Δευτέρα, 31 Οκτωβρίου 2016

Σε κανονική λειτουργία επανήλθε το σκάφος Juno στον Δία

Τα συστήματα της αποστολής ανταποκρίνονται σε όλες τις εντολές, ανακοίνωσε η NASA

Σε κανονική λειτουργία επανήλθε το σκάφος Juno στον Δία
Το Juno, εδώ σε καλλιτεχνική απεικόνιση της NASA, έφτασε στον Δία το περασμένο καλοκαίρι

Πασαντίνα, Καλιφόρνια 
Λίγες ημέρες αφότου το σκάφος Junο τέθηκε αυτόματα σε κατάσταση αναμονής λόγω αδιευκρίνιστου τεχνικού προβλήματος, η NASA ανακοίνωσε ότι όλα τα συστήματα της αποστολής επανήλθαν σε κανονική λειτουργία.

Η εντολή με την οποία το Juno βγήκε από την κατάσταση ασφαλούς λειτουργίας, κατά την οποία όλα τα επιστημονικά όργανα μένουν απενεργοποιημένα, στάλθηκε από τη Γη την περασμένη Δευτέρα, ανακοίνωσε την Πέμπτη η αμερικανική υπηρεσία.

Ανταπόκριση σε όλες τις εντολές

«Το Juno είναι υγιές και ανταποκρίνεται σε όλες τις εντολές μας» δήλωσε ο Ρικ Ναϊμπάκεν του Εργαστηρίου Αεριώθησης (JPL) της NASA στην Καλιφόρνια, το οποίο έχει αναλάβει τη διαχείριση της αποστολής.

H αποστολή Juno, κόστους 1,1 δισ. δολαρίων, εκτοξεύτηκε τον Αύγουστο του 2011, τέθηκε σε τροχιά τον εφετινό Ιούλιο, και προγραμματίζεται να τερματιστεί με μια βουτιά αυτοκτονίας στον Δία το 2018.

Το σκάφος θα μπορούσε να αποκαλύψει αν ο γιγάντιος αέριος πλανήτης σχηματίστηκε στη σημερινή του θέση ή όχι, κάτι που θα βοηθήσει στην κατανόηση του σχηματισμού ολόκληρου του Ηλιακού Συστήματος.

Αναμένεται επίσης να αποκαλύψει πώς παράγεται το πανίσχυρο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη και αν στο κέντρο του υπάρχει στερεός πυρήνας.

Το σκάφος κινείται σε μια έντονη ελλειπτική τροχιά γύρω από τον Δία και θα πραγματοποιήσει το δεύτερο κοντινό πέρασμα από τον πλανήτη τον προσεχή Δεκέμβριο.

 tovima.gr/science 

Κυριακή, 30 Οκτωβρίου 2016

Νέες εικόνες από το σημείο συντριβής του Schiaparelli στον Άρη

REUTERS/ESA
Στο πλαίσιο της κοινής αποστολής της ESA με τη Ρωσική Υπηρεσία Διαστήματος (Roscosmos), στόχος της προσεδάφισης του Schiaparelli στον Κόκκινο Πλανήτη ήταν να δοκιμασθούν τεχνολογίες που θα επιτρέψουν το 2020 να φθάσει με ασφάλεια στον Άρη το ρομποτικό όχημα Mars rover, το οποίο θα αναζητήσει ίχνη μικροβιακής ζωής.

Του Κώστα Δεληγιάννη

Νέες φωτογραφίες υψηλής ανάλυσης, από τον δορυφόρο Mars Reconnaissance Orbiter της NASA, δείχνουν το Schiaparelli στο σημείο συντριβής του. Το σκάφος διακρίνεται με τη μεγαλύτερη έως σήμερα λεπτομέρεια, να βρίσκεται ακίνητο μέσα στην περιοχή όπου θα έπρεπε να προσεδαφισθεί, προφανώς όμως κατεστραμμένο.

Οι εικόνες ενδεχομένως να δώσουν στους υπεύθυνους της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA) σημαντικές πληροφορίες για την αιτία που δεν εξελίχθηκε σωστά η διαδικασία καθόδου του σκάφους.  Σε αυτές φαίνεται μία σκοτεινή περιοχή γύρω από την κάψουλα, κάτι που ίσως σημαίνει πως εξερράγη η δεξαμενή καυσίμων του σκάφους. Επίσης, φαίνεται πως με την πρόσκρουση δημιουργήθηκε ένα όρυγμα βάθους μισού μέτρου.

Στο πλαίσιο της κοινής αποστολής της ESA με τη Ρωσική Υπηρεσία Διαστήματος (Roscosmos), στόχος της προσεδάφισης του Schiaparelli στον Κόκκινο Πλανήτη ήταν να δοκιμασθούν τεχνολογίες που θα επιτρέψουν το 2020 να φθάσει με ασφάλεια στον Άρη το ρομποτικό όχημα Mars rover, το οποίο θα αναζητήσει ίχνη μικροβιακής ζωής.

Η απώλεια του σκάφους εγείρει δύσκολα ερωτήματα σχετικά με το ρίσκο αποστολής του ρομπότ, το οποίο όπως και το Schiaparelli θα χρησιμοποιήσει μία θερμική «ασπίδα», ένα αλεξίπτωτο για να μειώσει την ταχύτητα καθόδου, καθώς και προωθητήρες στο τελικό στάδιο προσέγγισης, ώστε να αγγίξει το έδαφος με πολύ μικρή ταχύτητα.

Το σκάφος έχασε την επικοινωνία του με το Κέντρο Ελέγχου, κατά το τελευταίο λεπτό της προσεδάφισης. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των υπευθύνων της αποστολής, αντί να προσεγγίσει απαλά το έδαφος, προσέκρουσε με ταχύτητα περίπου 300 χλμ./ώρα.

Όπως όλα δείχνουν, το αλεξίπτωτο ξεδιπλώθηκε νωρίτερα απ’ ό,τι έπρεπε. Επίσης, αν και οι προωθητήρες θα έπρεπε να παραμείνουν σε λειτουργία για 30 δευτερόλεπτα, πυροδοτήθηκαν για 3-4 δευτερόλεπτα. Έτσι, στα τελευταία 2-4 χιλιόμετρα της καθόδου του, το σκάφος ουσιαστικά εκτέλεσε ελεύθερη πτώση.

Κάνοντας τον απολογισμό της αποστολής, ο διευθυντής της ESA Γιάν Βέρνερ τη χαρακτήρισε πετυχημένη, αφού το σκάφος μετέδωσε δεδομένα κατά τη διάρκεια των 5-6 λεπτών της καθόδου του. Έτσι, εξασφάλισε στους επιστήμονες χρήσιμα δεδομένα, για να ανακαλύψουν τι ακριβώς δεν πήγε καλά.


ESA

Επίσης, το «μητρικό» διαστημόπλοιο του Schiaparelli, το Trace Gas Orbiter, κατάφερε να τεθεί με επιτυχία σε τροχιά γύρω από τον Άρη. Επομένως, θα μπορέσε να μελετήσει την αμτόσφαιρα του πλανήτη για ίχνη μεθανίου, όπως είχε σχεδιασθεί.

Λίγο μετά την αποτυχημένη κάθοδο του σκάφους, το Mars Reconnaissance Orbiter είχε φωτογραφήσει τη ζώνη προσεδάφισης, στέλνοντας στη Γη εικόνες στις οποίες το σκάφος αποτυπωνόταν με τη μορφή μίας μαύρης κουκίδας, ενώ το αλεξίπτωτο διακρινόταν σαν ένα μικρό λευκό αποτύπωμα. Αυτή τη φορά, ο δορυφόρος της NASA χρησιμοποίησε την πιο ισχυρή κάμερα HiRise, η οποία έχει πολύ μεγαλύτερη ανάλυση.


Κατά τραγική ειρωνεία, ο ίδιος δορυφόρος είχε εντοπίσει το Beagle-2, το πρώτο σκάφος της ESA που αποπειράθηκε να προσεδαφισθεί στον Κόκκινο Πλανήτη, και πάλι χωρίς επιτυχία. Όπως αποκάλυψαν τον Ιανουάριο του 2015 εικόνες από Mars Reconnaissance Orbiter, το Beagle-2 δεν είχε συντριβεί στον Άρη, αλλά δεν κατάφερε να αναπτύξει και τα τΑποθήκευσηέσσερα ηλιακά του πάνελ. Έτσι, δεν μπόρεσε ποτέ να τεθεί σε λειτουργία η αντένα του, για να στείλει και να λάβει ραδιοσήματα από τη Γη.

naftemporiki.gr

Ο Σταυρός του Αίνστάιν – Ένα κβάζαρ στην άκρη του σύμπαντος



Πρόκειται για ένα  Κβάζαρ που με τη βοήθεια ενός βαρυτικού φακού γίνεται τετραπλό είδωλό, που σχηματίζουν ένα σχεδόν τέλειο σταυρό (εξ ου και το όνομά του), με τον γαλαξία που παίζει το ρόλο του φακού στο κέντρο του.

Ο λεγόμενος «Σταυρός του Αϊνστάιν» είναι ένα παράδειγμα της επενέργειας βαρυτικού φακού. Σε αυτή την περίπτωση, το βαρυτικό πεδίο του γαλαξία Zwicky 2237+030 κάμπτει το φως που προέρχεται από το κβάζαρ QSO 2237+0305 ή QSO 2237+030 και που κατευθύνεται προς το μέρος μας, με τέτοιο τρόπο ώστε να εμφανίζεται στα τηλεσκόπια των αστρονόμων ένα τετραπλό είδωλο του κβάζαρ που σχηματίζει ένα σχεδόν τέλειο σταυρό (με τον γαλαξία στο κέντρο του), από όπου και πήρε αυτή του την ονομασία (οι βαρυτικοί φακοί προβλέπονται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν). Το καθένα από τα 4 «υποείδωλα» μπορεί να μεταβάλλει για λίγο τη φωτεινότητά του ως αποτέλεσμα επιπρόσθετης προσωρινής βαρυτικής μικροεστιάσεως (microlensing) από μεμονωμένους αστέρες του γαλαξία.

Einstein_Cross

Ο Σταυρός του Αϊνστάιν είναι ένα κβάζαρ που με τη βοήθεια ενός βαρυτικού φακού γίνεται τετραπλό είδωλo, που σχηματίζουν ένα σχεδόν τέλειο σταυρό (εξ ου και το όνομά του), με τον γαλαξία που παίζει το ρόλο του φακού στο κέντρο του.

Το κβάζαρ αυτό βρίσκεται περίπου 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, ενώ ο γαλαξίας-φακός βρίσκεται σε απόσταση 400 εκατομμύρια έτη φωτός. Και οι δύο βρίσκονται στον αστερισμό του Πήγασου. Ο Σταυρός του Αϊνστάιν είναι γνωστός και ως Huchra’s Lens, ονομασία που φέρει το όνομα του Αμερικανού αστρονόμου John Huchra, ο οποίος τον ανακάλυψε.

Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι τα κβάζαρ τροφοδοτούνται από γιγάντιες μαύρες τρύπες οι οποίες τρέφονται με το γειτονικό τους αέριο. Το αέριο αφού παγιδεύτηκε στην ισχυρή βαρύτητα της μαύρης τρύπας συμπιέζεται και θερμαίνεται σε εκατομμύρια βαθμούς, εκπέμποντας έτσι ένα έντονο φως και / ή ενέργεια σε ραδιοκύματα. Τα περισσότερα κβάζαρ παραμονεύουν στο εξωτερικά όρια του σύμπαντος, πάνω από ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά.

Οι μαύρες τρύπες που δημιουργήθηκαν στις απαρχές του σύμπαντος μπορεί να είναι η αιτία για την δημιουργία των κβάζαρ, όπως ο Σταυρός του Αϊνστάιν. Δηλαδή τα πολύ φωτεινά, ενεργητικά κέντρα των μακρινών γαλαξιών που μπορεί να είναι και ένα τρισεκατομμύριο φορές φωτεινότερα από τον ήλιο μας.

 Υπάρχουν, επίσης, ισχυρές αποδείξεις ότι στο κέντρο του κάθε γαλαξία κατοικεί και μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα, συμπεριλαμβανομένου και του δικού μας Γαλαξία.

 /physics4u.gr 

Σάββατο, 29 Οκτωβρίου 2016

Αστρονομία – Σύμπαν: Το σύμπαν επεκτείνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό ή μήπως τα νέα δεδομένα οδηγούν σε άλλο συμπέρασμα;

Διάγραμμα της Διαστολής του Σύμπαντος


Πέντε χρόνια πριν, το Βραβείο Nobel στη Φυσική απονεμήθηκε σε τρεις αστρονόμους για την ανακάλυψή τους, στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ότι το σύμπαν επεκτείνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Τα συμπεράσματά τους βασίστηκαν στην ανάλυση των υπερκαινοφανών Τύπου Ia – των θεαματικών θερμοπυρηνικών εκρήξεων αστέρων που πεθαίνουν – οι οποίοι εντοπίστηκαν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και άλλα μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια. Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων υπό την ηγεσία του καθηγητή Subir Sarkar (εικόνα) του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, εξέφρασε αμφιβολία για την κυρίαρχη αυτή ιδέα.

Κάνοντας χρήση του συνεχώς αυξανόμενου συνόλου των δεδομένων – έναν κατάλογο από 740 υπερκαινοφανείς Τύπου Ia, δέκα φορές περισσοτέρων από το κανονικό μέγεθος δείγματος – οι ερευνητές βρήκαν ότι τα στοιχεία για επιτάχυνση ίσως είναι περισσότερο αδύναμα από ότι θεωρούνταν μέχρι τώρα, με τα δεδομένα να είναι συνεπή με ένα σταθερό ρυθμό επέκτασης. «Η ανακάλυψη της επιταχυνόμενης επέκτασης του σύμπαντος κέρδισε το Βραβείο Nobel, το Βραβείο Κοσμολογίας Gruber και το Βραβείο Καινοτομίας στην Θεμελιώδη Φυσική. Οδήγησε στην ευρύτατη αποδοχή της ιδέας ότι το σύμπαν κυριαρχείται από την σκοτεινή ενέργεια η οποία συμπεριφέρεται όπως μια κοσμολογική σταθερά – αυτό είναι τώρα το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας», είπε ο καθηγητής Sarkar, ο οποίος κατέχει επίσης και θέση στο Ινστιτούτο Niels Bohr, στην Κοπεγχάγη.

«Ωστόσο, τώρα υπάρχει μια πολύ μεγαλύτερη βάση δεδομένων υπερκαινοφανών, στα οποία εκτελούνται ενδελεχείς και με λεπτομέρεια στατιστικές αναλύσεις. Αναλύσαμε τον τελευταίο κατάλογο των 740 υπερκαινοφανών Τύπου Ia – δέκα φορές μεγαλύτερο από αυτόν στον οποίο βασίστηκε ο ισχυρισμός της ανακάλυψης – και βρήκαμε ότι τα στοιχεία για επιταχυνόμενη επέκταση είναι, το πολύ, αυτό που επιστήμονες χαρακτηρίζουν «3σ». Αυτό είναι μακριά από τα «5σ» που τυπικά απαιτούνται για να προταθεί μια ανακάλυψη θεμελιώδους σημασίας».


«Ένα ανάλογο παράδειγμα σε αυτό το πλαίσιο, είναι η πρόσφατη πρόταση για ένα νέο σωμάτιο στα 750 GeV με βάση τα δεδομένα από τον LHC στο CERN. Στην αρχή είχε ακόμη υψηλότερη σημαντικότητα – 3,9σ και 3,4σ τον Δεκέμβριο της περασμένης χρονιάς – και οδήγησε σε πάνω από 500 θεωρητικές δημοσιεύσεις. Ωστόσο, τον Αύγουστο ανακοινώθηκε ότι νέα δεδομένα δείχνουν ότι η σημαντικότητα έπεσε σε λιγότερο από 1σ. Ήταν μόνο μια στατιστική διαταραχή και δεν υπήρχε τέτοιο σωμάτιο».



Υπάρχουν άλλα διαθέσιμα δεδομένα που εμφανίζονται να υποστηρίζουν την ιδέα ενός επιταχυνόμενου σύμπαντος, όπως η πληροφορία από την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου – το αδύναμο φως της «μεγάλης έκρηξης» – από τον δορυφόρο Planck. Ωστόσο, «όλοι αυτοί οι έλεγχοι είναι έμμεσοι, που διεκπεραιώνονται στο πλαίσιο ενός υποθετικού μοντέλου και η κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία δεν επηρεάζεται απευθείας από την σκοτεινή ενέργεια. Στην πραγματικότητα, υπάρχει πράγματι ένα ήπιο φαινόμενο, το ολοκληρωμένο φαινόμενο Sachs-Wolfe, αλλά αυτό δεν έχει πειστικά ανιχνευτεί», είπε ο καθηγητής Sarkar.

«Έτσι, είναι αρκετά πιθανό ότι παραπλανηθήκαμε και ότι η φαινόμενη εκδήλωση της σκοτεινής ενέργειας είναι ένα επακόλουθο της ανάλυσης δεδομένων, σε ένα υπεραπλουστευμένο θεωρητικό μοντέλο – ένα [μοντέλο] που στην πραγματικότητα οικοδομήθηκε στη δεκαετία του 1930, πολύ πριν υπάρξει οποιοδήποτε πραγματικό δεδομένο. Ένα περισσότερο εκλεπτυσμένο θεωρητικό πλαίσιο, που λαμβάνει υπόψη την παρατήρηση ότι το σύμπαν δεν είναι ακριβώς ομογενές και ότι η περιεχομένη σε αυτό ύλη μπορεί να μη συμπεριφέρεται όπως ένα ιδεώδες αέριο – δυο υποθέσεις κλειδιά της τυπικής κοσμολογίας – ίσως να μπορεί καλά να λάβει υπόψη όλες τις παρατηρήσεις, χωρίς να απαιτείται η σκοτεινή ενέργεια. Στην πραγματικότητα, η ενέργεια κενού είναι κάτι για το οποίο στην θεμελιώδη θεωρία δεν έχουμε κατανοήσει απολύτως τίποτε».

Ο καθηγητής Sarkar προσέθεσε: «Φυσικά, είναι απαραίτητο να γίνει πολύ δουλειά για να πειστεί η κοινότητα των φυσικών για αυτό, αλλά η εργασία μας εξυπηρετεί στο να δείξει ότι ένα βασικός πυλώνας του καθιερωμένου κοσμολογικού μοντέλου είναι μάλλον αδύναμος. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η εργασία θα είναι κίνητρο για καλύτερες αναλύσεις των κοσμολογικών δεδομένων, καθώς επίσης ότι θα εμπνεύσει τους θεωρητικούς να διερευνήσουν για περισσότερο λεπτομερή κοσμολογικά μοντέλα. Σημαντικές πρόοδοι θα γίνουν όταν το Εξαιρετικά Μεγάλο Ευρωπαϊκό Τηλεσκόπιο (European Extremely Large Telescope) θα κάνει παρατηρήσεις με ένα εξαιρετικά υπερευαίσθητο λέιζερ για να μετρήσει άμεσα, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου από δέκα έως 15 χρόνια, εάν ο ρυθμός επέκτασης του σύμπαντος πράγματι επιταχύνεται».

Πηγή: Oxford University

Περισσότερα στη δημοσίευση: Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae. Scientific Reports.

egno.gr

Πέμπτη, 27 Οκτωβρίου 2016

Που στον Άρη;


Απόδοση -Μετάφραση : Ματθαίος Παπαπούλιας.


Εισαγωγη

     Πριν το τέλος της δεκαετίας το πρώτο Ευρωπαϊκό Rover , μέρος της αποστολής ExoMars  θα προσεδαφιστεί στον Άρη το 2020 για να αναζητήσει ενδείξεις ζωής. Αλλά που θα πρέπει να προσεδαφιστεί ;
     Τον Δεκέμβριο του 2013, επιστήμονες κλήθηκαν να προτείνουν περιοχές προσεδάφισης που θα επέτρεπαν και την ασφαλή προσεδάφιση και την λειτουργία του οχήματος ( rover) .
     Από τις οκτώ περιοχές προσεδάφισης που προτάθηκαν και συζητήθηκαν τον Απρίλιο του 2014, επιλέχθηκαν τέσσερις  υποψήφιες θέσεις προσεδάφισης για περαιτέρω ανάλυση.
    Τον Οκτώβριο του 2015, η ’’Oxia Planum’’ προτάθηκε ως κύρια υποψήφια περιοχή προσεδάφισης.

ΥψομετρικόςΠεριορισμός

     Αρχικά για να έχουμε μια ασφαλή προσεδάφιση η περιοχή πρέπει να είναι χαμηλότερη από 2 km (Υψομετρικός Περιορισμός).
    Όλα τα οχήματα προσεδάφισης (Landers) χρησιμοποιούν ένα αλεξίπτωτο για να ελαττώσουν ταχύτητα καθώς μπαίνουν μέσα στην λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη. Για να σιγουρέψουν ότι το αλεξίπτωτο έχει αρκετό χρόνο για να κάνει την δουλειά του τα οχήματα προσεδάφισης (landers)  χρειάζεται να προσεδαφιστούν όσο πιο χαμηλά γίνεται στα όρια δηλαδή του υψομετρικού περιορισμού.

Περιορισμός Γεωγραφικού Πλάτους

     Επομένως, επειδή τα οχήματα αυτά (rovers) είναι τροφοδοτούμενα από τον Ήλιο, το ExoMars Rover  πρέπει να προσεδαφιστεί σε γεωγραφική ζώνη ανάμεσα σε 05° Νότια και 25° Βόρεια.
     Γεωγραφικά πλάτη έξω από αυτό θα προκαλούσαν υποβάθμιση στην ηλεκτρική ενέργεια ή θα προκαλούσαν θερμικές διαταραχές στο όχημα .

Γεωλογικός περιορισμός

     Τα περισσότερα από τα στοιχεία που έχουμε συγκεντρώσει τα τελευταία 40 χρόνια λένε ότι τα παλαιότερα χρόνια ο Άρης ήταν πιο φιλόξενο μέρος για ζωή. Ο Άρης ήταν σίγουρα πιο υγρός, πιθανώς θερμότερος και είχε πολύ πυκνότερη ατμόσφαιρα από ότι σήμερα.
     Το όχημα ExoMars έχει να προσεδαφιστεί κάπου με ''αρχαίες'' πέτρες οι οποίες από μόνες τους είναι μία ''καταγραφή'' του περιβάλλοντος. Αυτό σημαίνει ότι η  προσεδάφιση πρέπει να γίνει σε περιοχή παλαιότερη από 3.6 δις χρόνια η οποία και είναι η ίδια ηλικία κάποιων από τον παλαιότερων πετρωμάτων στην Γη.

Mawth Vallis

     Αυτή η περιοχή περιέχει ένα μεγάλο κανάλι εκροής που είναι γνωστό ως Mawth Vallis,το οποίο αποφόρτισε τεράστιες ποσότητες νερού στις βόρειες πεδιάδες. Ή προτεινόμενη περιοχή προσεδάφισης (landing site) για το ExoMars βρίσκεται ακριβώς νότια αυτού του καναλιού.
     Υπάρχουν φυλλοπυριτκά κοιτάσματα (Silicates) που παρέχουν μια μοναδική ευκαιρία για αξιολόγηση της υδάτινης δραστηριότητας που υπήρχε παλαιότερα στον Άρη, επισημαίνοντας έτσι την πιθανότητα ότι μπορεί να υπήρχε κατοικήσιμο περιβάλλον κατά την διάρκεια της περιόδου Noachian (3,6 δις έτη πριν).

Oxia Planum

     Η περιοχή χαρακτηρίζεται από το αρχαίο ορεινό κρατηροειδές έδαφος της το οποίο γίνεται όλο και ποιο  ''συρικνωμένο'' προς τα ορεινά-πεδινά σύνορα του.
     Η περιοχή επιλέχθηκε γιατί περιλαμβάνει εκτεταμένα, πολυεπίπεδα ανοίγματα , καθώς και πλούσια κοιτάσματα σε σίδηρο και μαγνήσιο.
     Τα κοιτάσματα στην περιοχή αυτή φαίνονται σαν το κλειδί στην μελέτη της δραστηριότητας υδάτων στον πρώιμο Άρη και στην αναζήτηση στοιχείων για κατοικήσιμο περιβάλλον στην πρώιμη ιστορία του πλανήτη.

Hypanis Vallis

      H Hypanis Vallis είναι μια από διάφορες κοιλάδες που τοποθετούνται μεταξύ των δύο μεγάλων καναλιών εκροής, Maja Vallis στη δύση και Shalbatana Vallis στην ανατολή.
      Το Hypanis Vallis βρίσκεται σε μία  ποταμίσια εκταφή κωνοειδούς εναπόθεσης πιθανώς το υπόλοιπο ενός αρχαίου ποταμίσιου ''δέλτα''στο τέλος ενός σημαντικού δικτύου κοιλάδων.
     Τα ευδιάκριτα στρώματα των λεπτόκοκκων ιζηματωδών από βράχους παρέχουν την πρόσβαση στο υλικό που κατατίθεται για 3,45 δισεκατομμύρια χρόνια.


Aram Dorsum

     H Aram Dorsum βρίσκεται στις πεδιάδες της μέσης ηλικίας Noachian, περίπου 4 δισεκατομμύρια χρονών. Περιλαμβάνει τους βαλμένους σε στρώσεις ιζηματώδεις βράχους που διασχίζονται από μια προεξέχουσα κορυφογραμμή καναλιών, η οποία είναι 80 χλμ μήκος και 1,2 χλμ πλάτος.
     Οι αρχαίες λίμνες και οι ποταμοί επί αυτού του τόπου θα ήταν ευνοϊκοί για την ανάπτυξη της ζωής, καθώς επίσης και για τη συντήρηση των ‘’βιολογικών υπογραφών’’της. Οι μακρόβιες υδάτινες συνθήκες που καταγράφονται στο μοτίβο του μεταναστευτικού καναλιού θα ήταν κρίσιμες για την καθιέρωση ενός κατοικήσιμου περιβάλλοντος.


Επομένως τι ;

     Η LSSWG (The Landing Site Selection Working Group) δηλαδή η ομάδα επιλογής περιοχής προσεδάφισης επίσης πρότεινε να εξεταστεί η Oxia Planum σαν μία από τις δύο περιοχές εφεδρικής προσεδάφισης για την προγραμματισμένη εκτόξευση το 2020, με δεύτερη επιλογή την  Aram Dorsum και την Mawrth Vallis.
     Κατά τα επόμενα χρόνια, κάθε μια από αυτές τις περιοχές θα μελετηθεί με περισσότερη λεπτομέρεια από οποιαδήποτε άλλη θέση στον Άρη. Το έτος πριν από την έκτόξευση, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος θα κάνει τη τελική απόφαση.
Μείνετε συντονισμένοι!

               http://whereonmars.co/app/#2
               http://whereonmars.co/app/#3
               http://whereonmars.co/app/#4
               http://whereonmars.co/app/#5
               http://whereonmars.co/app/#6
               http://whereonmars.co/app/#7
               http://whereonmars.co/app/#8


Τρίτη, 25 Οκτωβρίου 2016

Ο Ερμής

Είναι γεωλογικά ενεργός και «τρέμει» από τους σεισμούς

http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mercury.jpg
Ο Πλανήτης Ερμής. Φωτογραφία: NASA

Έως τώρα η Γη ήταν ο μόνος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα που θεωρείτο ότι εμφανίζει σήμερα ενεργή γεωλογική δραστηριότητα, Αλλά μια σειρά από γεωλογικά χαρακτηριστικά στην επιφάνεια του Ερμή, τα οποία αποκαλύπτουν οι εικόνες που έστειλε το σκάφος Messenger της (NASA, δείχνουν ότι πιθανότατα ο κοντινότερος στον Ήλιο πλανήτης είναι τεκτονικά ενεργός, εμφανίζοντας ακόμη σεισμική δραστηριότητα. Έως τώρα η Γη ήταν ο μόνος πλανήτης στο ηλιακό μας σύστημα που θεωρείτο ότι εμφανίζει σήμερα ενεργή γεωλογική δραστηριότητα.

Mercury

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον πλανητικό επιστήμονα Τόμας Γουότερς του Ινστιτούτου Σμιθσόνιαν της Ουάσιγκτον, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό γεωεπιστημών «Nature Geoscience», ανέλυσαν στοιχεία που έστειλε το αμερικανικό σκάφος κατά τους τελευταίους 18 μήνες σε τροχιά γύρω από τον Ερμή.

Για πρώτη φορά παρατηρήθηκαν μικρά ρήγματα μήκους κάτω των δέκα χιλιομέτρων και απόκρημνες πλαγιές ύψους το πολύ μερικών δεκάδων μέτρων, που έχουν σχηματισθεί σχετικά πρόσφατα, κατά τα τελευταία 50 εκατ. χρόνια.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι νέα ρήγματα δημιουργούνται ακόμη και σήμερα, καθώς το εσωτερικό του μικρού πλανήτη συνεχίζει να ψυχραίνεται, αναγκάζοντας την επιφάνειά του να συρρικνώνεται αργά. Μελλοντικές αποστολές στον Ερμή είναι πιθανό να ανιχνεύσουν για πρώτη φορά άμεσα σεισμούς, που σχετίζονται με αυτή τη συνεχιζόμενη γεωλογική δραστηριότητα.

Messenger-probe-images-fault-scarps-on-Mercurys-surface

Ο Ερμής αρχικά μελετήθηκε εξ αποστάσεως από το σκάφος «Μάρινερ 10» της NASA, ενώ το 2011 τέθηκε για πρώτη φορά σε τροχιά γύρω του το Messenger. Το τελευταίο είχε προ καιρού αποκαλύψει μεγάλες απόκρημνες πλαγιές, μήκους έως 1.000 χιλιομέτρων και ύψους άνω των τριών χιλιομέτρων, που θεωρήθηκαν ενδείξεις παλαιότερης τεκτονικής δραστηριότητας.

Οι πλαγιές αυτές δημιουργούνται όταν, κατά μήκος των τεκτονικών ρηγμάτων, τα πετρώματα από αντίθετες κατευθύνσεις ωθούνται τα μεν προς τα δε, με συνέπεια να δημιουργούνται απόκρημνες ανυψώσεις του εδάφους. Καθώς όμως αυτή τη φορά το σκάφος Messenger πλησίασε πιο κοντά από κάθε άλλη φορά στον πλανήτη, έγιναν ορατά ρήγματα και γκρεμοί πολύ μικρότερου μεγέθους, που αποτελούν ενδείξεις για πολύ πρόσφατη τεκτονική δραστηριότητα.

Παρόμοιες απόκρημνες πλευρές έχουν εντοπισθεί στη Σελήνη και οι σεισμογράφοι που τοποθέτησαν οι αστροναύτες των αποστολών «Απόλλων», ανίχνευσαν στο φεγγάρι 28 ρηχούς σεισμούς 1,5 έως 5 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ μεταξύ 1969-1977.

«Περιμένουμε να βρούμε συγκρίσιμους ρηχούς σεισμούς και στον Ερμή, πιθανώς πολύ περισσότερους, καθώς συρρικνώνεται πιο πολύ από τη Σελήνη», δήλωσε ο Γουότερς, σύμφωνα με το Space.com.

Παραμένει πάντως μυστήριο γιατί ένας τόσο μικρός πλανήτης όπως ο Ερμής δεν έχει ήδη χάσει τελείως την αρχική εσωτερική θερμότητά του, αλλά παραμένει ακόμη αρκετά θερμός, ώστε να συνεχίζει την αργή συρρίκνωσή του.

 physics4u.gr 

Το Διαστημικό Σκάφος Juno έχει Πρόβλημα με τον Κινητήρα του




Για το διαστημικό σκάφος Juno της NASA, όλα πήγαιναν καλά μέχρι την εισαγωγή του σε τροχιά γύρω από το Δία στις 4 Ιουλίου – όσο καλά μπορούν να πάνε τα πράγματα από την ακτινοβολία που βομβαρδίζει το διαστημικό σκάφος. Αυτό τελείωσε όταν οι διαχειριστές της αποστολής προσπάθησαν να στείλουν εντολές στο σκάφος την προηγούμενη Πέμπτη.


Σύμφωνα με ένα δελτίο τύπου της NASA, δύο βαλβίδες ελέγχου του ήλιου που παίζουν σημαντικό ρόλο στην πυροδότηση της κύριας μηχανής του διαστημικού σκάφους δεν λειτούργησαν σωστά κατά τη διάρκεια της ακολουθίας των εντολών. «Οι βαλβίδες θα έπρεπε να έχουν ανοίξει μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, αλλά χρειάστηκαν αρκετά λεπτά», ανέφερε ο Rick Nybakken, διαχειριστής έργου του Juno στο Jet Propulsion Laboratory της NASA. «Πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα αυτό το θέμα πριν προχωρήσουμε προς τη λειτουργία της κύριας μηχανής».

Η NASA είχε την πρόθεση να βάλει σε λειτουργία τον κινητήρα Leros 1b του διαστημικού σκάφους, η κύρια πηγή ώσης του, την επόμενη Τετάρτη. Ο στόχος ήταν να φέρει το Juno σε μια μικρότερη τροχιακή περίοδο γύρω από τον γιγάντιο πλανήτη, από 53,4 σε 14 ημέρες. Ο βέλτιστος χρόνος για έναν τέτοιο «ελιγμό μείωσης περιόδου» είναι όταν το διαστημικό σκάφος βρίσκεται πιο κοντά στον πλανήτη, έτσι η επόμενη ευκαιρία του Juno για τη λειτουργία του κινητήρα δε θα έρθει μέχρι τις 11 Δεκεμβρίου. Αυτή επρόκειτο να είναι η τελευταία καύση του κινητήρα, που πυροδοτήθηκε άψογα στις 4 Ιουλίου για να θέσει το Juno σε ακριβή τροχιά γύρω από τον Δία. Μελλοντικοί χειρισμοί μπορούν να διεξαχθούν από μικρότερους προωθητήρες.


