Δ. Σιμόπουλος: Εκρηκτικοί Θάνατοι Υπεργιγάντων

Ανήμερα την ημέρα της Εαρινής Ισημερίας μία διεθνής ομάδα ερευνητών ανακοίνωσε ότι οι παρατηρήσεις που έκανε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο "Κέπλερ", παρακολουθώντας επί χρόνια 50 τρισεκατομμύρια άστρα, της επέτρεψε να καταγράψει για πρώτη φορά στο ορατό φως την στιγμή του θανάτου δύο γιγάντιων άστρων καθένα με μάζα 10-20 φορές την μάζα του Ήλιου μας. Το ένα (KSN 2011a) με μέγεθος 300 φορές μεγαλύτερο του Ήλιου βρίσκεται σε απόσταση 700 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, και το δεύτερο (KSN 2011d) 500 φορές μεγαλύτερο αλλά πολύ πιο μακριά σε απόσταση 1,2 δις έτη φωτός μακριά.
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο "Κέπλερ" λειτουργεί στο Διάστημα από τον Μάρτιο του 2009 με κύριο σκοπό να εντοπίσει χιλιάδες εξωηλιακούς πλανήτες, περιλαμβανομένων και πολλών με το μέγεθος της Γης. Το τηλεσκόπιο αυτό διαθέτει ένα από τα πιο ευαίσθητα φωτόμετρα έτσι ώστε εάν παρακολουθούσε 10.000 πυγολαμπίδες ταυτόχρονα θα μπορούσε να εντοπίσει ακόμη και αν έσβηνε το φως μιας μόνον εξ αυτών! Το πρόσφατο επίτευγμα, που ανακοινώθηκε από το Αμερικανικό Πανεπιστήμιο Notre Dame, μας δίνει πολλές νέες πληροφορίες για όλα όσα συμβαίνουν στη διάρκεια μιας αστρικής έκρηξης σουπερνόβα Τύπου ΙΙ, εκρήξεις δηλαδή που σχετίζονται με τα βαρύτερα και λαμπρότερα άστρα τα οποία ονομάζονται Γαλάζιοι Γίγαντες.

Το βάρος των εξωτερικών στρωμάτων ενός γαλάζιου γίγαντα είναι τόσο μεγάλο ώστε για να αντισταθμίσει αυτό το βάρος χρειάζεται να παράγει στο εσωτερικό του τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ένα τέτοιο άστρο μετατρέπει σύντομα όλο το απόθεμα του υδρογόνου στον πυρήνα του σε ήλιο με αποτέλεσμα ν' αρχίσει να "φουσκώνει" μετατρεπόμενο τελικά σε έναν κόκκινο υπεργίγαντα, ενώ μια νέα σειρά θερμοπυρηνικών αντιδράσεων αρχίζει στο κέντρο του. Η επιφάνεια του άστρου αρχίζει τότε να πάλλεται ακανόνιστα, ενώ οι θερμοπυρηνικές αυτές αντιδράσεις δημιουργούν όλο και πιο βαρύτερα χημικά στοιχεία για να ικανοποιήσουν τις ενεργειακές ανάγκες εξισορόπησης του άστρου. Οι "στάχτες", τα "προϊόντα" δηλαδή, μιας αντίδρασης γίνονται το "καύσιμο" της επομένης. Κι έτσι το ήλιο μετατρέπεται σε άνθρακα κι ο άνθρακας σε νέον. Το νέον μετατρέπεται σε οξυγόνο μέσα σ' έναν χρόνο, ενώ μερικοί μόνο μήνες είναι αρκετοί για να "καεί" το οξυγόνο σχηματίζοντας πυρίτιο και θείο. Το άστρο δηλαδή σ' αυτή τη φάση μοιάζει μ' ένα κρεμμύδι, του οποίου ο πυρήνας περιβάλλεται από στρώματα διαφορετικών πυρηνικών καύσεων.
Όταν στον πυρήνα ενός γιγάντιου άστρου η θερμοκρασία φτάσει τα τρία δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου το πυρίτιο που έχει συγκεντρωθεί εκεί αρχίζει να μετατρέπεται σε σίδηρο οπότε η σιδερένια καρδιά του υπεργίγαντα θερμαίνεται ακόμη πιο πολύ. Έτσι φτάνει κάποια στιγμή που η κεντρική θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να αρχίσει η καύση του σιδήρου. Κάτι τέτοιο όμως ανοίγει την πόρτα σε πραγματικά απόκοσμες καταστροφικές διαδικασίες γιατί ο σίδηρος όχι μόνο δεν παράγει ενέργεια αλλά αντίθετα την απορροφάει που σημαίνει ότι η ενέργεια αυτή δεν είναι διαθέσιμη για να συγκρατήσει το τεράστιο βάρος των ανωτέρων στρωμάτων του άστρου, με αποτέλεσμα το εσωτερικό τμήμα του πυρήνα να καταρρεύσει ανεμπόδιστο προς το κέντρο με ταχύτητα που φτάνει τα 80.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.

