Κυριακή, 14 Μαΐου 2017

Τα αντικείμενα Θόρν – Ζίτκοφ. Μια …¨κοσμική κυοφορία¨ στο αχανές Σύμπαν

Το αντικείμενο Θόρν – Ζίτκοφ [(Thorne-Żytkow (TŻO ή TZO)] είναι ένας υποθετικός τύπος αστέρα όπου ένας ερυθρός γίγαντας ή ένας  ερυθρός Υπεργίγαντας ¨φιλοξενεί¨ ένα αστέρι νετρονίων στον πυρήνα του, το οποίο σχηματίστηκε από τη σύγκρουση του γίγαντα,-ή του Υπεργίγαντα-με το αστέρι νετρονίων. Τα αντικείμενα αυτά προτάθηκαν από τους αστροφυσικούς Kip Thorne και Anna Żytkow το 1977. Το 2014, ανακαλύφθηκε ότι το αστέρι HV 2112 ήταν ένας εξαιρετικά ισχυρός υποψήφιος για να είναι αστέρας αυτού του τύπου.


Καλλιτεχνική αναπαράσταση ενός αντικειμένου Θόρν - Ζίτκοφ.
Εικόνα : Aratosastronomy

Ένα αντικείμενο Θόρν – Ζίτκοφ σχηματίζεται όταν ένα αστέρι νετρονίων συγκρούεται με ένα άλλο αστέρι, συνήθως με έναν Ερυθρό γίγαντα ή ένα Eρυθρό Υπεργίγαντα. Τα συγκρουόμενα αυτά αντικείμενα μπορούν απλά να είναι περιπλανώμενοι αστέρες.

Αυτό είναι πιθανό να συμβεί μόνο σε εξαιρετικά πυκνά αστρικά σμήνη. Εναλλακτικά, το αστέρι νετρονίων θα μπορούσε να σχηματιστεί σε ένα δυαδικό σύστημα αστέρων μετά από μια έκρηξη Υπερκαινοφανούς (Σουπερνόβα) σε  ένα από τα δύο αστέρια του συστήματος.

Επειδή καμία τέτοια έκρηξη (Σουπερνόβα) δεν είναι απόλυτα συμμετρική, και επειδή η ενέργεια δέσμευσης των δυαδικών μεταβολών με την απώλεια μάζας στην σουπερνόβα, το άστρο νετρονίων θα παραμείνει με κάποια ταχύτητα σε σχέση με την αρχική του τροχιά. Αυτή η εναπομείνασα ώθηση του αστέρα μπορεί να αναγκάσει τη νέα του τροχιά να διασταυρωθεί με τον …αστρικό του σύντροφό ή, αν ο αστρικός αυτός σύντροφός του είναι αστέρας κύριας ακολουθίας, μπορεί να απορροφηθεί,  ειδικά όταν ο αστέρας – ξενιστής εξελίσσεται σε έναν ερυθρό γίγαντα.

Μόλις το αστέρι νετρονίων εισβάλει στον Ερυθρό γίγαντα, η ταλάντευση που δημιουργείται, μεταξύ του αστέρα νετρονίων και των εξωτερικών, διάσπαρτων στρωμάτων του Ερυθρού γίγαντα, προκαλεί τη φθορά (τη μείωση) της τροχιάς του δυαδικού αστρικού συστήματος. Και το αστέρι νετρονίων, καθώς και ο πυρήνας του Ερυθρού γίγαντα κινούνται σπειροειδώς μεταξύ τους προς το εσωτερικό του Υπεργίγαντα. 

Ανάλογα με τον αρχικό διαχωρισμό τους, αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει εκατοντάδες χρόνια. Όταν τα δύο τους συγκρουστούν τελικά, δηλαδή το αστέρι νετρονίων και ο ερυθρός γιγάντιος πυρήνας, το αποτέλεσμα θα είναι να συγχωνευθούν. Αν η συνδυασμένη μάζα τους υπερβεί το όριο Tolman-Oppenheimer-Volkoff τότε οι δύο τους θα καταρρεύσουν σε μια μαύρη τρύπα, αποτέλεσμα μια κολοσσιαίας έκρηξης Υπερκαινοφανούς  που διασκορπίζει τα εξωτερικά στρώματα του αστέρα. Διαφορετικά, οι δύο θα συγχωνευτούν σε ένα μόνο αστέρι νετρονίων.

Εάν ένα αστέρι νετρονίων και ένας λευκός νάνος συγχωνευθούν, αυτό θα μπορούσε να σχηματίσει ένα αντικείμενο Θόρν – Ζίτκοφ, το οποίο θα έχει τις ιδιότητες του μεταβλητού αστέρα  Ρ στον αστερισμό του Βορείου Στεφάνου (R CoronaeBorealis).