Οι επιστήμονες της αποστολής τόνισαν ότι η μεγαλύτερη τροχιακή περίοδος δεν θα επηρεάσει την ποιότητα των επιστημονικών δεδομένων που μπορεί να συλλέξει το Juno καθώς θα πετά κοντά στους πόλους του πλανήτη. Ωστόσο, εάν το πρόβλημα δεν μπορεί να επιλυθεί, το διαστημικό σκάφος δεν θα είναι σε θέση να κάνει όσα κοντινά περάσματα (flybys) ήλπιζαν οι επιστήμονες λόγω της αναμενόμενης υποβάθμισης του διαστημικού οχήματος και των επιστημονικών του οργάνων, δεδομένου ότι πετά μέσα στο σκληρό περιβάλλον ακτινοβολίας του Δία. Η NASA ελπίζει ότι το Juno θα κάνει 36 τροχιές κατά τη διάρκεια των επόμενων 20 μηνών.

 tsene.com 

Είναι το ταξίδι στον χρόνο επιστημονικά εφικτό ή είναι επιστημονική φαντασία;



http://cdn.thedailybeast.com/content/dailybeast/articles/2016/02/15/hold-up-did-we-just-crack-time-travel/jcr:content/image.img.2000.jpg/1455578790176.cached.jpg


Jim_Al-KhaliliΑν πιστεύετε ότι το ταξίδι στο χρόνο δεν έχει θέση σε μια σοβαρή επιστημονική συζήτηση ο Βρετανός θεωρητικός φυσικός και συγγραφέας εκλαϊκευμένων επιστημονικών βιβλίων,  Jim Al-Khalili (20 Σεπτεμβρίου 1962) στο Πανεπιστήμιο του Surrey της Αγγλίας διαφωνεί. Λέει ότι το θέμα του ταξιδιού στον χρόνο περιέχει μερικές από τις ιδέες των θεωριών της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Είναι αλήθεια πως όταν οι φυσικοί θέλουν να διεγείρουν το ενδιαφέρον του κοινού για το αντικείμενό τους, δεν στρέφονται στην επιστήμη των υλικών, ούτε στον ηλεκτρομαγνητισμό ή τη θερμοδυναμική, αλλά στην κοσμολογία, την σκοτεινή ενέργεια και την σκοτεινή ύλη, το Big Bang, τις μαύρες τρύπες, τα ταξίδια στον χρόνο, το σωματίδιο Higgs ή του Θεού και την αστροφυσική. Πάντα υπάρχει κάτι ενδιαφέρον να δεις στο δίκτυο για αυτά τα θέματα που γίνονται ‘ανάρπαστα’ από το κοινό. Ειδικά η έρευνα των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης και του σωματιδίου Higgs στον Μεγάλο Επιταχυντή Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων, συναντάει το ενδιαφέρον ακόμα και της τηλεόρασης.  

Μπορεί όμως να θεωρηθεί η διαπραγμάτευση ενός θέματος σαν το ταξίδι στο χρόνο σαν να ενδίδουμε στην επιστημονική φαντασία; Πολλοί πιστεύουν ότι το ζήτημα αυτό δεν έχει λυθεί ακόμα τελειωτικά. Και στην λαχτάρα των επιστημόνων να δώσουν απάντηση στα τεράστια προβλήματα που υπάρχουν για τα ταξίδια στον χρόνο, βλέπουμε ότι σκύβουν ξανά με μεγάλη προσοχή στις βασικές ιδέες της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Πολλοί από μας που έχουν δει τον Εξολοθρευτή ή είναι οπαδοί του Dr Who θα μπορούσαν να πουν ότι η έννοια του ταξιδιού στο χρόνο, μολονότι ιδιαίτερα διασκεδαστική, είναι απλά παράλογη και δεν έχει θέση στην αληθινή επιστήμη. Ωστόσο, όπως πιστεύει και ο Jim Al-Khalili οι νόμοι της φυσικής επιτρέπουν το ταξίδι στο χρόνο.

Έχει αποδειχθεί ότι το ταξίδι στο παρελθόν είναι πάρα πολύ δύσκολο, αλλά το ταξίδι στο μέλλον είναι ευκολότερο από το ταξίδι στο παρελθόν. Κι αυτό μας παραξενεύει, γιατί το παρελθόν μπορεί να μην είναι προσβάσιμο αλλά τουλάχιστον είναι ‘εκεί έξω’ κατά κάποιο τρόπο: γιατί έχει συμβεί. Το μέλλον από την άλλη, απομένει να συμβεί. Πώς μπορούμε να επισκεφτούμε έναν χρόνο που δεν έχει ακόμη συμβεί; Ωστόσο, το ταξίδι στο μέλλον μέσω ταχείας κίνησης δεν προϋποθέτει ότι το μέλλον είναι ήδη ‘εκεί έξω’ περιμένοντας για εμάς. Σημαίνει ότι κινούμαστε έξω από το χρονικό πλαίσιο οποιουδήποτε άλλου και μέσα σε κάποιο στο οποίο ο χρόνος κινείται πιο αργά. Ενώ εμείς βρισκόμαστε σε αυτή την κατάσταση, ο χρόνος έξω κυλάει πιο γρήγορα και το μέλλον ξεδιπλώνεται με μεγάλη ταχύτητα. Όταν επανερχόμαστε στο αρχικό χρονικό πλαίσιο θα έχουμε φτάσει στο μέλλον πιο γρήγορα από κάθε άλλον.

Από την άλλη, υπάρχουν πολλά παράδοξα παραδείγματα του πώς θα ήταν τα πράγματα αν το ταξίδι στο παρελθόν ήταν εφικτό. Για παράδειγμα, αν πηγαίναμε στο παρελθόν και σκοτώναμε τον ίδιο μας τον εαυτό, ή τον παππού μας (οπότε δεν θα είχε γεννηθεί ο πατέρας μας και φυσικά εμείς οι ίδιοι), τι θα συνέβαινε τότε; Θα εξαφανιζόσασταν απλά καθώς ο νεότερος εαυτό σας θα έπεφτε στο έδαφος; Κι αν είχαμε πεθάνει στο παρελθόν, τότε ποιος θα ήταν αυτός που θα μας σκότωνε; Αυτό είναι ένα πολύ γνωστό παράδοξο. Σκεφτείτε το. Φαίνεται ότι δεν μπορούμε να σκοτώσουμε τον νεότερο εαυτό μας, επειδή πρέπει να επιζήσουμε της δολοφονικής απόπειρας για να γίνουμε ο δολοφόνος μας.
ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΜΕΛΛΟΝ
Μπορεί να ακούγεται κάπως παράξενο αλλά θα πρέπει να δούμε πώς συνδέεται με το ταξίδι στο χρόνο. Η ιδέα του επιβραδυνόμενου χρόνου μας παρέχει κυριολεκτικά έναν τρόπο ταξιδιού στο μέλλον. Αν επρόκειτο να κάνετε το γύρο του Γαλαξία μας με έναν πύραυλο, με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, ας πούμε για τέσσερα χρόνια, θα παθαίνατε μάλλον σοκ όταν θα γυρνούσατε στο σπίτι σας στη Γη. Αν το ημερολόγιό σας στον πύραυλο σάς πληροφορούσε ότι φύγατε τον Ιανουάριο του 2005 και επιστρέψατε τον Ιανουάριο του 2009, τότε, ανάλογα με την ακριβή σας ταχύτητα και το πόσο καμπύλη ήταν η διαστρική τροχιά σας, θα διαπιστώνατε ότι στη Γη το έτος θα ήταν το 2045 και όλοι θα είχαν γεράσει κατά 40 χρόνια. Αυτοί θα σοκάρονταν εξίσου βλέποντάς σας πόσο νέος/νέα φαίνεστε ακόμη έχοντας υπόψη πόσο πολύ λείψατε, σύμφωνα με αυτούς.

Μέσα στον πύραυλο θα είχαν περάσει 4 χρόνια ενώ τα ρολόγια στη Γη θα μετρούσαν 40 χρόνια. Αυτό θα σήμαινε, για κάθε λόγο και σκοπό, ότι θα είχατε κάνει ένα άλμα 36 ετών στο μέλλον.

Αυτό το φαινόμενο έχει ελεγχθεί και επιβεβαιωθεί πολλές φορές σε διαφορετικά πειράματα με εξαιρετικά μεγάλο βαθμό ακρίβειας. Το 1971 οι J. C. Hafele και Richard E. Keating τοποθέτησαν τέσσερα υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια σε ένα αεριωθούμενο αεροπλάνο και τα ταξίδεψαν γύρω από τη Γη με φορά προς τα ανατολικά. Μετά την επιστροφή του αεροσκάφους τα ρολόγια αυτά συγκρίθηκαν με ατομικά ρολόγια αναφοράς του Αμερικανικού Ναυτικού Αστεροσκοπείου: τα ρολόγια που ταξίδεψαν βρίσκονταν ένα μικροσκοπικό κλάσμα του δευτερολέπτου πίσω από τα ρολόγια αναφοράς.

Αν και το αεροσκάφος είχε μια ταχύτητα ως προς το έδαφος πάνω από χίλια χιλιόμετρα ανά ώρα, η ταχύτητα του φωτός είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη, γεγονός στο οποίο οφείλεται η πολύ μικρή και μάλλον όχι εντυπωσιακή διαφορά ανάμεσα στις δύο ομάδες ρολογιών. Όπως και να έχει, αυτή η διαφορά είναι πραγματική και τα ρολόγια τόσο ακριβή που δεν υπάρχει αμφιβολία για τις ενδείξεις τους ή τα συμπεράσματα που προκύπτουν από αυτές.
ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΠΑΡΕΛΘΟΝ;
Αυτό που πρέπει να θυμόσαστε για το ταξίδι στο παρελθόν είναι ότι επιτρέπεται να παρέμβετε στην ιστορία όσο τα πράγματα παραμένουν όπως είναι. Δεν μπορείτε να αλλάξετε το παρελθόν.

Καταρχήν, θα υπήρχαν δύο τρόποι για να πάμε πίσω στο παρελθόν. Ένας είναι πηγαίνοντας προς τα πίσω μέσα στο χρόνο, κατά τη διάρκεια του οποίου οι δείκτες του ρολογιού σας θα κινούνταν αντίθετα. Αυτό θα απαιτούσε ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτήν του φωτός κάτι που η θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι είναι αδύνατο, κι έτσι δεν είναι ο τύπος του ταξιδιού στο χρόνο που παρουσιάζω εδώ.

Ο άλλος τρόπος είναι ταξιδεύοντας σε ό,τι εμφανίζεται σε εσάς να είναι εμπρός στο χρόνο (το ρολόι σας τρέχει μπροστά) αλλά κινούμενος κατά μήκος μιας στρεβλωμένης διαδρομής στο χωροχρόνο που σας επιστρέφει πίσω στο δικό σας παρελθόν (όπως κάνοντας το βρόχο σε ένα τρενάκι του Λούνα Παρκ). Ένας τέτοιος βρόχος είναι γνωστός στη φυσική ως κλειστή χρονοειδής καμπύλη και υπήρξε αντικείμενο έντονης θεωρητικής έρευνας κατά την τελευταία δεκαετία. Ήταν, πάντως, γνωστό για μισό αιώνα ότι οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν επιτρέπουν τέτοιες κλειστές χρονοειδείς καμπύλες: ο Αμερικανός μαθηματικός Kurt Gödel έδειξε το 1949 ότι αυτού του τύπου το ταξίδι στο παρελθόν είναι θεωρητικά εφικτό.

timetravelΆρα προς τι όλη αυτή η φασαρία;
Το ταξίδι στο μέλλον έχει πραγματοποιηθεί και το ταξίδι στο παρελθόν, αν και δύσκολο, δεν απαγορεύεται από τη θεωρία. Τι περιμένουμε λοιπόν; Γιατί δεν έχουμε κατασκευάσει ακόμη μια μηχανή του χρόνου; Το πρόβλημα είναι, πέρα από το γεγονός ότι είναι υπέρμετρα δύσκολο να κατασκευάσουμε κλειστές χρονοειδείς καμπύλες στο χωροχρόνο, ότι δεν κατανοούμε πραγματικά τη θεωρία. Σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε στις αρχές του 21ου αιώνα, η γενική σχετικότητα μάς λέει ότι δεν μπορούμε να απαγορεύσουμε τα ταξίδια στο χρόνο, ωστόσο πολλοί φυσικοί ελπίζουν ότι μια καλύτερη κατανόηση των εμπλεκόμενων μαθηματικών θα οδηγήσει τελικά στο συμπέρασμα ότι οι χρονικοί βρόχοι είναι ανέφικτοι.
Προς το παρόν, δεν μπορούμε να απορρίψουμε το ενδεχόμενο ότι μια φυσική μηχανή του χρόνου υπάρχει κάπου μέσα στο Σύμπαν. Είναι θεωρητικά δυνατό ο χωροχρόνος να είναι τόσο στρεβλωμένος παρουσία ενός πολύ ισχυρού βαρυτικού πεδίου, κάτω από πολύ ειδικές συνθήκες, ώστε να σχηματιστεί ένας χρονικός βρόχος. Αν κατά τη διάρκεια ενός μελλοντικού διαστημικού ταξιδιού, γλιστρήσουμε κατά μήκος μίας τέτοιας οντότητας, η οποία είναι γνωστή ως σκουληκότρυπα, ενδεχομένως να μας παράσχει μια μόνιμη σύνδεση με το παρελθόν.

Επί του παρόντος, ο καλύτερος τρόπος να απορρίψουμε την ύπαρξη των χρονικών βρόχων είναι να αναρωτηθούμε πού είναι άραγε όλοι οι χρονοταξιδιώτες από το μέλλον. Εάν οι μελλοντικές γενιές καταφέρουν ποτέ να χτίσουν μία μηχανή του χρόνου τότε σίγουρα θα υπάρχουν πολλοί άνθρωποι που θα θέλουν να επισκεφτούν τον 21ο αιώνα και θα έπρεπε να βλέπουμε αυτούς τους επισκέπτες ανάμεσά μας σήμερα. Έτσι, απλά για να διατηρήσουμε ανοικτή τη συζήτηση, παρακάτω υπάρχουν πέντε πιθανοί λόγοι γιατί δεν θα έπρεπε να περιμένουμε να δούμε κανέναν χρονοταξιδιώτη:
  1. Το ταξίδι στο παρελθόν απαγορεύεται από κάποιους άγνωστους μέχρι σήμερα νόμους της φυσικής. Οι φυσικοί ελπίζουν να ανακαλύψουν μία νέα θεωρία η οποία πηγαίνει πέρα από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας και η οποία εξηγεί γιατί οι χρονικοί βρόχοι απαγορεύονται. Ήδη διαθέτουμε δυο πιθανές υποψήφιες θεωρίες, τη θεωρία των υπερχορδών και τη θεωρία των μεμβρανών. Καμία ωστόσο δεν είναι ικανοποιητικά κατανοητή ακόμη.
  2. Δεν υπάρχει καμία φυσική μηχανή του χρόνου, όπως οι σκουληκότρυπες, έτσι ο μόνος τρόπος να ταξιδέψουμε στο παρελθόν είναι να κατασκευάσουμε μία. Αποδεικνύεται όμως ότι αυτή θα μπορούσε να μας πάει πίσω στο χρόνο μέχρι τη στιγμή που τέθηκε σε λειτουργία (επειδή αυτή θα ήταν η προγενέστερη στιγμή στο χρόνο που θα μπορούσε να προσπελαστεί). Έτσι δεν μπορούμε να δούμε χρονοταξιδιώτες από το μέλλον επειδή μηχανές του χρόνου δεν έχουν εφευρεθεί ακόμη.
  3. Φυσικές μηχανές του χρόνου υπάρχουν και οι άνθρωποι τις χρησιμοποιούν για να ταξιδέψουν πίσω στον 21ο αιώνα, αλλά – μία ιδέα την οποία σκέφτονται σοβαρά πολλοί θεωρητικοί φυσικοί- το σύμπαν μας είναι ένα από τα άπειρα παράλληλα σύμπαντα. Επομένως το ταξίδι στο παρελθόν προβάλλει τον ταξιδιώτη σε έναν παράλληλο κόσμο. Υπάρχουν τόσοι πολλοί κόσμοι που το δικό μας σύμπαν δεν είναι ένα από τα λίγα τυχερά που τα έχουν επισκεφτεί. Αν δεν έχετε πειστεί από αυτά τα επιχειρήματα τότε ίσως πρέπει να αναφέρω δύο πιο πεζά ενδεχόμενα:
  4. Το να περιμένουμε να δούμε χρονοταξιδιώτες ανάμεσά μας προϋποθέτει ότι αυτοί θα ήθελαν να επισκεφτούν αυτό τον αιώνα. Ίσως για αυτούς, να υπάρχουν πολύ καλύτερες και ασφαλέστερες περίοδοι να επισκεφτούν.
  5. Οι χρονοταξιώτες από το μέλλον είναι ανάμεσά μας αλλά κρατούν χαμηλούς τόνους!
Αν έπρεπε να στοιχηματίσουμε θα λέγαμε ότι το ταξίδι στο παρελθόν θα αποδειχθεί σύντομα αδύνατο και θεωρητικά. Το να πάμε στο μέλλον, από την άλλη, απαιτεί απλά να φτιάξουμε έναν αρκετά γρήγορο πύραυλο. Να ξέρετε πάντως ότι αν φτάσετε στο μέλλον, δεν υπάρχει δρόμος επιστροφής.

Απόσπασμα από άρθρο στο www.scienceinschool.org
 physics4u.gr 

Σύμπαν – Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου: Κοσμολογικό μυστήριο επιλύεται με τη βοήθεια του νέου χάρτη κενών και υπερσμηνών

Ομάδα αστροφυσικών στο Πανεπιστήμιο του Portsmouth δημιούργησε τον μεγαλύτερο από ποτέ χάρτη των κενών και των υπερσμηνών στο σύμπαν, ο οποίος βοηθά να λυθεί ένα για πολλά χρόνια υφιστάμενο κοσμολογικό μυστήριο. Ο χάρτης των θέσεων των κοσμικών κενών – μεγάλες άδειες περιοχές που περιλαμβάνουν σχετικά λίγους γαλαξίες – και των υπερσμηνών – τεράστιες περιοχές με πολύ περισσότερους γαλαξίες από το κανονικό – μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει την επίδραση της Σκοτεινής Ενέργειας στο «τέντωμα» του σύμπαντος. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τις προβλέψεις της θεωρίας βαρύτητας του Einstein.