Η κατάρρευση αυτή συμπιέζει τα υλικά του πυρήνα τόσο πολύ ώστε η διάμετρός του συρρικνώνεται από 6.000 σε 6 μόνο χιλιόμετρα. Φανταστείτε δηλαδή την Γη ολόκληρη να συμπιέζεται ξαφνικά, και σε χιλιοστά του δευτερολέπτου να παίρνει το μέγεθος της Αθήνας. Επειδή η πίεση είναι τεράστια τα ηλεκτρόνια συγχωνεύονται με τα πρωτόνια δημιουργώντας νετρόνια και νετρίνα. Σε χιλιοστά του δευτερολέπτου η ύλη του πυρήνα αποτελείται από νετρόνια μόνο και τεράστιες ποσότητες νετρίνων, που λόγω της μεγάλης πυκνότητας της ύλης δεν μπορούν να δραπετεύσουν. Σε δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου η θερμοκρασία έχει φτάσει τα 100 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου ενώ η πυκνότητα της αστρικής καρδιάς φτάνει να είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα ενός ατομικού πυρήνα. Πυκνότητα δηλαδή τόσο μεγάλη που αναγκάζει όλα αυτά τα υλικά (τα νετρόνια και τα νετρίνα) να εξοστρακιστούν με δύναμη προς τα έξω.
Η εκτίναξη αυτή του εσωτερικού πυρήνα τον κάνει να συγκρουστεί βίαια με τον καταρρέοντα ακόμη εξωτερικό πυρήνα δημιουργώντας έτσι ένα κρουστικό κύμα με περισσότερη ενέργεια απ' αυτήν που εκλύει ένας ολόκληρος γαλαξίας σε δέκα χρόνια επιτρέπεντας στα νετρίνα να διαφύγουν στο διάστημα μεταφέροντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας από την καρδιά του άστρου. Με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ το δευτερόλεπτο) τα νετρίνα διαδίδουν πλέον στο Σύμπαν τα πρώτα μηνύματα του αστρικού θανάτου, ενώ το κρουστικό κύμα με ταχύτητα που φτάνει τα 30.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, σαν μια απόκοσμη μπουλντόζα ξεκινάει προς τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, που δεν έχει προφτάσει ακόμη να "συνειδητοποιήσει" το τι συμβαίνει στον πυρήνα του. Το κύμα αυτό παρασέρνει στο διάβα του και συντρίβει τα αστροϋλικά που συναντάει κι έτσι παράγονται αρκετές ποσότητες όλων των βαρέων χημικών στοιχείων όπως το ασβέστιο, ο μόλυβδος και το ουράνιο. Μέσα σε μερικές ώρες το κρουστικό κύμα φτάνει στην επιφάνεια του άστρου και η τεράστια έκρηξη που επακολουθεί παράγει ενέργεια ίση με την ενέργεια που παράγουν δέκα τρισεκατομμύρια άστρα σαν τον Ήλιο, ενώ όλη αυτή η ενέργεια εκλύεται σε μερικά μόνο δευτερόλεπτα. Με την κυριολεκτική αυτή διάλυση του άστρου η πρώτη φωτεινή του αναλαμπή ανακοινώνεται στο Σύμπαν.
Μετά από μια έκρηξη σουπερνόβα, κι ενώ το μεγαλύτερο μέρος του άστρου καταστρέφεται εκτοξευόμενο στο διάστημα, ο πυρήνας του παραμένει στη θέση του ανέπαφος μεν αλλά σε φοβερά ασταθή κατάσταση. Αν η μάζα του πυρήνα δεν ξεπερνάει τις 3 περίπου ηλιακές μάζες τότε οποιαδήποτε περαιτέρω συμπίεσή του σταματάει. Αυτό που απομένει όταν η κατάρρευση και ο εξοστρακισμός σταματήσει, είναι ένας γιγάντιος ατομικός πυρήνας νετρονίων με διάμετρο 20 περίπου χιλιομέτρων που περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του εκατοντάδες φορές κάθε δευτερόλεπτο. Είναι ένα άστρο νετρονίων γνωστότερο με την ονομασία πάλσαρ γιατί εξ αιτίας της γρήγορης περιστροφής του εκπέμπει περιοδικά ραδιοκύματα που δημιουργούνται από επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια στο στροβιλιζόμενο μαγνητικό του πεδίο.
Όλα τα υπόλοιπα υλικά του άστρου εκτοξεύονται στο διάστημα εμπλουτίζοντας έτσι το Σύμπαν με όλα τα χημικά στοιχεία της φύσης. Χωρίς τις εκρήξεις των σουπερνόβα, δηλαδή, δεν θα υπήρχαν πλανήτες και δορυφόροι. Χωρίς τις σουπερνόβα δεν θα υπήρχε η Γη, δεν θα υπήρχαν βράχια και βότσαλα, δεν θα υπήρχαν φυτά και ζώα. Χωρίς τις εκρήξεις των σουπερνόβα, δεν θα υπήρχε ο άνθρωπος. Ολόκληρη η ύλη στο σώμα μας, όλα τα χημικά στοιχεία που το αποτελούν, φτιάχτηκε στην "κόλαση" τέτοιων αστρικών θανάτων. Είμαστε, δηλαδή, αστράνθρωποι που δημιουργηθήκαμε από χημικά στοιχεία φτιαγμένα στις θανατηφόρες εκρήξεις υπεργιγάντιων άστρων. Είμαστε όλοι μας αστρόσκονη, και κάποια μέρα θα ξαναγυρίσουμε στα άστρα. Κάποια μέρα θα υπάρξουν άλλοι κόσμοι, γεμάτοι με άλλα όντα, αστράνθρωποι σαν εμάς, που θα γεννηθούν από τις στάχτες ενός κάποιου πεθαμένου άστρου. Ενός άστρου που σήμερα το λέμε Ήλιο.

Πηγή: Διονύσης Σιμόπουλος fb