Η επιφάνεια του αστέρα νετρονίων είναι πολύ καυτή, με θερμοκρασίες άνω των 109 Kέλβιν: Είναι θερμότερη από τους πυρήνες σχεδόν όλων των τεράστιων και ογκωδών αστέρων. Αυτή η θερμότητα κυριαρχεί είτε από την πυρηνική σύντηξη στο συσσωρευμένο αέριο είτε από τη συμπίεση του αερίου από τη βαρύτητα του αστέρα νετρονίων. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, μπορούν να λάβουν χώρα ασυνήθιστες πυρηνικές διεργασίες καθώς το περίβλημα του Ερυθρού γίγαντα ¨πέφτει¨ πάνω στην επιφάνεια του αστέρα νετρονίων. Το υδρογόνο μπορεί να συντηχτεί για να παράξει ένα διαφορετικό μείγμα ισοτόπων σε σχέση με τη συνηθισμένη αστρική νουκλεοσύνθεση, και ορισμένοι αστρονόμοι έχουν προτείνει ότι η ταχεία νουκλεοσύνθεση πρωτονίων που συμβαίνει σε εκρήξεις ακτίνων Χ  λαμβάνει χώρα επίσης μέσα στα αντικείμενα Θόρν - Ζίτκοφ.

Παρατηρησιακά, ένα αντικείμενο Θόρν - Ζίτκοφ μπορεί να μοιάζει με ένα Ερυθρό Υπεργίγαντα αστέρα (όπως για παράδειγμα ο Μπετελγκέζ στον αστερισμό του Ωρίωνα) ή, αν είναι αρκετά καυτός για να εκτινάξει τα πλούσια σε υδρογόνο επιφανειακά του στρώματα,  μοιάζει με ένα πλούσιο σε άζωτο άστρο τύπου Βόλφ-Ραγιέ  -Wolf-Rayet (τύπου WN8)

Θεωρείται ότι η εξέλιξη των αντικειμένων Θόρν – Ζίτκοφ (TŻOs) θα οδηγήσει σε αστέρες νετρονίων με τεράστιους δίσκους προσαύξησης, καθώς η απώλεια μάζας θα τερματίσει το στάδιο εξέλιξης του …TŻO και το εναπομείναν περίβλημα του αστέρα θα μετατραπεί σε δίσκο. Αυτά τα αστέρια νετρονίων μπορούν να σχηματίσουν πληθυσμούς απομονωμένων Πάλσαρς με δίσκους προσαύξησης. Ο ογκώδης αυτός δίσκος προσαύξησης μπορεί επίσης να οδηγήσει στην κατάρρευση ενός αστέρα, καθιστώντας τον αστρικό συνοδό του αστέρα νετρονίων. Το αστέρι νετρονίων μπορεί επίσης να συσσωρεύσει αρκετό υλικό για να καταρρεύσει σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα.

Από το 2014, ο πιο πιθανός υποψήφιος για να είναι ένα αντικείμενο Θόρν - Ζίτκοφ, είναι ο αστέρας HV 2112 που βρίσκεται στο Μικρό Μαγγελανικό Νέφος, ο οποίος έχει παρατηρηθεί ότι έχει κάποιες ασυνήθιστες ιδιότητες που υποδηλώνουν ότι μπορεί να είναι τέτοιο αντικείμενο . Η ερευνητική ομάδα, με την επικεφαλής συντάκτη της έρευνας Emily Levesque, σημείωσε ότι ο αστέρας HV 2112 εμφανίζει κάποια χημικά χαρακτηριστικά που δεν ταιριάζουν αρκετά με τα υπάρχοντα θεωρητικά μοντέλα, αλλά υπογραμμίζει ότι οι θεωρητικές προβλέψεις για ένα αντικείμενο Θόρν - Ζίτκοφ είναι αρκετά παλιές και έχουν πραγματοποιηθεί θεωρητικές βελτιώσεις από παλαιότερες εκτιμήσεις.

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές που ανακάλυψαν το πρώτο …TZO διαπίστωσαν ότι το συγκεκριμένο φάσμα φωτός τους έδειξε υπερβολικές ποσότητες ρουβιδίου, λιθίου και μολυβδαινίου - αρκετά κοντά σε εκείνο που ο φυσικός Kip Thorne και η αστρονόμος Anna Zytkow προέβλεπαν όταν θεώρησαν την ύπαρξη αντικειμένων Θόρν – Ζίτκοφ το 1975. Κάτι τέτοιο υποδηλώνει απλά ότι εάν το φανταστείτε, πιθανότατα να υπάρχει κάπου εκεί έξω στο σύμπαν...

Μάθετε περισσότερα σχετικά με τα παράξενα αυτά κοσμικά αντικείμενα στο παρακάτω βίντεο:






Πηγές:
Πηγή Νο 2

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
         
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com