«Χρησιμοποιήσαμε μια νέα τεχνική για να κάνουμε πολύ ακριβείς μετρήσεις της επίδρασης που αυτές οι δομές έχουν στα φωτόνια από την Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου (cosmic microwave background ή CMB) – το φως που έμεινε από την περίοδο λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη – όταν περνούν δια μέσου τους», είπε ο Dr Seshadri Nadathur, από το Ινστιτούτο Κοσμολογίας και Βαρύτητας του Πανεπιστημίου. «Το φως από την CMB ταξιδεύει μέσω τέτοιων κενών και υπερσμηνών στο δρόμο του προς εμάς. Σύμφωνα με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein, το φαινόμενο του τεντώματος προκαλεί μια μικρή αλλαγή στην θερμοκρασία του φωτός CMB που εξαρτάται από το από που έρχεται. Τα φωτόνια του φωτός που ταξιδεύουν μέσω των κενών θα εμφανίζονται ελαφρώς ψυχρότερα από τα κανονικά και αυτά που φτάνουν από τα υπερσμήνη θα εμφανίζονται ελαφρώς θερμότερα».


Κενά και υπερσμήνη σε τμήματα του χάρτη της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου. Τα φωτόνια της Ακτινοβολίας που περνούν από κενά εμφανίζονται ελαφρώς ψυχρότερα από το μέσο όρο (αριστερό τμήμα της εικόνας), ενώ αυτά που περνούν από υπερσμήνη εμφανίζονται ελαφρώς θερμότερα (δεξιό τμήμα της εικόνας). Σε κύκλους οι περιοχές όπου τα φαινόμενο αναμένεται να είναι σημαντικό.
«Αυτό είναι γνωστό ως το Ολοκληρωμένο Φαινόμενο Sachs-Wolfe (ISW). Όταν μελετήθηκε αυτό το φαινόμενο από αστρονόμους στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης το 2008 με τη χρήση ενός παλιότερου καταλόγου των κενών και των υπερσμηνών, το φαινόμενο φάνηκε να είναι πέντε φορές μεγαλύτερο από ότι προβλέπονταν. Αυτό προβλημάτισε τους επιστήμονες για μακρύ χρονικό διάστημα, έτσι το ξαναείδαμε με τα νέα δεδομένα».

Για να δημιουργήσει τον χάρτη των κενών και των υπερσμηνών, η ομάδα του Portsmouth χρησιμοποίησε περισσότερους από τα τρία τέταρτα του ενός εκατομμυρίου γαλαξίες που ταυτοποιήθηκαν από Sloan Digital Sky Survey. Αυτό απέδωσε στην ομάδα ένα κατάλογο δομών περισσότερο από 300 φορές μεγαλύτερο από αυτόν που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως. Μετά, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μεγάλες υπολογιστικές προσομοιώσεις του σύμπαντος για να προβλέψουν το μέγεθος του φαινομένου ISW. Επειδή το φαινόμενο είναι πολύ μικρό, η ομάδα έπρεπε να αναπτύξει μια ισχυρή νέα στατιστική τεχνική για να μπορέσει να μετρήσει τα δεδομένα της CMB.

Εφάρμοσαν αυτή την τεχνική για τα δεδομένα της CMB από τον δορυφόρο Planck (μικρή εικόνα) και μπόρεσαν να κάνουν μια πολύ ακριβή μέτρηση του φαινομένου ISW των κενών και των υπερσμηνών. Αντίθετα από την προηγούμενη εργασία, οι επιστήμονες βρήκαν ότι το νέο αποτέλεσμα συμφωνεί εξαιρετικά καλά με τις προβλέψεις που έγιναν με την χρήση της βαρύτητας του Einstein.


Χάρτης της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου σε όλο τον ουρανό με το ασυνήθιστα «Ψυχρό Σημείο» σε κύκλο.

«Τα αποτελέσματά μας επιλύουν ένα από τα επί μακρόν υφιστάμενα κοσμολογικά προβλήματα, αλλά κάνοντάς το έχουν κάνει βαθύτερο το μυστήριο ενός πολύ ασυνήθιστου «Ψυχρού Σημείου» στην CMB. Είχε προταθεί ότι το Ψυχρό Σημείο θα μπορούσε να υπάρχει εξαιτίας του φαινομένου ISW ενός γιγάντιου «υπερκενού» που υπήρχε σε αυτή την περιοχή του ουρανού. Όμως, εάν η θεωρία βαρύτητας του Einstein είναι σωστή, το υπερκενό δεν είναι αρκετά μεγάλο για να εξηγήσει το Ψυχρό Σημείο», δήλωσε ο Dr Nadathur και συμπλήρωσε: «Πιστεύονταν ότι υπήρχε κάποια εξωτική βαρυτική επίδραση που είναι αντίθετη στον Einstein που θα εξηγούσε ταυτόχρονα και το Ψυχρό Σημείο και τα ασυνήθιστα αποτελέσματα ISW από τη Χαβάη. Όμως αυτή η πιθανότητα τέθηκε εκτός από τη νέα δική μας μέτρηση – και έτσι το μυστήριο του Ψυχρού Σημείου παραμένει ανεξήγητο».



Πηγή: University of Portsmouth
 egno.gr/ 

Νέα έρευνα αμφισβητεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος

Εικόνα: SHUTTERSTOCK
Η μελέτη δημοσιεύεται στην online έκδοση του περιοδικού Nature. Όπως αναφέρουν σε αυτήν οι συντάκτες της, αντίθετα τα δεδομένα είναι συνεπή με  ένα σταθερό ρυθμό συμπαντικής διαστολής.


Του Κώστα Δεληγιάννη

Πριν από 5 χρόνια, το Νόμπελ φυσικής απονεμήθηκε σε τρεις αστρονόμους που, στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ανακάλυψαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Η ανακάλυψή τους είχε βασισθεί στην ανάλυση υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα) τύπου Ia, δηλαδή άστρων που έχουν καταρρεύσει κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας, προκαλώντας θερμοπυρηνικές εκρήξεις.

Με δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και επίγεια τηλεσκόπια, οι τρεις ερευνητές υπολόγισαν με συναδέλφους τους τις αποστάσεις των αστέρων, διαπιστώνοντας έκπληκτοι πως αυτές αυξάνονταν ολοένα και ταχύτερα με την πάροδο του χρόνου. Έτσι, η επιστημονική κοινότητα αποδέχθηκε την ιδέα της επιταχυνόμενης διαστολής του σύμπαντος, αναζητώντας την αιτία που κρύβεται πίσω από αυτήν.




Τώρα, όμως, μία νέα μελέτη Ευρωπαίων επιστημόνων έρχεται να αμφισβητήσει αυτή την καθιερωμένη εικόνα της κοσμολογίας. Χρησιμοποιώντας έναν πολύ μεγάλο όγκο δεδομένων –δηλαδή μία λίστα 740 σουπερνόβα τύπου Ia, δεκαπλάσια από το δείγμα που οδήγησε στο βραβείο Νόμπελ– οι επιστήμονες βρήκαν πως οι ενδείξεις για την επιτάχυνση είναι λιγότερο τελεσίδικες από όσο θεωρούνταν μέχρι σήμερα.

Η μελέτη δημοσιεύεται στην online έκδοση του περιοδικού Nature. Όπως αναφέρουν σε αυτήν οι συντάκτες της, αντίθετα τα δεδομένα είναι συνεπή με  ένα σταθερό ρυθμό συμπαντικής διαστολής.
Σύμφωνα με τον Σουμπίρ Σαρκάρ, καθηγητή στο τμήμα φυσικής του πανεπιστημίου της Οξφόρδης και επικεφαλής της ομάδας, η ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του σύμπαντος οδήγησε στην αντίληψη ότι το σύμπαν κατακλύζεται από μία «σκοτεινή ενέργεια», η οποία αποτελεί αυτή τη στιγμή το αποδεκτό μοντέλο κοσμολογικό μοντέλο.

«Ωστόσο, τώρα υπάρχει διαθέσιμο ένα μεγαλύτερο πλήθος δεδομένων, για να πραγματοποιηθούν πιο λεπτομερείς και ακριβείς αναλύσεις. Αναλύσαμε τον τελευταίο κατάλογο 740 σουπερνόβα τύπου Ia, δέκα φορές περισσότερους από το δείγμα στο οποίο βασίσθηκε η αρχική ανακάλυψη–  και βρήκαμε πως η στατιστική αξιοπιστία του αποτελέσματος φτάνει τα “3 σίγμα”, όπως λένε οι φυσικοί. Επομένως είναι πολύ μικρότερη από τα “5 σίγμα” που απαιτούνται, ώστε να θεωρηθεί στατιστικά σημαντική οποιαδήποτε ανακάλυψη», σημειώνει ο επιστήμονας στην ιστοσελίδα του πανεπιστημίου της Οξφόρδης.



Ένα ανάλογο παράδειγμα είναι οι πρόσφατες ενδείξεις για τον εντοπισμό ενός καινούριου σωματιδίου στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN, η στατιστική αξιοπιστία των οποίων μάλιστα αρχικά έφτανε τα 3,9 και 3,4 σίγμα. Ωστόσο, όπως ανακοινώθηκε λίγους μήνες αργότερα, νεότερα δεδομένα μείωσαν την αξιοπιστία στο “1 σίγμα”, δείχνοντας τελικά πως οι ενδείξεις παρέπεμπαν σε τυχαίες διακυμάνσεις και όχι σε κάποιο καινούριο σωματίδιο.

Στην περίπτωση πάντως της επιταχυνόμενης διαστολής, υπάρχουν και άλλα στοιχεία που συνηγορούν υπέρ της, όπως για παράδειγμα οι μετρήσεις της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB), δηλαδή του υπολείμματος της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν περίπου 380.000 χρόνια μετά τη δημιουργία του.

Ωστόσο, σύμφωνα με τον Σαρκάρ, αυτές οι ενδείξεις είναι έμμεσες, εν μέρει επειδή η CMB δεν επηρεάζεται από την υποτιθέμενη «σκοτεινή ενέργεια».

Όπως προσθέτει, σίγουρα θα χρειασθούν περισσότερα επιχειρήματα για να πεισθεί η επιστημονική κοινότητα, ωστόσο η δουλειά που έχει κάνει ο ίδιος με τους συναδέλφους του δείχνει ήδη πως είναι μάλλον σαθρός ένας βασικός πυλώνας του καθιερωμένου κοσμολογικού μοντέλου.

«Ελπίζω πως θα αποτελέσει κίνητρο για καλύτερη ανάλυση των κοσμολογικών δεδομένων, όπως επίσης και ότι θα εμπνεύσει τους θεωρητικούς φυσικούς να διατυπώσουν πιο εξελιγμένα κοσμολογικά μοντέλα».

naftemporiki.gr

Σάββατο, 22 Οκτωβρίου 2016

Στοιχεία Αστρονομίας και Διαστημικής. ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ε΄

Απόσπασμα απο το βιβλίο της Β΄ Τάξης Γενικού Λυκείου (Μάθημα Επιλογής) : Στοιχεία Αστρονομίας & Διαστημικής 





ΟΙ Α Σ Τ Ε Ρ Ε Σ

«Ύπνος δεν έπεσε στα βλέφαρα τον, αλλά κοιτούσε συνεχώς την Πούλια. τον Βουκόλο που δύει

 αργό, την Άρκτο που την λεν κι Αμάξι. Δεν φεύγει από τη θέση της γυρίζοντας, μόνο 

παραμονεύει τον Ωρίωνα, και μόνο αυτή δεν λέει να πέσει στα λουτρά του Ωκεανού.»

Ομήρου Οδύσσεια, ραψωδία ε, στίχοι 271-275.

Μετάφραση Δ. Μαρωνίτης












Ο Ίππαρχος,
ο πατέρας
της Αστρονομίας.
Ο Ίππαρχος, ο πατέρας της Αστρονομίας.


Οι αστέρες που βλέπουμε με γυμνό μάτι στον ουρανό παρουσιάζουν ποικιλία ως προς τη λαμπρότητα και το χρώμα τους. Άλλοι είναι λαμπροί και άλλοι αμυδροί. Μερικοί φαίνονται ερυθροί και άλλοι κίτρινοι ή γαλάζιοι.

Η γένεση, η εξέλιξη και το τέλος των αστέρων συνδέονται με τα πιο εντυπωσιακά αστρονομικά φαινόμενα, όπως είναι οι λευκοί νάνοι, οι μαύρες  τρύπες, οι εκρήξεις των υπερκαινοφανών αστέρων κ.ά. Στο κεφάλαιο αυτό θα ασχοληθούμε με την εξέλιξη και τα φυσικά χαρακτηριστικά των αστέρων, δίνοντας απαντήσεις στα ερωτήματα:

- Πόσο μακριά βρίσκονται οι αστέρες;
- Ποια είναι τα φυσικά τους χαρακτηριστικά και πώς συνδέονται μεταξύ τους;
- Πώς δημιουργούνται και πως εξελίσσονται οι αστέρες;

Στα περισσότερα από τα ερωτήματα που αφορούν τους αστέρες δόθηκαν απαντήσεις μόλις τα τελευταία 50 χρόνια.

5.1 ΟΙ ΑΣΤΕΡΙΣΜΟΙ

Στην παράγραφο 2.3 ονομάσαμε αστερισμούς τους φαινομενικά αμετάβλητους σχηματισμούς αστέρων που παρατηρούμε στον ουρανό. Ωστόσο, το σχήμα και η θέση των αστερισμών στον ουρανό αλλάζει αργά με την πάροδο του χρόνου. Αυτό οφείλεται στην εξέλιξη των ίδιων των αστέρων-γένεση και θάνατο-αλλά και στις κινήσεις τους. Οι μεταβολές των αστερισμών δεν είναι άμεσα αντιληπτές, παρά μόνο σε πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα (σχ. 5.2).

Στο κέντρο του κύβου αυτού βρίσκεται ο Ήλιος. Οι πλησιέστεροι αστέρες βρίσκονται σε απόσταση της τάξης 7X106 A.U., δηλαδή 7 εκατομμύρια φορές απ' όσο απέχει η Γη απ' αυτόν. Αν μπορούσαμε να παρατηρήσουμε τον Ήλιο από ένα από τους αστέρες, θα τον βλέπαμε σαν φωτεινό σημείο στον ουρανό. Είναι και αυτός ένας από τα δισεκατομμύρια των αστέρων του Γαλαξία μας.

Σχήμα 5.1: Στο κέντρο του κύβου αυτού βρίσκεται ο Ήλιος. Οι πλησιέστεροι αστέρες βρίσκονται σε απόσταση της τάξης 7X106 A.U., δηλαδή 7 εκατομμύρια φορές απ' όσο απέχει η Γη απ' αυτόν. Αν μπορούσαμε να παρατηρήσουμε τον Ήλιο από ένα από τους αστέρες, θα τον βλέπαμε σαν φωτεινό σημείο στον ουρανό. Είναι και αυτός ένας από τα δισεκατομμύρια των αστέρων του Γαλαξία μας.


(α) Πριν από 100.000 έτη
Η Μεγάλη Άρκτος όπως ήταν 100.000 χρόνια πριν
(α) Σήμερα
Η Μεγάλη Άρκτος όπως είναι σήμερα
(α) Μετά από 100.000 έτη
Η Μεγάλη Άρκτος όπως θα είναι 100.000 χρόνια μετά
Σχήμα 5.2: Η Μεγάλη Άρκτος όπως ήταν 100.000 χρόνια πριν, όπως είναι σήμερα και όπως θα είναι 100.000 χρόνια μετά, εξαιτίας των κινήσεων των αστέρων της.


Στα παραρτήματα υπάρχουν χάρτες που αντιστοιχούν σε διάφορες εποχές του χρόνου. Οι αστερισμοί που είναι επίσημα αναγνωρισμένοι αναφέρονται με τη διεθνή λατινική τους ονομασία. Συντομευμένα συμβολίζονται με τα τρία πρώτα γράμματα του ονόματος τους. Έτσι, ο αστερισμός του Ταύρου γράφεται Taurus και συμβολίζεται Tau, του Ζυγού γράφεται Libra και συμβολίζεται Lib κ.λπ.

Οι αστέρες των αντίστοιχων αστερισμών αναφέρονται με ένα γράμμα του ελληνικού αλφαβήτου, που μπαίνει μπροστά από την ονομασία του αστερισμού όπου ανήκουν, ανάλογα με τη λαμπρότητά τους Έτσι το πιο λαμπρό άστρο του αστερισμού του Ωρίωνα συμβολίζεται: α Orionis ή α Ori κ.ο.κ.

Οι αστέρες καταγράφονται σε ειδικούς αστρικούς καταλόγους, που δίνουν τις ουρανογραφικές τους συντεταγμένες (συντεταγμένες που καθορίζουν τη θέση τους πάνω στην ουράνια σφαίρα) ή δηλώνουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους, για παράδειγμα αν πρόκειται για μεταβλητούς ή διπλούς αστέρες κ.ά.

Τον πρώτο κατάλογο αστερισμών συνέταξε ο μεγάλος Έλληνας αστρονόμος Ίππαρχος (2ος αιώνας π.Χ.) και περιείχε 1.022 ορατούς αστέρες. Βέβαια στον κατάλογο αυτόν, που δυστυχώς χάθηκε, περιλαμβάνονταν οι αστερισμοί μόνο του Βόρειου Ημισφαιρίου που οι αρχαίοι Έλληνες μπορούσαν να δουν, λόγω της θέσης της χώρας μας. Τα ονόματα των αστερισμών αυτών ήταν ονόματα θεών και ηρώων των αρχαίων Ελλήνων. Από τον 17ο αιώνα και μετά οι Ευρωπαίοι αστρονόμοι πρόσθεσαν διάφορους άλλους αστερισμούς καθώς και τους αστερισμούς του Νότιου Ημισφαιρίου με ονόματα πρακτικά και γεωμετρικά, όπως Αντλία, Εξάντας, Γνώμονας κλπ.
Το 1922 οι αστρονόμοι στην πρώτη τους διεθνή συνάντηση στη Ρώμη αναγνώρισαν 88 αστερισμούς και έθεσαν τα ακριβή τους όρια. Στον κατάλογο αυτόν υπάρχουν και οι 48 αστερισμοί των αρχαίων Ελλήνων με τα ονόματα που τους είχαν δώσει οι ίδιοι.

