβεια και με προηγμένα μέσα και τεχνικές μια έκρηξη υπερκαινοφανούς. Να την παρακολουθήσει, βέβαια, εκ των υστέρων. Γιατί το φως και τα νετρίνα από τον υπερκαινοφανή είχαν ξεκινήσει το ταξίδι τους, μεταφέροντας μας γνώσεις και πληροφορίες, 160.000 χρόνια πριν, την εποχή που το ανθρώπινο είδος στη Γη , ανακάλυπτε την τεχνική της φωτιάς.
Τα δεδομένα που έχουν συλλεχθεί από την έκρηξη του υπερκαινοφανούς επιβεβαιώνουν τις θεωρητικές αντιλήψεις για την αστρική εξέλιξη. Με εντυπωσιακό τρόπο, το Σύμπαν προσέφερε τη συνηγορία του και επι6ε6αίωσε τις εκπληκτικές ικανότητες του ανθρώπινου μυαλού.
Με την έκρηξη του υπερκαινοφανούς, δεν εκτοξεύεται όλη η μάζα του άστρου στο διάστημα. Κάποιο κατάλοιπο του πυρήνα απομένει. Και έχει, αυτό το κατάλοιπο, τη δυνατότητα να τελειώσει την ζωή του σαν λευκός νάνος ή αστέρας νετρονίων. Αυτήν τη δυνατότητα προσπάθησε απεγνωσμένα να εξασφαλίσει, δραστικά μειώνοντας το βάρος του, το αρχικά μεγάλο αστέρι. Ο αστέρας νετρονίων που, όπως αναφέρθηκε, εκπέμπει τα κανονικά ραδιοσήματά του από το Νεφέλωμα του Καρκίνου είναι το νεκρό κατάλοιπο του υπερκαινοφανούς που παρατήρησαν οι Κινέζοι αστρονόμοι στην αρχή της χιλιετίας. Σε ένα άλλο νεφέλωμα , στον αστερισμό του Ιστία, που επίσης αποτελεί το κατάλοιπο ενός υπερκαινοφανούς, εντοπίσθηκε ένας αστέρας νετρονίων με ηλικία περίπου 11.000 χρόνων. Αν κάποια στιγμή, μια παλλόμενη ραδιοπηγή εκδηλώσει την παρουσία της στον SN 1987 Α, η θεωρητική αυτή εικόνα για την εξέλιξη ενός μεγάλου άστρου θα αποκτήσει ένα ακόμη ισχυρότατο έρεισμα.
ΠΗΓΗ:physics4you

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου