Ikk - 1/9/1997 4:42 am

Εδώ θα δούμε πώς γεννιώνται, πώς ζούν και πώς πεθαίνουν τα αστέρια:


Γέννηση / Παιδική ηλικία
------------------------
Λίγο μετά τη μεγάλη έκρηξη, τα ηλεκτρόνια ενώθηκαν με τα πρωτόνια σχηματίζοντας άτομα υδρογόνου. Λόγω της βαρυτικής έλξης, άρχισαν να δημιουργούνται διάφορες συγκεντρώσεις των ατόμων υδρογόνου. Επειδή η βαρύτητα είναι αμείλικτη (αν και η ασθενέστερη από όλες τις δυνάμεις της φύσης) σιγά σιγά το υδρογόνο συγκεντρωνόταν όλο και περισσότερο σε διάφορα σημεία δημιουργώντας έτσι τα πρώτα αστέρια. Η φάση αυτή διήρκεσε από 100.000 μέχρι 10.000.000 χρόνια, ανάλογα με το αστέρι.


Εφηβεία / Ωριμότητα
-------------------
Λόγω της τεράστιας πίεσης που δημιουργήθηκε σε κάθε άστρο εξαιτίας της βαρύτητας που ασκούσε η ίδια του η μάζα στον εαυτό της, σε μια κεντρική περιοχή στο εσωτερικό κάθε αστέρα (στον πυρήνα του) αναπτύχθηκε τεράστια θερμοκρασία. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να αρχίσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις: άτομα υδρογόνου ενώνονται μεταξύ τους (σύντηξη) δημιουργώντας άτομα ηλίου (2 πρωτόνια, 2 νετρόνια, 2 ηλεκτρόνια). Έτσι το υδρογόνο σιγά σιγά "καταναλώνεται" καθώς μετατρέπεται σε ήλιο.

Αυτές οι πυρηνικές αντιδράσεις όμως εκλύουν τεράστιο ποσό θερμότητας και ακτινοβολίας (είναι ακριβώς οι ίδιες αντιδράσεις που συμβαίνουν στις βόμβες υδρογόνου - οι οποίες αξίζει να πούμε ότι είναι πολλές φορές ισχυρότερες από τις ατομικές βόμβες: αρκεί να φανταστούμε ότι για να σκάσει η βόμβα υδρογόνου περιβάλεται από μια μικρή ατομική βόμβα, που σκάει πρώτη συμπιέζοντας το υδρογόνο ώστε να δημιουργήσει την κύρια έκρηξη της βόμβας υδρογόνου - δηλαδή, το "καψούλι" της βόμβας υδρογόνου είναι μια (μικρή έστω) ατομική βόμβα!). Μπορούμε δηλαδή αν θέλουμε να φανταστούμε το εσωτερικό ενός άστρου σαν μια συνεχώς εκρηγνυόμενη βόμβα υδρογόνου, κτηνώδους βέβαια ισχύος!

Η τεράστια θερμότητα και ακτινοβολία που εκλύεται από τις πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό του άστρου αντιδρά στη βαρυτική του κατάρευση, και έτσι το άστρο παραμένει σε μια κατάσταση ισορροπίας: Η βαρύτητα σπρώχνει προς τα μέσα, η ακτινοβολία αντιδρά ωθώντας προς τα έξω. Μέρος της ακτινοβολίας αυτής είναι και το φως των άστρων που βλέπουμε. Αυτή είναι η κύρια φάση της ζωής ενός άστρου και διαρκεί από 10.000.000 μέχρι 10.000.000.000 χρόνια.


Μέση ηλικία / Γηρατειά
----------------------
Αυτό συνεχίζεται μέχρι να "καταναλωθεί" όλο το υδρογόνο του πυρήνα, μέχρι να μετατραπεί δηλαδή ολόκληρο σε ήλιο. Τότε, αφού δεν γίνονται πλέον πυρηνικές αντιδράσεις, η βαρύτητα κερδίζει τη μάχη, και το αστέρι αρχίζει να συστέλλεται προς τα μέσα. Όχι για πολύ όμως: Η συστολή δημιουργεί πολύ μεγαλύτερη πίεση από ότι προηγουμένως, με αποτέλεσμα να αρχίσουν να ενώνονται τώρα με τη σειρά τους τα άτομα ηλίου, δημιουργώντας έτσι ακόμα άτομα άνθρακα. Λόγω των νέων πυρηνικών αντιδράσεων παράγεται πάλι θερμότητα και αντινοβολία, κι έτσι η βαρυτική κατάρευση ανακόπτεται ξανά. Αυτή η φάση διαρκεί περίπου από 1.000.000 μέχρι 10.000.000 χρόνια.

Το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά (με δημιουργία λόγω σύντηξης όλο και βαρύτερων στοιχείων, όπως νέον, οξυγόνο, μαγνήσιο, πυρίτιο κλπ), μέχρι να δημιουργηθούν στον πυρήνα του αστέρα τα ιδιαιτέρως σταθερά άτομα του σιδήρου. Τότε, έχουν τελειώσει όλα τα πυρηνικά "καύσιμα" του άστρου... και τότε...

Θάνατος ή Αθανασία
------------------
Τότε μπορούν να συμβούν διάφορα πράγματα, που εξαρτώνται από από το πόσο μεγάλο είναι το αστέρι (να πούμε εδώ ότι, παραδόξως, όσο πιο μεγάλο είναι ένα άστρο, τόσο πιο γρήγορα φτάνει σε αυτήν την σχεδόν τελική κατάσταση. Αυτό συμβαίνει διότι το μεγάλο άστρο δημιουργεί μεγάλη βαρυτική έλξη στον εαυτό του, εξαντλώντας έτσι γρήγορα τα καύσιμά του). Ανάλογα λοιπόν με τη μάζα του άστρου, μπορούν να συμβούν τα εξής,
α) Πολύ μεγάλη μάζα:
- "Έκρηξη nova/supernova": Συνήθως, αν ο αστέρας είναι πολύ μεγάλος, εκρήγνυται δημιουργώντας ένα nova ή supernova (καινοφανή ή υπερκαινοφανή αστέρα). Έτσι χάνει μεγάλο μέρος της αρχικής του μάζας, και το υπόλοιπο μέρος μπορεί να συνεχίσει την εξέλιξή του ανάλογα με τη μάζα που έχει απομείνει.

β) Πολύ μικρή μάζα:
- "Ερυθρός γίγαντας": Αν η μάζα του αστέρα είναι μικρότερη από 1,2 φορές τη μάζα του Ήλιου μας, ακολουθεί μια γρήγορη βαρυτική κατάρευση η οποία δημιουργεί μια "ήρεμη" έκρηξη: ο αστέρας "φουσκώνει" και γίνεται πολύ μεγάλος, παίρνοντας ταυτόχρονα χρώμα κόκκινο καθώς ψύχεται λόγω της διαστολής. Αυτό που απομένει στο εσωτερικό, δεν είναι ικανό πλέον να ακτινοβολεί.. είναι μια ψυχρή σκοτεινή μάζα που περιφέρεται στο διάστημα... ένας "καφέ νάνος".

γ) Ενδιάμεση μάζα:
- "Λευκός νάνος": Αν η μάζα του άστρου (ή αυτού που απέμεινε από έκρηξη nova) είναι από 1,2 μέχρι 2 φορές τη μάζα του Ήλιου, τότε η βαρυτική δύναμη καθώς δεν ανακόπτεται από πυρηνικές αντιδράσεις συμπιέζει πάρα πολύ το αστέρι, το οποίο συστέλλεται και μικραίνει. Η συμπίεση είναι τόσο μεγάλη που τα ηλεκτρόνια φεύγουν από τα άτομά τους, και οι πυρήνες βρίσκονται σε πολύ κοντινή απόσταση μεταξύ τους. Η πυκνότητα του άστρου είναι τότε τεράστια: μια δαχτυλήθρα από τη μάζα αυτού του αστεριού θα ζύγιζε από 1 μέχρι 100 τόνους! Το αστέρι λέμε τότε ότι είναι ένας λευκός νάνος.

- "Αστέρας νετρονίων": Ο λευκός νάνος συνεχίζει να συστέλλεται: αρχίζουν νέες πυρηνικές αντιδράσεις, άλλου είδους, που έχουν ως αποτέλεσμα την μετατροπή των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων σε νετρόνια. Έτσι, ολόκληρο το αστέρι γίνεται μια μάζα από νετρόνια. Η πυκνότητά του είναι ασύλληπτη: η δαχτυλήθρα που λέγαμε προηγουμένως, τώρα ζυγίζει 10.000.000 τόνους!!

- "Μαύρη τρύπα": Ο αστέρας νετρονίων συνεχίζει να καταρρέει! τίποτα δεν είναι ικανό να σταματήσει τη βαρύτητα που, αμείλικτη, συμπιέζει το άστρο μέχρι τα έσχατα όρια! Όλη η μάζα του αστεριού συγκεντρώνεται σε ένα σημείο, σε μια "μοναδικότητα" ή "ανωμαλία" όπως λέγεται πολλές φορές! (μη ρωτάτε και πολλά τώρα, φτάσαμε ήδη στα όρια της φυσικής!). Αυτή η "ανωμαλία" είναι μια περιοχή του χωροχρόνου με άπειρη πυκνότητα, άπειρη βαρύτητα, άπειρη καμπυλότητα, με την ύλη και το φως να μην υπάρχουν πλέον, με τους γνωστούς νόμους της φυσικής να σταματούν να ισχύουν. Η βαρύτητα είναι τόσο μεγάλη ώστε τίποτα, ούτε το ίδιο το φως, να μην είναι δυνατό να διαφύγει, αν βρίσκεται μέσα σε μια ορισμένη απόσταση από την "ανωμαλία". Η απόσταση αυτή λέγται "ακτίνα Schwarzchild". Ό,τι περάσει την ακτίνα Schwarzchild, δεν έχει ελπίδες να ξαναβγεί! Ούτε το φως! Γι' αυτό και το αστρικό αυτό αντικείμενο ονομάστηκε, πολύ πετυχημένα, μαύρη τρύπα.

Περισσότερα όμως για τις μαύρες τρύπες θα ακολουθήσουν σε άλλες συζητήσεις, φαντάζομαι!

Γιάννης Καλατζής