5.2 ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ AΣΤΕΡΩΝ
ΛΑΜΠΡΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

Αν παρατηρήσουμε μια νύχτα χωρίς Σελήνη και σύννεφα τους αστέρες, εύκολα συμπεραίνουμε ότι δεν έχουν , όλοι την ίδια λαμπρότητα. Οι αρχαίοι αστρονόμοι προσπάθησαν να βρουν έναν τρόπο, για να ταξινομήσουν τους αστέρες ανάλογα με το πόσο λαμπροί φαίνονταν, ή με σημερινή ορολογία-ανάλογα με το φαινόμενο μέγεθος τους, που το συμβολίζουμε διεθνώς με το γράμμα m.

Γνωστά ουράνια σώματα κατανεμημένα ανάλογα με το φαινόμενο μέγεθος τους. Η κλίμακα αυξάνει προς τους αρνητικούς αριθμούς, δηλαδή τα λαμπρότερα σώματα έχουν αρνητικό μέγεθος. Ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια του μεγέθους ήταν ο Ίππαρχος.

Σχήμα 5.3: Γνωστά ουράνια σώματα κατανεμημένα ανάλογα με το φαινόμενο μέγεθος τους. Η κλίμακα αυξάνει προς τους αρνητικούς αριθμούς, δηλαδή τα λαμπρότερα σώματα έχουν αρνητικό μέγεθος. Ο πρώτος που εισήγαγε την έννοια του μεγέθους ήταν ο Ίππαρχος.

Το φαινόμενο μέγεθος1 των αστέρων δεν εξαρτάται μόνο από την πραγματική τους λαμπρότητα ή φωτεινότητα (δηλαδή την ολική φωτεινή ενέργεια που εκπέμπει ο αστέρας στη μονάδα του χρόνου και σε όλα τα μήκη κύματος), αλλά και από την απόσταση του αστέρα από τον παρατηρητή. Για το λόγο αυτό οι αστρονόμοι προσδιορίζουν το φαινόμενο μέγεθος ενός αστέρα σε συγκεκριμένη απόσταση και το μέγεθος που βρίσκουν με τον τρόπο αυτό το ονομάζουν απόλυτο μέγεθος (Μ) του αστέρα. Η απόσταση αυτή έχει επιλεγεί αυθαίρετα και είναι ίση με 32,6 έτη φωτός.

1Φαινόμενο μέγεθος ενός ουράνιου αντικειμένου είναι ένα μέτρο της φαινόμενης λαμπρότητας του. Συμβολίζεται με το γράμμα m και συνδέεται με τη φαινόμενη λαμπρότητα 1 με m σχέση m=2,5log 1 + c, όπου c είναι μια σταθερά που εξαρτάται από το όργανο (ανιχνευτή) παρατήρησης.

Η σχέση μεταξύ φαινόμενου και απόλυτου μεγέθους είναι η εξής:
m - M = 5 logr - 5
όπου r η απόσταση του αστέρα από τον παρατηρητή σε parsec (1 parsec=3,26 ε.φ.).

Μονάδες μέτρησης των αστρονομικών αποστάσεων

α) Η αστρονομική μονάδα (A.U.) είναι η μέση απόσταση Γης-Ηλίου και ισχύει: 1 Α.U.=149.597.870 Km, ή με προσέγγιση: 1A.U.= 150.000.000 Km.
β) Το έτος φωτός (ε.φ.) είναι η απόσταση που διανύει το
φως σε ένα έτος. Ισχύει 1 ε.φ.= 63.240 A.U = 9,46Χ1012Κm.
γ) To parsec (1pc) =3,26 ε.φ = 206.265 A.U =30,9Χ1012 Km.

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ - ΧΡΩΜΑ

Η προσεχτική παρατήρηση των αστέρων μας οδηγεί και σε μια ακόμα διαπίστωση, ότι, δηλαδή, έχουν διαφορετικά χρώματα: Μπλε (Ρίγκελ), μπλε-λευκό (Σείριος), λευκό, λευκοκίτρινο (Ήλιος), κίτρινο, ερυθροκίτρινο και κόκκινο (Μπετελγκέζ). Η αιτία της διαβάθμισης των χρωμάτων τους είναι η διαφορετική θερμοκρασία της ατμόσφαιρας κάθε αστέρα. Οι θερμότεροι έχουν χρώμα μπλε, ενώ οι ψυχρότεροι κόκκινο.
εικόνα
Σχήμα 5.4: Η κατανομή της ενέργειας που εκπέμπουν γνωστοί αστέρες διάφορων επιφανειακών θερμοκρασιών σε όλες τις περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Η ακτινοβολία που εκπέμπει ένας, για παράδειγμα, κόκκινος αστέρας συνίσταται από φωτόνια με μήκη κύματος από όλη την περιοχή του ορατού φάσματος. Το μεγαλύτερο όμως ποσοστό της ενέργειας της ακτινοβολίας του μεταφέρεται από φωτόνια που έχουν μήκη κύματος στην περιοχή του ερυθρού (σχ.5.4), γεγονός που οφείλεται στη χαμηλή θερμοκρασία του αστέρα (Βλ. και κεφάλαιο 2).
Έτσι, τα φάσματα αστέρων διαφορετικής θερμοκρασίας είναι διαφορετικά μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι από το φάσμα ενός αστέρα μπορούμε να υπολογίζουμε τη θερμοκρασία της ατμόσφαιράς του.

ΦΑΣΜΑΤΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ

Η μορφή των φασμάτων της ακτινοβολίας που εκπέμπουν οι αστέρες είναι παρόμοια με αυτή του Ηλίου. Γνωρίσαμε όμως (κεφ.2) ότι τα φάσματα των αστέρων παρουσιάζουν και διαφορές που οφείλονται στη διαφορετική τους θερμοκρασία και χημική σύσταση. Έτσι, οι αστέρες έχουν ταξινομηθεί σύμφωνα με το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπουν. Από τους θερμότερους (χρώματος μπλε) προς τους ψυχρότερους (χρώματος κόκκινου) κατατάσσονται στους εξής φασματικούς τύπους:

Ο - Β - A- F - G - Κ- Μ 

Οι αστρονόμοι διαίρεσαν περαιτέρω τους φασματικούς τύπους σε υποκατηγορίες από τους θερμότερους στους ψυχρότερους- από το 0 έως το 9. Ο Ήλιος μας είναι φασματικού τύπου G2.

Η ποσότητα m-M καλείται μέτρο της απόστασης του
αστέρα.
Αν m-M=0, τότε m=M και, συνεπώς, logr=l, δηλαδή
r=10pc
Αν m-M=5, τότε 5 logr-5=5, οπότε logr=2 και r=100pc



5.3 ΤΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ H-R

Ένας αστέρας κατά τη διάρκεια της ζωής του εμφανίζει μεταβολές των φυσικών του χαρακτηριστικών. Πώς όμως μπορούμε να παρακολουθήσουμε την εξέλιξή του, αφού ο χρόνος ζωής του είναι δισεκατομμύρια χρόνια;

Το πρόβλημα αυτό μπορεί να λυθεί με απλό τρόπο:
Αφού δεν μπορούμε να έχουμε στοιχεία για τα στάδια της ζωής ενός αστέρα, αρκεί να μελετήσουμε ένα πλήθος αστέρων, που βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια εξέλιξης.
Κάτι ανάλογο συμβαίνει, όταν μελετάμε μια μεγάλη τυχαία ομάδα ανθρώπων, όπου συναντάμε άτομα κάθε ηλικίας.

Πρώτος ο Δανός αστρονόμος Χέρτζσπρουνγκ (Hertzsprung) το 1911 και αργότερα ο Αμερικανός Ράσσελ (Russel) το 1913 εργάστηκαν με βάση αυτήν τη σκέψη. Διερεύνησαν λοιπόν, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, το ενδεχόμενο ύπαρξης κάποιας σχέσης μεταξύ της επιφανειακής θερμοκρασίας ή του φασματικού τύπου και της απόλυτης λαμπρότητας (ή φωτεινότητας) ή του απόλυτου μεγέθους των αστέρων. Σε ένα διάγραμμα με τετμημένες τις θερμοκρασίες των αστέρων, και τεταγμένες τις λαμπρότητες τους τοποθέτησαν τα παρατηρησιακά δεδομένα τους. Το διάγραμμα αυτό, γνωστό ως διάγραμμα θερμοκρασίας-φωτεινότητας ή συντομευμένα H-R (από τα αρχικά των ονομάτων των Hertzsprung και Russel), οδήγησε τους αστρονόμους σε πολύ σημαντικά συμπεράσματα και σηματοδότησε μια καινούργια εποχή για τη μελέτη των αστέρων (σχ. 5.5).
Αν εστιάσουμε λοιπόν την προσοχή μας στα διαγράμματα H-R των αγημάτων 5.5 και 5.6 θα διαπιστώσουμε τα εξής:
  • Οι αστέρες δεν κατανέμονται ομοιόμορφα και τυχαία, αλλά ομαδοποιούνται σε τέσσερις βασικές περιοχές του διαγράμματος. Οι αστέρες κάθε ομάδας έχουν περίπου τις ίδιες μάζες και ακτίνες.
  • Οι περισσότεροι αστέρες βρίσκονται κατά μήκος μιας ζώνης που διασχίζει διαγώνια το διάγραμμα και ονομάζεται Κύρια Ακολουθία. Οι αστέρες της Κύριας Ακολουθίας, ανάμεσα στους οποίους είναι και ο Ήλιος, ονομάζονται νάνοι αστέρες.
  • Στο κάτω δεξιό άκρο της Κύριας Ακολουθίας αντιστοιχούν αστέρες χαμηλής θερμοκρασίας (χρώματος κόκκινου), ενώ στο επάνω αριστερό άκρο αστέρες υψηλής θερμοκρασίας (χρώματος μπλε).

    Το 90% των αστέρων που βλέπουμε στον ουρανό ανήκουν στην Κύρια Ακολουθία. Είναι λοιπόν εύλογο να συμπεράνουμε ότι οι αστέρες περνούν τον περισσότερο χρόνο της ζωής τους ως νάνοι αστέρες.

  • Πάνω και δεξιά από την Κύρια Ακολουθία είναι κατά σειρά οι γίγαντες και οι υπεργίγαντες αστέρες. Ονομάζονται έτσι, επειδή οι διαστάσεις τους είναι πολύ μεγάλες σε σχέση με τις διαστάσεις των αστέρων της Κύριας Ακολουθίας. Οι γίγαντες είναι πολύ περισσότεροι από τους υπεργίγαντες.
  • Κάτω και αριστερά από την Κύρια Ακολουθία βρίσκονται οι λευκοί νάνοι. Οι λευκοί νάνοι, ενώ έχουν υψηλές θερμοκρασίες, όπως προκύπτει από το φάσμα τους είναι αμυδροί αστέρες, εξαιτίας των μικρών τους διαστάσεων.

Το διάγραμμα H-R ως συνάρτηση του φασματικού τύπου και της λαμπρότητας των αστέρων. Στο διάγραμμα αυτό επιπλέον υπάρχουν πλάγιες γραμμές που αντιστοιχούν σε αστέρες συγκεκριμένης ακτίνας. Είναι αξιοσημείωτο ότι αστέρες με ακτίνα ίση με 10 ηλιακές ακτίνες και φασματικού τύπου Ο είναι νάνοι αστέρες, ενώ, όταν για την ίδια ακτίνα ο φασματικός τύπος είναι G, ο αστέρας ανήκει στην κατηγορία των γιγάντων.

Σχήμα 5.5: Το διάγραμμα H-R ως συνάρτηση του φασματικού τύπου και της λαμπρότητας των αστέρων. Στο διάγραμμα αυτό επιπλέον υπάρχουν πλάγιες γραμμές που αντιστοιχούν σε αστέρες συγκεκριμένης ακτίνας. Είναι αξιοσημείωτο ότι αστέρες με ακτίνα ίση με 10 ηλιακές ακτίνες και φασματικού τύπου Ο είναι νάνοι αστέρες, ενώ, όταν για την ίδια ακτίνα ο φασματικός τύπος είναι G, ο αστέρας ανήκει στην κατηγορία των γιγάντων.


Διάγραμμα H-R. Οι λευκές γραμμές δείχνουν τις διαφορετικές ομάδες γνωστών αστέρων του ουρανού. Στον οριζόντιο άξονα μετράμε τις θερμοκρασίες και στον κατακόρυφο τη φωτεινότητα. Οι διαστάσεις των αστέρων της ίδιας ομάδας είναι ανάλογες με τις πραγματικές, ενώ δεν ισχύει αυτό μεταξύ των αστέρων διαφορετικών ομάδων.
Σχήμα 5.6: Διάγραμμα H-R. Οι λευκές γραμμές δείχνουν τις διαφορετικές ομάδες γνωστών αστέρων του ουρανού. Στον οριζόντιο άξονα μετράμε τις θερμοκρασίες και στον κατακόρυφο τη φωτεινότητα. Οι διαστάσεις των αστέρων της ίδιας ομάδας είναι ανάλογες με τις πραγματικές, ενώ δεν ισχύει αυτό μεταξύ των αστέρων διαφορετικών ομάδων.

Υπάρχουν δύο ειδών διαγράμματα H-R:
α) Τα παρατηρησιακά διαγράμματα H-R: Είναι διαγράμματαστα οποία τοποθετούμε τα παρατηρησιακά χαρακτηριστικά των αστέρων και από τα οποία συνάγουμε άλλες φυσικές τους παραμέτρους (όπως ακτίνα, μάζα κλπ).
β) Τα θεωρητικά διαγράμματα H-R: Είναι διαγράμματα στα οποία αποτυπώνεται η θεωρητική εξελικτική πορεία των αστέρων με βάση τις τιμές των φυσικών τους χαρακτηριστικών. Με τα διαγράμματα αυτά προσπαθούμε να εξηγήσουμε το πώς και γιατί οι αστέρες ταξινομούνται σύμφωνα με τις τιμές των φυσικών τους χαρακτηριστικών που προκύπτουν από τις αστρονομικές παρατηρήσεις.



ΑΠΟΣΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

Παρατηρώντας τη Σελήνη τη βλέπουμε όπως ήταν περίπου 1 και 1/4 δευτερόλεπτα πριν, τον Ήλιο όπως ήταν περίπου 8 λεπτά πριν, όσο χρόνο, δηλαδή, χρειάζεται το φως που εκπέμπουν για να φτάσει στη Γη. Τι συμβαίνει όμως με τους αστέρες; Το φως από τον κοντινότερο αστέρα χρειάζεται 4,3 χρόνια να φτάσει σε μας, ενώ από τα πιο μακρινά ουράνια αντικείμενα χρειάζεται εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια χρόνια!
Ο προσδιορισμός των αποστάσεων των αστέρων από τη Γη γίνεται με διάφορους τρόπους. Η μέθοδος που ακολουθείται κάθε φορά εξαρτάται από το μέγεθος της απόστασης που θέλουμε να υπολογίσουμε.

Πώς μετράμε τις αποστάσεις των αστέρων από τη Γη;

α) Για να βρούμε τις αποστάσεις αστέρων που βρίσκονται αρκετά κοντά στο ηλιακό μας σύστημα -μέχρι 300 έτη φωτός-χρησιμοποιούμε την τριγωνομετρική μέθοδο.
Μετράμε, δηλαδή, τη γωνία με την οποία φαίνεται η ακτίνα της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο από έναν υποθετικό παρατηρητή που βρίσκεται στον αστέρα. Αυτό μπορεί να γίνει προσδιορίζοντας ης συντεταγμένες του αστέρα σε δύο ημερομηνίες που διαφέρουν μεταξύ τους κατά έξι μήνες, οπότε βρίσκουμε την ηλιοκεντρική παράλλαξη π του αστέρα (σχ. 5,7, 5.8).
Όταν η παράλλαξη ενός αστέρα είναι 1", τότε η απόστασή του από τη Γη είναι εξ ορισμού ένα παρσέκ (pc= parcec, από το parallax και second). Η απόσταση αυτή χρησιμοποιείται και ως μονάδα μέτρησης των αποστάσεων των αστέρων.
β) Για τους αστέρες που βρίσκονται σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 300 έτη φωτός χρησιμοποιείται η μέθοδος της φασματοσκοπικής παράλλαξης. Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στη μέτρηση της έντασης ορισμένων γραμμών του φάσματος του αστέρα, από την οποία προσδιορίζεται το φαινόμενο και το απόλυτο μέγεθος του. Τότε με τη βοήθεια της γνωστής μας σχέσης

m - M = 5 logr - 5

υπολογίζουμε την απόσταση r του αστέρα.

γ) Οι αποστάσεις των πλέον απομακρυσμένων αστέρων υπολογίζονται με συνδυασμό μεθόδων, που στηρίζονται κυρίως στη μέτρηση της φαινόμενης λαμπρότητας των μεταβλητών αστέρων (αστέρων, δηλαδή , που η λαμπρότητα τους μεταβάλλεται περιοδικά, εξαιτίας της περιοδικής μεταβολής των διαστάσεων τους και της θερμοκρασίας τους).

