Χ. Βάρβογλης : Pulsars, εξωτικά ουράνια σώματα

του ομότιμου καθηγητή του ΑΠΘ Χ. Βάρβογλη

Δύο χρόνια μετά την ανακάλυψη του νετρονίου το 1932, οι Αμερικανοί αστρονόμοι Walter Baade και Fritz Zwicky σκέφθηκαν ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν αστέρες που αποτελούνται μόνο από νετρόνια και όχι από κάποια συγκεκριμένα χημικά στοιχεία. Τότε θεωρήθηκε ότι τέτοιου είδους ουράνια αντικείμενα, αν βέβαια υπήρχαν, θα ήταν πολύ αμυδρά για παρατήρηση και η ιδέα αυτή γρήγορα ξεχάστηκε. Το 1969 όμως η μεταπτυχιακή φοιτήτρια Jocelyn Bell, που χρησιμοποιούσε ένα ραδιοτηλεσκόπιο του Πανεπιστημίου του Cambridge για το διδακτορικό της, παρατήρησε μια πηγή ραδιοφωνικής ακτινοβολίας στον ουρανό, η οποία έστελνε ρυθμικά ραδιοσήματα ακριβώς κάθε 1,33 δευτερόλεπτα. Αμέσως μετά την επίσημη ανακοίνωση της ανακάλυψης, ο Αμερικανός Thomas Gold και ο Άγγλος Fred Hoyle αναγνώρισαν ότι αυτό το άγνωστο μέχρι τότε ουράνιο σώμα ήταν ένας αστέρας νετρονίων, που περιστρεφόταν μια φορά κάθε 1,33 δευτερόλεπτα, ασύλληπτα γρηγορότερα από τη Γη που περιστρέφεται μια φορά κάθε 24 ώρες.

Η ανακάλυψη των pulsars, όπως ονομάστηκαν αυτοί οι ταχέως περιστρεφόμενοι αστέρες νετρονίων, ώθησε του αστρονόμους που παρατηρούσαν με κλασικά οπτικά τηλεσκόπια να αναζητήσουν αστέρες που παρουσιάζουν παρόμοια ρυθμική ακτινοβολία σε οπτικά μήκη κύματος. Αυτό δεν ήταν εύκολο, επειδή με τις κλασικές φωτογραφικές πλάκες εκείνης της εποχής το «διάφραγμα» έμενε ανοικτό για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από 1 δευτερόλεπτο και καταγραφόταν απλώς ένας μέσος όρος. Χρειάστηκε να κατασκευαστεί μια ειδική διάταξη, ανάλογη αυτής με την οποία ο Fizeau είχε μετρήσει την ταχύτητα του φωτός, και έτσι στις 20 Ιανουαρίου του 1969, μια μέρα σαν και σήμερα πριν από 54 χρόνια, ανακαλύφθηκε ο πρώτος pulsar που, εκτός από τα ραδιοφωνικά σήματα κάθε 0,33 δευτερόλεπτα, εκπέμπει και οπτικούς παλμούς με την ίδια περιοδικότητα. Αυτός ο pulsar περιστρέφεται τόσο γρήγορα επειδή είναι πολύ νέος, ηλικίας μόλις 964 ετών. Δημιουργήθηκε κατά την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα, ο οποίος είχε παρατηρηθεί από Κινέζους αστρονόμους το 1054 μ.Χ. Εκείνη η έκρηξη άφησε πίσω της ένα μεγάλο φωτεινό νεφέλωμα στον ουρανό, που είναι γνωστό ως Νεφέλωμα του Καρκίνου, ακριβώς στο κέντρο του οποίου βρίσκεται ο pulsar με τους φωτεινούς παλμούς.

Οι αστέρες νετρονίων είναι από τα πιο εξωτικά αντικείμενα του σύμπαντος. Ένα κυβικό εκατοστό νερού, που στην επιφάνεια της Γης ζυγίζει ένα γραμμάριο, στην επιφάνεια ενός pulsar θα ζύγιζε 200 χιλιάδες τόνους. Δημιουργούνται κατά την έκρηξη αστέρων με μάζα μεγαλύτερη από 8 φορές τη μάζα του Ήλιου. Η ενέργεια που ακτινοβολούν αυτοί οι μεγάλοι αστέρες προέρχεται , όπως και όλων των άλλων, από διαδοχικές θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα τους. Αρχικά το υδρογόνο εκεί μετατρέπεται σε ήλιο, το ήλιο σε άνθρακα και οξυγόνο και ακολουθεί η δημιουργία του νατρίου, του μαγνησίου, του πυριτίου, του θείου και των βαρύτερων στοιχείων. Σε αυτούς τους μεγάλους αστέρες η αλυσίδα παραγωγής όλο και βαρύτερων στοιχείων καταλήγει στον σίδηρο. Αυτός όμως είναι αδρανής, επειδή δεν μπορεί να δημιουργήσει βαρύτερα στοιχεία με αντίστοιχη παραγωγή ενέργειας. Τότε ο πυρήνας συρρικνώνεται με απίστευτη ταχύτητα, θερμαίνεται και τελικά εκρήγνυται με τη μορφή υπερκαινοφανούς αστέρα. Κατά την έκρηξη παράγονται και όλα τα βαρύτερα από τον σίδηρο στοιχεία, όπως το ουράνιο, που χρησιμοποιείται στις ατομικές βόμβες, το ιώδιο, που ρυθμίζει τον θυροειδή αδένα μας, και τον χρυσό, που όλοι ξέρουμε πού χρησιμοποιείται. Η «σκόνη» από την έκρηξη, που περιέχει πια όλα τα χημικά στοιχεία, σκορπίζεται στο διάστημα και χρησιμοποιείται από τη φύση για τη δημιουργία νέων αστέρων και πλανητών. Έτσι δεν είναι ανακρίβεια να πούμε ότι το σώμα μας αποτελείται από αστερόσκονη.