Το απόλυτο μέγεθος και κατ' επέκταση η απόσταση ενός μεταβλητού αστέρα από τη Γη σχετίζεται με την περίοδο της μεταβολής της λαμπρότητας του αστέρα και προσδιορίζεται μέσω αυτής.
Με στόχο την ακριβή μέτρηση της παράλλαξης πολλών αστέρων το 1989 τέθηκε σε τροχιά το τηλεσκόπιο HIPPARCOS (High Precision Parallax Collecting Satellite). Από τα δεδομένα που συνέλεξε και έστειλε στη Γη επιστήμονες κατάφεραν να υπολογίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις αποστάσεις 100.000 αστέρων από τη Γη.
Οι αστέρες φαίνονται ακίνητοι στον ουρανό. Γι' αυτό και ονομάστηκαν από τους αρχαίους αστρονόμους απλανείς σε αντιδιαστολή με τους πλανήτες. Στην πραγματικότητα όμως οι αστέρες κινούνται ο ένας σε σχέση με τον άλλον. Λόγω όμως των τεράστιων αποστάσεών τους από τη Γη, η κίνησή τους δεν είναι άμεσα αντιληπτή. Αν ωστόσο συγκρίνουμε δύο φωτογραφίες της ίδιας περιοχής  του ουρανού που ελήφθησαν με χρονική απόσταση μερικών ετών, τότε είναι δυνατό να διακρίνουμε τη σχετική τους μετατόπιση.
Για να μετρήσουμε την ταχύτητα ενός αστέρα, θα πρέπει να ορίσουμε ένα σύστημα αναφοράς. Ως σύστημα αναφοράς χρησιμοποιείται ο Ήλιος κατά τη φαινόμενη κίνησή του πάνω στην εκλειπτική.
Είναι το ίδιο σύστημα που πρώτος είχε χρησιμοποιήσει ο Ίππαρχος, για να μελετήσει τις κινήσεις των ουράνιων σωμάτων (σχ. 5.10).
Με νέα διαστημικά προγράμματα επιδιώκεται η συνεχής βελτίωση των γνώσεών μας για τις κινήσεις των αστέρων. Γίνεται μάλιστα προσπάθεια να μελετηθούν οι κινήσεις αυτές με σύστημα αναφοράς εξωγαλαξιακά αντικείμενα, που είναι φαινομενικά ακίνητα.


Το τόξο που διαγράφει ένας αστέρας σε χρονικό διάστημα 6 μηνών δίνει την παράλλαξη του. Αστέρες που βρίσκονται σε απόσταση 1 pc έχουν παράλλαξη 1 δευτερόλεπτο τόξου.
Σχήμα 5.7: Το τόξο που διαγράφει ένας αστέρας σε χρονικό διάστημα 6 μηνών δίνει την παράλλαξη του. Αστέρες που βρίσκονται σε απόσταση 1 pc έχουν παράλλαξη 1 δευτερόλεπτο τόξου.

Από το σχήμα έχουμε: εφπ=1Α.U/d, και, επειδή η γωνία π είναι πολύ μικρή, ισχύει εφπ ≈ π (σε ακτίνια). Επομένως η προηγούμενη σχέση γράφεται: π=1AU/d ή σε δευτερόλεπτα
τόξου π"=206.265A.U./d, αφού 1 ακτίνιο=206265". Αν ορίσουμε 1 pc (παρσέκ)=206.265Α.U, τότε έχουμε π"= 1pc/d ή d=1/π, όπου , το d δίνεται σε παρσέκ και το π σε δευτερόλεπτα τόξου.

 Σχήμα 5.8: Από το σχήμα έχουμε: εφπ=1Α.U/d, και, επειδή η γωνία π είναι πολύ μικρή, ισχύει εφπ ≈ π (σε ακτίνια). Επομένως η προηγούμενη σχέση γράφεται: π=1AU/d ή σε δευτερόλεπτα τόξου π"=206.265A.U./d, αφού 1 ακτίνιο=206265". Αν ορίσουμε 1 pc (παρσέκ)=206.265Α.U, τότε έχουμε π"= 1pc/d ή d=1/π, όπου, το d δίνεται σε παρσέκ και το π σε δευτερόλεπτα τόξου

Οι τρόποι με τους οποίους υπολογίζονται οι αποστάσεις των αστέρων.

Σχήμα 5.9: Οι τρόποι με τους οποίους υπολογίζονται οι αποστάσεις των αστέρων.



Εδώ παρουσιάζεται η ακρίβεια των μετρήσεων από την εποχή του Ίππαρχου.
Σχήμα 5.10: Εδώ παρουσιάζεται η ακρίβεια των μετρήσεων από την εποχή του Ίππαρχου.

Ακτινική ταχύτητα ενός αστέρα ως προς τη Γη είναι η ταχύτητα με την οποία απομακρύνεται από αυτή ή πλησιάζειπρος αυτή.

 Σχήμα 5.11: Ακτινική ταχύτητα ενός αστέρα ως προς τη Γη είναι η ταχύτητα με την οποία απομακρύνεται από αυτή ή πλησιάζει προς αυτή.
V: η ταχύτητα του σώματος Σ ως προς τον παρατηρητή Π. VR: η

ακτινική ταχύτητα του Σ ως προς τον Π. Οι συνιστώσες VR και VT


(α) Το φάσμα της ακτινοβολίας φωτεινού σώματος Σ ως προς έναν παρατηρητή Π ακίνητο ως προς αυτόν, 
(β) Όταν το Σ απομακρύνεται από τον Π, οι φασματικές γραμμές μετατοπίζονται προς το ερυθρό.
(γ) Όταν το Σ πλησιάζει τον Π, οι φασματικές γραμμές μετατοπίζονται προς το ιώδες.
.


Σχήμα 5.12: (α) Το φάσμα της ακτινοβολίας φωτεινού σώματος Σ ως προς έναν παρατηρητή Π ακίνητο ως προς αυτόν, 

(β) Όταν το Σ απομακρύνεται από τον Π, οι φασματικές γραμμές μετατοπίζονται προς το ερυθρό. 

(γ) Όταν το Σ πλησιάζει τον Π, οι φασματικές γραμμές μετατοπίζονται προς το ιώδες.



 5.4 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΚΑΙ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ


Η θεωρία για τη δημιουργία και την εξέλιξη των αστέρων κατέχει σημαντικότατη θέση ανάμεσα στα θαυμαστά επιτεύγματα της Αστρονομίας του 20ού αιώνα. Η γνώση μας για τις διάφορες φάσεις της 
ζωής ενός αστέρα από τη γένεσή του έως το τέλος του στηρίζεται σε θεωρητικά μοντέλα, οι προβλέψεις των οποίων έχουν γενικά επιβεβαιωθεί από τα παρατηρησιακά δεδομένα.

Η ΓΕΝΕΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

Η διαδικασία σχηματισμού ενός πρωτοαστέρα.
Σχήμα 5.13: Η διαδικασία σχηματισμού ενός πρωτοαστέρα.

Σύμφωνα με το επικρατέστερο μοντέλο, οι αστέρες δημιουργούνται από τη βαρυτική κατάρρευση μεσοαστρικών νεφών που αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο. Το νέφος αρχίζει να συστέλλεται με αποτέλεσμα να αυξάνεται η πυκνότητά του. Με την αύξηση τηςπυκνότητας, το νέφος καταρρέει λόγω της βαρύτητας προς το κέντρο της μάζας του και ταυτόχρονα αρχίζει να περιστρέφεται.



Η ταυτόχρονη συστολή και περιστροφή σε πολλές περιπτώσεις προκαλούν τη διάσπαση του νέφους σε κομμάτια. Καθένα από αυτά τα κομμάτια -οι πρωτοαστέρες, όπως λέγονται- συνεχίζουν να καταρρέουν ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Έτσι κάθε πρωτοαστέρας συστέλλεται διαρκώς. Η μάζα του συμπιέζεται σε όλο και μικρότερο χώρο, με αποτέλεσμα τη γρήγορη αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του. Αν η θερμοκρασία φτάσει τους 106 Κ, τότε αρχίζουν να πραγματοποιούνται στον πυρήνα του πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης υδρογόνου σε ήλιο. Η ενέργεια που ελευθερώνεται προκαλεί δραματική αύξηση της εσωτερικής πίεσης του πρωτοαστέρα, που αντισταθμίζει τη βαρυτική του κατάρρευση.

Οι δύο φωτογραφίες δείχνουν το νεφέλωμα του Ωρίωνα που απέχει 1.500 ε.φ. από τη Γη και είναι το πλησιέστερο νεφέλωμα στο οποίο παρατηρείται γένεση νέων αστέρων. Η αριστερή φωτογραφία αντιστοιχεί στα οπτικά μήκη κύματος. Η δεξιά φωτογραφία δίνει την επιλεγμένη περιοχή στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Φαίνονται αρκετοί ερυθροί αστέρες.
Σχήμα 5.14: Οι δύο φωτογραφίες δείχνουν το νεφέλωμα του Ωρίωνα που απέχει 1.500 ε.φ. από τη Γη και είναι το πλησιέστερο νεφέλωμα στο οποίο παρατηρείται γένεση νέων αστέρων. Η αριστερή φωτογραφία αντιστοιχεί στα οπτικά μήκη κύματος. Η δεξιά φωτογραφία δίνει την επιλεγμένη περιοχή στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Φαίνονται αρκετοί ερυθροί αστέρες

Η συστολή του πρωτοαστέρα σταματάει και δημιουργείται κατάσταση δυναμικής ισορροπίας1. Τότε λέμε ότι γεννήθηκε ένας αστέρας.
Χαρακτηριστική περιοχή γένεσης αστέρων είναι το Νεφέλωμα του Ωρίωνα, που βρίσκεται 1.500 έτη φωτός μακριά από τη Γη, στον ομώνυμο αστερισμό (εικ. 5.14).


Μεσοαστρική ύλη: Η ύλη που υπάρχει στο διάστημα μεταξύ των αστέρων. Αποτελείται κυρίως από υδρογόνο και σε μικρότερες αναλογίες από άλλα στοιχεία σε κατάσταση αερίων ή σκόνης.

Βαρυτική κατάρρευση: Η συστολή ενός σώματος πολύ μεγάλης μάζας που οφείλεται στις έλξεις μεταξύ των σωματιδίων που το απαρτίζουν. Η κίνηση της ύλης κατά τη βαρυτική κατάρρευση γίνεται προς το κέντρο της μάζας του σώματος που καταρρέει. Στο φαινόμενο αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο ο σχηματισμός των γαλαξιών, των αστέρων και των πλανητικών συστημάτων. Ένα ωστικό κύμα που δημιουργείται από την έκρηξη ενός αστέρα μπορεί να πυροδοτήσει τη βαρυτική κατάρρευση ενός νέφους μεσοαστρικής ύλης. Καθώς το κύμα διαδίδεται συμπιέζει το νέφος και αυξάνει την πυκνότητα του.


Η εξέλιξη αστέρων διαφορετικής μάζας.
Σχήμα 5.15: Η εξέλιξη αστέρων διαφορετικής μάζας



ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΜΑΖΑΣ

Μια θεμελιώδης φυσική παράμετρος των αστέρων είναι και η μάζα τους που εκφράζεται με μέτρο σύγκρισης την ηλιακή μάζα. Έτσι υπάρχουν αστέρες 5 ηλιακών μαζών ή αστέρες 0,3 ηλιακών μαζών κ.ο.κ. Οι μεγαλύτεροι αστέρες που έχουν παρατηρηθεί φτάνουν τις 100 ηλιακές μάζες, ενώ οι μικρότεροι έχουν μάζες ίσες με το 1/10 της ηλιακής.

Εξέλιξη ενός αστέρα ονομάζουμε τις μεταβολές των φυσικών του χαρακτηριστικών σε συνάρτηση με το χρόνο. Αιτία των μεταβολών είναι οι αλλαγές του είδους των πυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στο εσωτερικό του.

Η αρχική μάζα ενός αστέρα είναι καθοριστική για την εξέλιξη του. Οι αστέρες με μεγάλη μάζα ακολουθούν κύκλο ζωής εντελώς διαφορετικό από τους αστέρες με μικρή μάζα. Οι πρώτοι έχουν κύκλο ζωής που διαρκεί λίγες χιλιάδες χρόνια, με πολύ βίαιο τέλος, ενώ οι αστέρες μικρής μάζας παραμένουν σχεδόν «αμετάβλητοι» για εκατοντάδες εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια χρόνια.



ΟΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ

Οι δυνάμεις που αντιμάχονται στη διάρκεια της ζωής ενός αστέρα είναι δύο:
α) Η δύναμη της βαρύτητας, που έλκει προς το κέντρο του αστέρα την ύλη από την οποία αποτελείται.
β) Η δύναμη που αναπτύσσεται από τις πυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα του, η οποία προέρχεται από την αύξηση της εσωτερικής πίεσης του αστέρα, λόγω της ενέργειας που ελευθερώνεται.
Αν υπήρχε μόνο η βαρύτητα, τότε ο αστέρας θα κατέρρεε μέσα σε λίγα λεπτά.
Αν υπήρχε μόνο η δύναμη από την εσωτερική του πίεση, αυτή θα προκαλούσε άμεση έκρηξη. Οι δύο αυτές δυνάμεις εξισορροπούνται μεταξύ τους στη διάρκεια του μεγαλύτερου τμήματος της ζωής ενός αστέρα. Η ισορροπία έχει ως επακόλουθο τη σταθεροποίηση όλων των φυσικών χαρακτηριστικών του αστέρα της πίεσης της θερμοκρασίας, των διαστάσεων του κτλ. (σχ. 5.16).
Η ισορροπία του αστέρα παρουσιάζει μεγάλη ευστάθεια. Αν διαταραχτεί για οποιονδήποτε λόγο, οι τιμές των μεγεθών που την προσδιορίζουν (πίεση, θερμοκρασία, ακτίνα, ρυθμός των πυρηνικών αντιδράσεων κτλ.) μεταβάλλονται έτσι, ώστε ο αστέρας να επανέλθει στην αρχική του κατάσταση. Για παράδειγμα, αν στο εσωτερικό του παράγεται πλεόνασμα ενέργειας, προκαλείται εξαιτίας του αύξηση της πίεσης και διαστολή του αστέρα, με αποτέλεσμα την πτώση της θερμοκρασίας του. Η ελάττωση της θερμοκρασίας προκαλεί με τη σειρά της μείωση του ρυθμού των πυρηνικών αντιδράσεων και τελικά ελάττωση της παραγόμενης ενέργειας. Αν πάλι για κάποιους άλλους λόγους μειωθεί η παραγόμενη ενέργεια, τότε προκαλείται συστολή του αστέρα και ακολουθείται η αντίστροφη διαδικασία.

ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

Η εξέλιξη αστέρων διαφορετικής μάζας.
Σχήμα 5.16: Οι δυνάμεις λόγω της βαρύτητας και της εσωτερικής πίεσης πρέπει να εξισορροπούνται σε κάθε στρώμα.

ΣΤΑΔΙΑ ΕΞΕΛΙΞΗΣ ΕΝΟΣ ΑΣΤΕΡΑ

Το χρονικό διάστημα από τη γένεση του πρωτοαστέρα μέχρι την έναρξη των πυρηνικών αντιδράσεων στο εσωτερικό του (και επομένως την είσοδο του στην Κύρια Ακολουθία του διαγράμματος H-R) αποτελεί την πρώτη φάση της ζωής του.
Η δεύτερη φάση της ζωής ενός αστέρα ή φάση της Κύριας Ακολουθίας είναι η περίοδος της ζωής του που έχει τη μεγαλύτερη διάρκεια. Το χαρακτηριστικό της φάσης αυτής είναι η «καύση» του υδρογόνου σε ήλιο στον πυρήνα του αστέρα. Ο Ήλιος μας βρίσκεται στη φάση αυτή εδώ και 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ υπολογίζεται ότι θα παραμείνει σ' αυτή για άλλο τόσο χρονικό διάστημα.

Οι Πλειάδες ή Πούλια αποτελούνται από αστέρες νεαρής ηλικίας.
Σχήμα 5.17: Οι Πλειάδες ή Πούλια αποτελούνται από αστέρες νεαρής ηλικίας.

Σχηματική αναπαράσταση της εξέλιξης του Ηλίου. Διακρίνονται: α) Ο σχηματισμός του πρωτοαστέρα από ένα μεσοαστρικό νέφος, β) Η είσοδος στη φάση της Κύριας Ακολουθίας με την έναρξη των πυρηνικών αντιδράσεων στον πυρήνα του. γ) Η μακρόχρονη διάρκεια της φάσης της Κύριας Ακολουθίας δ) Η φάση μετά την Κύρια Ακολουθία. Η μετατροπή του σε ερυθρό γίγαντα και τέλος σε λευκό νάνο.

Σχήμα 5.18: Σχηματική αναπαράσταση της εξέλιξης του Ηλίου. Διακρίνονται: α) Ο σχηματισμός του πρωτοαστέρα από ένα μεσοαστρικό νέφος, β) Η είσοδος στη φάση της Κύριας Ακολουθίας με την έναρξη των πυρηνικών αντιδράσεων στον πυρήνα του. γ) Η μακρόχρονη διάρκεια της φάσης της Κύριας Ακολουθίας δ) Η φάση μετά την Κύρια Ακολουθία. Η μετατροπή του σε ερυθρό γίγαντα και τέλος σε λευκό νάνο.

Ένας αστέρας με 10πλάσια μάζα από τη μάζα του Ηλίου παραμένει στην Κύρια Ακολουθία πολύ  μικρότερο χρονικό διάστημα, περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια.
Κατά τη διάρκεια της φάσης αυτής οι αστέρες εμφανίζουν μεγάλη σταθερότητα ως προς τα διάφορα φυσικά χαρακτηριστικά τους.


Το σχετικό μέγεθος ενός ερυθρού γίγαντα 5 ηλιακών μαζών και του Ηλίου.

Σχήμα 5.19: Το σχετικό μέγεθος ενός ερυθρού γίγαντα 5 ηλιακών μαζών και του Ηλίου.


Φάση μετά την Κύρια Ακολουθία. Η τρίτη αυτή φάση αναφέρεται στην εξέλιξη του αστέρα μετά την Κύρια Ακολουθία και είναι το πιο σύντομο στάδιο της ζωής του.
Μετά την εξάντληση του υδρογόνου η ισορροπία του αστέρα καταστρέφεται. Ο πυρήνας του αρχίζει πάλι να συστέλλεται λόγω βαρύτητας, η θερμοκρασία του ανεβαίνει και, όταν φτάσει περίπου στους 108 Κ, αρχίζει η πυρηνική καύση του ηλίου σε άνθρακα. Η έναρξη αυτής της καύσης συνοδεύεται από τρομερή έκλυση ενέργειας που προκαλεί δραματική διαστολή του αστέρα. Η διαστολή αυτή έχει αποτέλεσμα την πτώση της θερμοκρασίας του και τη μετατόπιση του φάσματος της ακτινοβολίας του προς το ερυθρό. Ο αστέρας τότε μετατρέπεται σε έναν ερυθρό γίγαντα.
Αυτή είναι η πορεία που θα ακολουθήσει και ο Ήλιος. Στη φάση αυτή η ακτίνα του Ηλίου θα γίνει περίπου ίση με 1,1 A.U. και η Γη θα περιστρέφεται στα όρια της εξωτερικής του ατμόσφαιρας. Τότε η ατμόσφαιρα της Γης θα διαλυθεί και τα εξωτερικά στρώματα του φλοιού της θα αρχίσουν να εξατμίζονται. Η ακτίνα περιφοράς της Γης γύρω από τον Ήλιο θα μειώνεται σταδιακά λόγω της τριβής και σε λιγότερο από 200 χρόνια θα συγχωνευτεί με τον πυρήνα του. Η αυξανόμενη λαμπρότητα του Ηλίου θα εξατμίσει και τους υπόλοιπους εσωτερικούς πλανήτες, ενώ οι εξωτερικοί θα χάσουν τα παγωμένα εξωτερικά τους στρώματα, ώσπου να εμφανιστούν οι πετρώδεις πυρήνες τους.

Το πλανητικό νεφέλωμα Μάτι της Γάτας σε απόσταση 3.000 ετών φωτός στον αστερισμό του Δράκοντα. (Φωτογραφία από το HST).
Σχήμα 5.20: Το πλανητικό νεφέλωμα Μάτι της Γάτας σε απόσταση 3.000 ετών φωτός στον αστερισμό του Δράκοντα. (Φωτογραφία από το HST).

Αν ο αστέρας έχει μάζα πολύ μεγαλύτερη από τη μάζα του Ηλίου, τότε, μετά την εξάντληση του στοιχείου ηλίου, ακολουθείται πάλι μια διαδικασία παρόμοια με την προηγούμενη: Ο πυρήνας συστέλλεται εκ νέου λόγω βαρύτητας, η θερμοκρασία του ανεβαίνει στους 109 Κ, οπότε αρχίζει η πυρηνική καύση του άνθρακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι τώρα ακόμα μεγαλύτερη. Ο αστέρας διαστέλλεται και παίρνει τρομακτικές διαστάσεις. Γίνεται ένας ερυθρός υπεργίγαντας.

Τελικά στάδια της εξέλιξης. Το τελευταίο στάδιο της εξέλιξης ενός αστέρα είναι το πιο αβέβαιο. Η πορεία που θα ακολουθηθεί εξαρτάται από τη μάζα που έχει ο αστέρας.

Εικόνα του λευκού νάνου Σείριου Β.

Σχήμα 5.21: Εικόνα του λευκού νάνου Σείριου Β.


Α. Λευκοί νάνοι
Οι αστέρες με μάζα περίπου ίση με τη μάζα του Ηλίου μετά το στάδιο του ερυθρού γίγαντα χάνουν σταδιακά μέσα σε 1.000 χρόνια περίπου το 10-20% της αρχικής τους μάζας, λόγω του πολύ ισχυρού αστρικού ανέμου που εκπέμπεται από την επιφάνεια του αστέρα.
Η ύλη που μεταφέρεται από τον αστρικό άνεμο σχηματίζει ένα πλανητικό νεφέλωμα (εικ. 5.20).
Στα τέλη του 1920 ο περίφημος Ινδός αστροφυσικός Chandrasekhar ανέπτυξε τη θεωρία των λευκών νάνων: Όταν εξαντληθεί το ήλιο, ο πυρήνας του αστέρα, που αποτελείται τώρα από άνθρακα, συρρικνώνεται πάλι λόγω βαρύτητας. Η μάζα όμως του αστέρα είναι σχετικά μικρή. Έτσι οι βαρυτικές δυνάμεις δεν είναι τόσο ισχυρές, ώστε η πίεση και η θερμοκρασία που προκαλούν να φτάσουν τις τιμές που απαιτούνται, για να ξεκινήσει η πυρηνική καύση του άνθρακα. Τελικά ο πυρήνας φτάνει σε μια κατάσταση όπου η ύλη βρίσκεται σε πλήρη ιονισμό.
πυκνότητας, το νέφος καταρρέει λόγω της βαρύτητας προς το κέντρο της μάζας του και ταυτόχρονα αρχίζει να περιστρέφεται.

Ότι απέμεινε από την έκρηξη του υπερκαινοφανούς αστέρα SN1987A. Απόσταση 170.000 ε φ.

Σχήμα 5.22: Ότι απέμεινε από την έκρηξη του υπερκαινοφανούς αστέρα SN1987A. Απόσταση 170.000 ε φ.


Τα ελεύθερα πλέον ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα νέφος, που αναπτύσσει ισχυρή εσωτερική πίεση στον πυρήνα του αστέρα. Η πίεση του νέφους των ηλεκτρονίων αντισταθμίζει τη βαρυτική συστολή και έτσι ο αστέρας ισορροπεί. Μετατρέπεται σε ένα λευκό νάνο.
Στο εσωτερικό του λευκού νάνου δε συμβαίνουν πια θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Αυτός αποτελείται κυρίως από άνθρακα με κρυσταλλική δομή και συνεχίζει να εκπέμπει ακτινοβολία από την εσωτερική ενέργεια που περιέχει. Επειδή δεν έχει πηγές ενέργειας, ο λευκός νάνος σταδιακά ψύχεται, η ακτινοβολία που εκπέμπει μειώνεται και τελικά μετατρέπεται σε έναν καστανό και στη συνέχεια σε μαύρο νάνο.

Τα σχετικά μεγέθη της Γης ενός λευκού νάνου και ενός αστέρα νετρονίων μιας ηλιακής μάζας.

Σχήμα 5.23: Τα σχετικά μεγέθη της Γης ενός λευκού νάνου και ενός αστέρα νετρονίων μιας ηλιακής μάζας.

Αυτή είναι η πορεία που θα ακολουθήσει και ο Ήλιος. Υπολογίζεται ότι χρειάζονται 10 δισεκατομμύρια χρόνια από τη διαδικασία σχηματισμού του μέχρι να γίνει λευκός νάνος. Υπολογίζεται επίσης ότι χρειάζεται το ίδιο χρονικό διάστημα, για να μετατραπεί από λευκός σε μαύρο νάνο. Όταν ο Ήλιος μας καταλήξει σε λευκό νάνο, θα έχει περίπου το μέγεθος της Γης και πυκνότητα 109 Kg/m3 (σημειώστε ότι η σημερινή πυκνότητα του Ηλίου είναι μόλις 1.400 Kg/m3 και της Γης 5.500 Kg/m3!).

Β. Αστέρες νετρονίων
Οι αστέρες των οποίων οι μάζες κυμαίνονται από 5 έως 10 ηλιακές μάζες περνούν από τη φάση του ερυθρού γίγαντα δύο φορές. Όπως εξηγήθηκε στην προηγούμενη παράγραφο, αυτό γίνεται με τις διαδοχικές πυροδοτήσεις της πυρηνικής καύσης του ηλίου και του άνθρακα.

Μετά από μια βίαιη έκρηξη, που ονομάζεται έκρηξη υπερκαινοφανούς αστέρα, καταλήγουν σε αστέρες νετρονίων. Οι τελευταίοι αποτελούνται κατά κύριο λόγο από νετρόνια. Έχουν εξαιρετικά μεγάλη πυκνότητα και η διάμετρος τους είναι μόλις περί τα 10 Km. Οι αστέρες νετρονίων εμφανίζουν πολύ ισχυρό βαρυτικό και μαγνητικό πεδίο.

Γ. Μελανές οπές
Τέλος, στους αστέρες μεγάλης μάζας -πάνω από 20 ηλιακές μάζες- η πίεση του νετρονικού νέφους δεν είναι ικανή να ανακόψει τη βαρυτική κατάρρευση του πυρήνα τους. Οι αστέρες αυτοί, αφού περάσουν από το στάδιο του υπεργίγαντα, μετά την έκρηξη υπερκαινοφανούς καταλήγουν σε μελανές οπές ή, όπως συνήθως λέγονται, μαύρες τρύπες. Πρόκειται για αντικείμενα των οποίων η πυκνότητα θεωρητικά τείνει στο άπειρο και οι γνωστές υλικές δομές καταστρέφονται.

Οι μαύρες τρύπες είναι μια αινιγματική κατάσταση του χώρου και του χρόνου. Το βαρυτικό πεδίο κοντά σε αυτές είναι τόσο ισχυρό, ώστε δεν μπορεί να διαφύγει ούτε το φως. Για το λόγο αυτό οι μελανές οπές δεν είναι άμεσα ορατές (γεγονός από το οποίο προέρχεται και το όνομά τους).

Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΗΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ

Ένας αστέρας λοιπόν εξελίσσεται, λόγω των διαφορετικών ειδών πυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στον πυρήνα του στη διάρκεια της ζωής του. Ο καθοριστικός παράγοντας που προσδιορίζει τις μελλοντικές του καταστάσεις είναι η αρχική του μάζα και η χημική του σύσταση.
Ο θάνατος των αστέρων παίζει έναν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στον κύκλο ζωής των γαλαξιών, αλλά και γενικότερα του Σύμπαντος,

Σχηματική αναπαράσταση της αλλοίωσης της περιοχής γύρω από μια μαύρη τρύπα.

Σχήμα 5.24: Σχηματική αναπαράσταση της αλλοίωσης της περιοχής γύρω από μια μαύρη τρύπα.

ΣΗ καμπύλη της έντασης του φωτός ενός περιοδικού μεταβλητού αστέρα.

Σχήμα 5.25: ΣΗ καμπύλη της έντασης του φωτός ενός περιοδικού μεταβλητού αστέρα.


Πώς ένας αστέρας με μάζα πενταπλάσια ή δεκαπλάσια της μάζας του Ηλίου καταλήγει σε αστέρα νετρονίων;

Στους πυρήνες των αστέρων αυτών η θερμοκρασία που αναπτύσσεται μετά την «καύση» του ηλίου, λόγω της βαρυτικής συστολής, είναι εξαιρετικά υψηλή. Το γεγονός αυτό ευνοεί την πραγματοποίηση θερμοπυρηνικών αντιδράσεων, κατά τις οποίες ο άνθρακας μετατρέπεται τελικά σε σίδηρο.
Ο σχηματισμός σιδήρου σηματοδοτεί το τέλος της παραγωγής ενέργειας μέσω πυρηνικών αντιδράσεων. Για να πραγματοποιηθούν οι πυρηνικές αντιδράσεις του σιδήρου, απαιτείται και δεν παράγεται ενέργεια. Έτσι οι πυρηνικές αντιδράσεις σταματούν. Η πίεση του νέφους των ηλεκτρονίων δεν είναι αρκετά ισχυρή για να ανακόψει τη βαρυτική συστολή. Η βαρύτητα χωρίς ανταγωνιστή προκαλεί κατάρρευση του πυρήνα σε κλάσμα του δευτερολέπτου, με ταχύτητες που φτάνουν το 15 - 30% της ταχύτητας του φωτός. Η πυκνότητα του πυρήνα αυξάνει υπερβολικά, καθώς οι διαστάσεις του μειώνονται εκπληκτικά. Για παράδειγμα, ένας υποθετικός αστέρας με διάμετρο αντίστοιχη της Γης θα κατέληγε σε αντικείμενο διαμέτρου μόλις 50 mm.

Όταν η πυκνότητα του πυρήνα, γίνει πολύ μεγαλύτερη από αυτή του λευκού νάνου, τα πρωτόνια και τα νετρόνια απελευθερώνονται από τους πυρήνες των ατόμων. Τα ηλεκτρόνια συγχωνεύονται με τα πρωτόνια και τα μετατρέπουν σε νετρόνια. Δημιουργείται έτσι ένα αέριο νετρονίων, του οποίου η πίεση είναι ικανή να σταματήσει απότομα την κατάρρευση του πυρήνα.

Το υλικό των ανώτερων στρωμάτων του αστέρα, που συνεχίζει να καταρρέει, συγκρούεται με τον πυρήνα και αναπηδά. Αυτή η κατάσταση δημιουργεί ένα ισχυρότατο (οστικό κύμα που προκαλεί φοβερή έκρηξη, γνωστή με τον όρο έκρηξη υπερκαινοφανούς τύπου II. (Αλλού τύπου έκρηξη υπερκαινοφανούς συμβαίνει σε συστήματα διπλών αστέρων με διαφορετικούς μηχανισμούς και είναι γνωστή ως έκρηξη τύπου I).

Η ενέργεια που εκλύεται κατά την έκρηξη υπερκαινοφανούς εκπέμπεται στο διάστημα με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και με τη μορφή νετρίνων. Μόνον η ενέργεια της Η/Μ ακτινοβολίας ισοδυναμεί με τη συνολική ενέργεια που εκπέμπει ο Ήλιος μάς σε όλη τη διάρκεια της ζωής του. Η μέγιστη λαμπρότητα ενός υπερκαινοφανούς ισοδυναμεί με τη συνολική λαμπρότητα 10 δισεκατομμυρίων ήλιων, ίδιων με το δικό μάς Ήλιο.
Το υπόλειμμα της έκρηξης ενός αστέρα μεσαίας κατηγορίας είναι ο πυρήνας του, ο οποίος, όπως είδαμε, αποτελείται από νετρόνια. Έχει έτσι σχηματιστεί ένας αστέρας νετρονίων.
Συνήθως η μάζα ενός αστέρα νετρονίων είναι ίση με 1,5 - 2,0 ηλιακές. Η διάμετρος του είναι 15 - 20 Km, δεν ξεπερνάει δηλαδή τη διάμετρο μιας μικρής πόλης!
Όταν οι αστέρες νετρονίων περιστρέφονται ονομάζονται πάλσαρς (pulsars) και εκπέμπουν περιοδικά ραδιοκύματα. Ο πρώτος pulsar παρατηρήθηκε από μια μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Cambridge, η οποία τον Νοέμβριο του 1967 ανακάλυψε μία περίεργη περιοδική πηγή ραδιοκυμάτων. Στην αρχή φαντάστηκε ότι επρόκειτο για σήματα από  εξωγήινο πολιτισμό. Σύντομα όμως ανιχνεύτηκαν  τρεις ακόμα παρόμοιες ραδιοπηγές και έτσι έγινε φανερό ότι οι αιτίες της ραδιοεκπομπής ήταν φυσικές.

Η πρόβλεψη της ύπαρξης και η έμμεση παρατήρηση των μελανών οπών θεωρείται ότι είναι ένα από τα πιο σύγχρονα επιτεύγματα της Κοσμολογίας. Παρ' όλα αυτά, πρώτος ο γάλλος μαθηματικός Λαπλάς το 1796 ανέφερε ότι, σύμφωνα με τη θεωρία της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα, θα πρέπει αστέρες μεγάλης μάζας να καμπυλώνουν ισχυρά το φως και, επομένως, να μη μπορούμε να τους δούμε. Βέβαια μόνο στα πλαίσια της Γενικής θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι δυνατή η ακριβής θεωρητική περιγραφή των αντικειμένων αυτών και των ιδιοτήτων τους.

ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

Οι νεότεροι αστέρες, στους οποίους ανήκει και ο Ήλιος, και οι οποίοι έχουν σχηματιστεί από εμπλουτισμένη με βαρύτερα στοιχεία μεσοαστρική ύλη λέμε ότι αποτελούν τον «Πληθυσμό αστέρων τύπου Ι». Σε αντιδιαστολή με την ομάδα αυτή οι παλαιότεροι αστέρες, που πρώτοι δημιουργήθηκαν στο Γαλαξία μας, αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο. Η ομάδα των γηραιότερων αστέρων αποκαλείται «Πληθυσμός αστέρων τύπου ΙΙ».

Παρατηρούμε λοιπόν ότι οι δύο πληθυσμοί αστέρων διαφέρουν μεταξύ τους σε ηλικία και χημική σύσταση. Απαντώνται σε διαφορετικές περιοχές του Γαλαξία.

ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ

Όπως είδαμε, οι αστέρες κατά τη διάρκεια της ζωής τους περνούν περιόδους αργών μεταβολών, αλλά και περιόδους που χαρακτηρίζονται από γρήγορες και εντυπωσιακές μεταβολές. Στις περιόδους ηρεμίας εμφανίζονται ως κανονικοί αστέρες, ενώ στις περιόδους έντονων μεταβολών ως μεταβλητοί αστέρες.

Οι μεταβλητοί αστέρες διακρίνονται σε φυσικούς μεταβλητούς και σε εκλειπτικούς μεταβλητούς. Στους φυσικούς μεταβλητούς η μεταβολή της λαμπρότητας οφείλεται σε φυσικά αίτια. Στους εκλειπτικούς μεταβλητούς η παρατηρούμενη μεταβολή της λαμπρότητας οφείλεται σε φαινόμενα έκλειψης του ενός αστέρα από έναν άλλο με τον οποίο αποτελούν μαζί ένα ζεύγος αστέρων.

Οι φυσικοί μεταβλητοί διακρίνονται: α) Σε παλλόμενους μεταβλητούς, που η μεταβολή της λαμπρότητας τους οφείλεται σε περιοδικές αναπάλσεις (συστολή και διαστολή) της ατμόσφαιράς τους. β) Σε εκρηκτικούς μεταβλητούς, που χαρακτηρίζονται από απότομες και βίαιες μεταβολές.

Οι πιο σημαντικοί μεταβλητοί αστέρες της πρώτης κατηγορίας είναι οι Κηφείδες, που συμπληρώνουν τη μεταβολή της λαμπρότητάς τους σε μερικές ώρες ή μέρες. Η μεταβολή αυτή δείχνει μεγάλη κανονικότητα και η περίοδος της σχετίζεται με το απόλυτο μέγεθος τους (εικ. 5.25).

Στην κατηγορία των εκρηκτικών μεταβλητών ανήκουν αστέρες που παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον.

Οι αξιοσημείωτες μεταβολές φωτός.

Οι αξιοσημείωτες μεταβολές φωτός.
Σχήμα 5.26: Οι αξιοσημείωτες μεταβολές φωτός. Άλλοτε χάνονται εντελώς και άλλοτε γίνονται εμφανείς. Φωτογραφίες του ίδιου αστρικού πεδίου που έχουν ληφθεί σε διαφορετικούς χρόνους.

Ο υπερκαινοφανής 1987Α.
Σχήμα 5.27: Ο υπερκαινοφανής 1987Α.

Κατά την έκρηξη των υπερκαινοφανών αστέρων τα χημικά στοιχεία που είχαν σχηματιστεί από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα τους εκτοξεύονται στο διάστημα. Εμπλουτίζουν με τον τρόπο αυτό τη μεσοαστρική ύλη με άτομα χημικών στοιχείων κάθε είδους. Από την εμπλουτισμένη μεσοαστρική ύλη δημιουργούνται νέοι αστέρες και πλανητικά συστήματα που έχουν πιο σύνθετη χημική σύσταση από τα παλαιότερα. Τα χημικά στοιχεία που συναντάμε σήμερα στη Γη γεννήθηκαν στον πυρήνα κάποιου αστέρα που εξερράγη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.


Ότι απέμεινε από την έκρηξη του υπερκαινοφανούς αστέρα SN1987A. Απόσταση 170.000 ε φ.
Σχήμα 5.28: Ότι απέμεινε από την έκρηξη του υπερκαινοφανούς αστέρα SN1987A. Απόσταση 170.000 ε φ.

Τέτοιοι είναι οι καινοφανείς αστέρες ή novae. Οι αστέρες αυτοί, ενώ είναι πολύ αμυδροί, μέσα σε λίγες ώρες ή ημέρες γίνονται περίπου 105 φορές φωτεινότεροι, με αποτέλεσμα να φαίνονται με γυμνό μάτι ως αστέρες πρώτου μεγέθους. Πιστεύεται ότι αυτό συμβαίνει, επειδή γίνονται εκρήξεις στις επιφανειακές στιβάδες του αστέρα. Αν η φωτεινότητα τους γίνει 108 φορές μεγαλύτερη, τότε φαίνονται και την ημέρα. Αυτοί είναι οι υπερκαινοφανείς ή supernovae. Και στις δύο περιπτώσεις έχουμε έκρηξη των αστέρων και διαστολή της θερμής ύλης τους. Η δεύτερη βέβαια περίπτωση αναφέρεται σε φαινόμενα ασύγκριτα μεγαλύτερης κλίμακας.

1970. Η πρώτη πηγή ακτίνων Χ που αποδείχτηκε ότι οφείλεται στο φαινόμενο που περιγράφαμε ονομάστηκε Κύκνος Χ-1. Η Κύκνος Χ-1 προέρχεται από ένα ζεύγος αστέρων που αποτελείται από μια μαύρη τρύπα και τον υπεργίγαντα HDE 226868.

Β) Περίπτωση παρατήρησης εκτροπής του φωτός, όταν διέρχεται κοντά από μια μαύρη τρύπα: Το φαινόμενο αυτό προβλέπεται από τη Γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Καθώς οι ακτίνες του φωτός πλησιάζουν τη μαύρη τρύπα, καμπυλώνονται λόγω του ισχυρού βαρυτικού της πεδίου. Το αποτέλεσμα είναι ότι ο επίγειος παρατηρητής βλέπει δύο εικόνες του αστέρα. Η μαύρη τρύπα λειτουργεί σαν ένας βαρυτικός φακός.

εικόνα

Η ιστορία του υπερκαινοφανούς SN1987 Α

Οι πρώτοι υπερκαινοφανείς αστέρες παρατηρήθηκαν από τη Γη το 1054 και το 1572. Ήταν ένας υπερκαινοφανής στο Νεφέλωμα του Καρκίνου και ο αστέρας του Tycho Brahe, αντίστοιχα. Τα υπολείμματα των εκρήξεων αυτών είναι και σήμερα ορατά σαν διαστελλόμενα μεσοαστρικά νέφη. Η έκρηξη στο νεφέλωμα του Καρκίνου έγινε 6.500 χρόνια πριν την παρατήρησή της. Δηλαδή τόσα χρόνια, όσα απαιτήθηκαν για να ταξιδέψει το φως του αστέρα μέχρι τη Γη. Ο υπερκαινοφανής αυτός ήταν τόσο λαμπρός, που ακόμα και την ημέρα ήταν ορατός.

Η παρατήρηση υπερκαινοφανών είναι ένα σπάνιο φαινόμενο για το Γαλαξία μας και τους γειτονικούς του γαλαξίες. Το 1987 παρατηρήθηκε μια τέτοιου τύπου έκρηξη στο συνοδό του δικού μας γαλαξία, το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, που απέχει από τη Γη 160.000 έτη φωτός. Η ανακάλυψη αυτή έγινε από τον Καναδό αστρονόμο lan Shelton. Ο αστέρας που εξερράγη ήταν ένας ήδη γνωστός -καταγεγραμμένος- αστέρας 20 ηλιακών μαζών. Μετά την έκρηξη του ονομάστηκε SN1987A. Το φαινόμενο μέγεθος του αστέρα, πριν την έκρηξή του, είχε την τιμή 12 και κατά τη διάρκεια του φαινομένου έγινε 3, δηλαδή η φαινόμενη λαμπρότητά του αυξήθηκε κατά ένα συντελεστή 4.000!


Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι θα έπρεπε να υπήρχε και σημαντική ροή νετρίνων, πριν από την παρατήρηση, προερχόμενη από την έκρηξη του αστέρα. Πραγματικά, οι ανιχνευτές νετρίνων στην Ιαπωνία και την Αμερική επιβεβαίωσαν ότι 3 ώρες πριν από την καταγραφή του φαινομένου επισημάνθηκε ασυνήθιστα μεγάλος αριθμός νετρίνων. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαίωσαν τις θεωρίες για αυτού του τύπου τις εκρήξεις, αλλά και το γεγονός ότι τα νετρίνα κινούνται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός και εύκολα διαπερνούν τα στερεά σώματα. Η Ιαπωνία και η Αμερική βρίσκονται στο βόρειο ημισφαίριο, ενώ το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου στο νότιο. Αυτό σημαίνει ότι τα νετρίνα ανιχνεύτηκαν. Αφού προηγουμένως διαπέρασαν τη Γη!


Πώς παρατηρούμε τις μαύρες τρύπες;

Ξέρουμε ότι οι μαύρες τρύπες δεν επιτρέπουν στο φως να ξεφύγει από αυτές. Ίσως, εύλογα κάποιος σκεφτεί ότι δεν μπορούμε να τις ανιχνεύσουμε. Η ανίχνευσή τους είναι ωστόσο δυνατή με διάφορους έμμεσους τρόπους στις εξής περιπτώσεις:

Α) Περίπτωση που η μαύρη τρύπα αποτελεί τμήμα διπλού αστέρα: Τότε θερμό υλικό από τον άλλο αστέρα του ζεύγους έλκεται από τη μαύρη τρύπα και απορροφάται από αυτήν. Κατά την κίνησή τους προς τη μαύρη τρύπα τα σωματίδια του υλικού αποκτούν πολύ μεγάλες επιταχύνσεις, με αποτέλεσμα να εκπέμπουν ακτίνες Χ. Τέτοιου είδους πηγές ακτινών Χ έχουν προσδιοριστεί από. το δορυφόρο Uhuru ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του


Πάλσαρς

Τι απέμεινε όμως μετά από την ισχυρή έκρηξη του SN1987A;
Γνωρίζουμε ήδη ότι, ανάλογα με τη μάζα του αρχικού αστέρα, το υπόλειμμα θα είναι είτε μία μαύρη τρύπα είτε ένας αστέρας νετρονίων.
Το δεύτερο ενδεχόμενο συνέβη και στην περίπτωση του SN1987A. Ο πυρήνας του κατάρρευσε ταχύτατα και μετατράπηκε σε αστέρα νετρονίων.
Ένας αστέρας νετρονίων διαθέτει τρία πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά:
α) Περιστρέφεται γύρω από κάποιον άξονά του. Αυτό οφείλεται στη διατήρηση της στροφορμής που είχε ο αστέρας από τον οποίο προέκυψε.
β) Έχει ισχυρότατο μαγνητικό πεδίο.
γ) Τα ηλεκτρόνια που είναι παγιδευμένα στο μαγνητικό του πεδίο εκπέμπουν ραδιοκύματα.
Έτσι ένας αστέρας νετρονίων εκπέμπει ραδιοκύματα, τα οποία, λόγω της περιστροφής του, ανιχνεύονται με τη μορφή ραδιοπαλμών. Κάθε παρόμοιου τύπου πηγή περιοδικών παλμών ακτινοβολίας ονομάζεται πάλσαρ (pulsar).
Ένας επίγειος παρατηρητής που βρίσκεται στην ευθεία της ακτινοβολίας που εκπέμπει ένας πάλσαρ λαμβάνει παλμούς. Η ένταση των παλμών μεταβάλλεται περιοδικά, καθώς ο πάλσαρ περιστρέφεται. Τον Οκτώβριο του 1968 η θεωρία αυτή επιβεβαιώθηκε, καθώς παρατηρήθηκε για πρώτη φορά ένας pulsar στο νεφέλωμα του Καρκίνου.

5.5 ΑΣΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ


Ένα αστρικό σύστημα αποτελείται από δύο ή περισσότερους αστέρες που συνδέονται μεταξύ τους με δυνάμεις βαρύτητας. Τέτοια συστήματα είναι οι διπλοί αστέρες και τα αστρικά σμήνη.

Οι διπλοί αστέρες με γυμνό μάτι ή με ένα μικρό τηλεσκόπιο φαίνονται σαν ένας αστέρας. Με μεγαλύτερο τηλεσκόπιο είναι δυνατό να διακρίνουμε και τους δύο αστέρες του συστήματος.

Ένας διπλός αστέρας μπορεί να είναι ένα καθαρά γεωμετρικό φαινόμενο, που οφείλεται στο ότι οι διευθύνσεις παρατήρησης των δύο αστέρων από τη Γη τυχαίνει να σχηματίζουν πάρα πολύ μικρή γωνία μεταξύ τους. Τότε οι δύο αστέρες προβάλλονται ο ένας πολύ κοντά στον άλλο πάνω στην ουράνια σφαίρα. Έτσι μας δημιουργείται η ψευδαίσθηση ότι η απόστασή τους είναι πολύ μικρή, ενώ στην πραγματικότητα είναι πολύ μεγάλη. Λέμε τότε ότι πρόκειται για ένα οπτικό ζεύγος, μία περίπτωση χωρίς ιδιαίτερη φυσική σημασία.


Αντίθετα, τα φυσικά ζεύγη αποτελούν ένα σύστημα δύο αστέρων που συνδέονται με αμοιβαίες ελκτικές δυνάμεις και υπακούουν  στους νόμους της Μηχανικής.
Μπορούμε επίσης να έχουμε τρεις, τέσσερις ή και περισσότερους αστέρες που αποτελούν σύστημα.
Υπάρχουν συστήματα που αποτελούνται από μερικές εκατοντάδες μέχρι και εκατομμύρια αστέρες. Αυτά γενικά ονομάζονται αστρικά σμήνη, τα οποία στο δικό μας τουλάχιστον Γαλαξία διακρίνονται σε ανοιχτά και σε σφαιρωτά, ανάλογα με τα φυσικά τους χαρακτηριστικά.
Τα ανοιχτά σμήνη είναι χαλαρές συγκεντρώσεις αστέρων με ακανόνιστο σχήμα και ο αριθμός των αστέρων κυμαίνεται από 100-2.000 περίπου. Τα σφαιρωτά σμήνη, αντίθετα, είναι πυκνές συγκεντρώσεις αστέρων που παρουσιάζουν σφαιρική συμμετρία και περιλαμβάνουν εκατοντάδες χιλιάδες μέλη. Η συγκέντρωση των αστέρων στα σφαιρωτά σμήνη είναι τόσο μεγάλη, ώστε το κέντρο τους φαίνεται συμπαγές.
Τα σμήνη διαλύονται σταδιακά, λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με το υπόλοιπο μέρος του γαλαξία που τα περιβάλλει.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη σμηνών που ανήκουν σε άλλους γαλαξίες. Με τη σύγκριση των χαρακτηριστικών, όπου βέβαια αυτό είναι δυνατό, βγαίνουν πολύ σημαντικά συμπεράσματα για τον τρόπο δημιουργίας των ίδιων των γαλαξιών και για τη διαδικασία της εξέλιξης τους.
Τα πιο γνωστά ανοιχτά σμήνη είναι οι Πλειάδες (Πούλια) και οι Υάδες. Από τα σφαιρωτά αναφέρουμε τα σμήνη του Ηρακλή και του Κενταύρου.

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ
  • Τα συμπλέγματα των αστέρων που παρατηρούνται στον ουρανό σχηματίζουν συγκεκριμένα σχήματα που δημιουργούνται με τη βοήθεια της φαντασίας μας και ονομάζονται αστερισμοί.
  • Η φωτεινότητα ενός αστέρα είναι η συνολική ενέργεια που εκπέμπει στη μονάδα του χρόνου. Το απόλυτο μέγεθος ενός αστέρα είναι το μέτρο της ενέργειας που φτάνει στη Γη, αν αυτός τοποθετηθεί σε απόσταση 10 pc. Άλλα φυσικά χαρακτηριστικά των αστέρων είναι η επιφανειακή τους θερμοκρασία, το χρώμα και το φάσμα τους.
  • Σύμφωνα με τη μορφή του φάσματος της ακτινοβολίας τους, οι αστέρες κατατάσσονται σε διάφορους φασματικούς τύπους.
  • Το διάγραμμα της αστρικής λαμπρότητας σε σχέση με τους φασματικούς τύπους (ή τη θερμοκρασία) ονομάζεται διάγραμμα H-R και είναι αυτό που έβαλε τα θεμέλια στη σύγχρονη Αστροφυσική. Στο διάγραμμα αυτό εντοπίζουμε τέσσερις περιοχές συγκέντρωσης αστέρων, την Κύρια Ακολουθία, την περιοχή των γιγάντων, των υπεργιγάντων και των λευκών νάνων. Το 90% των αστέρων ανήκει στην Κύρια Ακολουθία.
  • Ένας αστέρας γεννιέται από τη βαρυτική κατάρρευση μεσοαστρικών νεφών. Όταν στο εσωτερικό των αστέρων αρχίσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, τότε αρχίζει η εξέλιξη τους. Με τον όρο εξέλιξη εννοούμε τις μεταβολές στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στον πυρήνα του αστέρα, που έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή των φυσικών του χαρακτηριστικών. Καθώς εξελίσσεται ο αστέρας, αλλάζει σταδιακά θέση πάνω στο διάγραμμα H-R.
  • Στα τελευταία στάδια της ζωής του ένας αστέρας, ανάλογα με τη μάζα του, μετατρέπεται σε μικρό χρονικό διάστημα και με εκρηκτικό τρόπο σε λευκό νάνο, σε αστέρα νετρονίων ή σε μελανή οπή.
  • Μία πολύ σημαντική κατηγορία αστέρων είναι οι μεταβλητοί, οι οποίοι υφίστανται περιοδικές ή εκρηκτικές μεταβολές στα φυσικά τους χαρακτηριστικά. Στους εκρηκτικούς μεταβλητούς ανήκουν οι καινοφανείς και οι υπερκαινοφανείς αστέρες.
  • Πολλοί αστέρες σχηματίζουν ομάδες που αλληλεπιδρούν βαρυτικά. Τέτοιες ομάδες είναι τα αστρικά σμήνη, που διακρίνονται σε ανοικτά και σε σφαιρωτά. Η μελέτη των σμηνών παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, γιατί προκύπτουν σημαντικά συμπεράσματα για τον τρόπο δημιουργίας των γαλαξιών.

ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ....
ΠΗΓΗ: Στοιχεία Αστρονομίας και Διαστημικής - Βιβλίο Μαθητή
ebooks.edu.g