ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ

Τα σφαιρωτά σμήνη περιέχουν εκατοντάδες χιλιάδες αστέρια στοιβαγμένα σε χώρο περίπου150 έτη φωτός. Δηλαδή σαν να είχαμε ανάμεσα στην ήλιο και τον εγγύτερο του Κενταύρου χιλιάδες αστέρια! Σε όλα τα σφαιρωτά σμήνη παρατηρούμε 2 πληθυσμούς αστεριών. Τα αστέρια του population 1 (P1) έχουν παρόμοια αναλογία χημικών στοιχείων με τα αστέρια της γαλαξιακής άλως. Είναι σχετικά πλούσια σε Οξυγόνο και Άνθρακα, αλλά φτωχά σε Άζωτο. Τα αστέρια του population 2 (P2) είναι πιο φτωχά σε Οξυγόνο και Άνθρακα, και πιο πλούσια σε Άζωτο. Επίσης τα αστέρια του πληθυσμού P2 παρουσιάζουν διαφορές στην αναλογία των χημικών στοιχείων Ήλιο, Αλουμίνιο, Μαγνήσιο και Νάτριο σε σχέση με τα αστέρια του πληθυσμού P1. Στους 2 πληθυσμούς το σύνολο των 3 χημικών στοιχείων του κύκλου θερμοπυρηνικής σύντηξης CNO (Άνθρακας, Οξυγόνο και Άζωτο) είναι παρόμοιο. Όμως τα αστέρια που παρατηρούμε σήμερα στα σφαιρωτά σμήνη είναι μόνο μικρής μάζας, που μεταστοιχειώνουν το Υδρογόνο σε Ήλιο με την αλυσίδα πρωτονίου- πρωτονίου. Ουσιαστικά απουσιάζει ο κύκλος CNO, αυτός απαιτεί πολύ μεγαλύτερη θερμοκρασία του αστρικού πυρήνα. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει εμπλουτισμός των αστεριών από το αρχικό νεφέλωμα που δημιούργησε ένα σφαιρωτό σμήνος με τους 2 πληθυσμούς του. Οι εκρήξεις σουπερνόβα δεν μπορεί να δημιούργησαν τις διαφορές ανάμεσα στους 2 πληθυσμούς. Παρατηρούμε την ίδια αναλογία Σίδηρο/ Υδρογόνο στους 2 πληθυσμούς, που παρουσιάζουν και ελάχιστη διαφορά ηλικίας (μερικά εκατομμύρια έτη). Ούτε η εξέλιξη των μεσαίας μάζας αστεριών στον ασυμπτωτικό κλάδο, που σημαίνει εμπλουτισμό της μεσοαστρικής ύλης σε στοιχεία CNO, δεν λύνει το πρόβλημα των 2 πληθυσμών. Απαιτούνται 30 εκατομμύρια έτη για αυτή την αστρική εξέλιξη, χρόνος πολύ μεγαλύτερος από την διαφορά ηλικίας των 2 πληθυσμών. Μία λύση μπορούν να προσφέρουν τα αστέρια πάρα πολύ μεγάλης μάζας (Extreme Massive Stars, EMS), με 500- 1000 ηλιακές μάζες, που είναι αμφίβολο αν υπάρχουν. Σε αυτά (πάντα θεωρητικά) ακολουθούν τον κύκλο CNO θερμοπυρηνικής σύντηξης οι αλυσίδες σύντηξης Ne-Na και Mg-Al. Η μεγάλη απώλεια μάζας σε αυτές τις φάσεις αστικής εξέλιξης μπορεί να εμπλούτισε το αέριο στο νεφέλωμα ενός σφαιρωτού σμήνους σε λίγα εκατομμύρια έτη, ώστε να δημιουργηθεί ο δεύτερος αστρικός πληθυσμός. Το μόνο αστέρι με τεράστια μάζα που γνωρίζουμε είναι το R136a1 στο μεγάλο Μαγγελανικό νέφος. Στις άλλες περιπτώσεις τα υποτιθέμενα αστέρια τεράστιας μάζας αναλύθηκαν τελικά από τα τηλεσκόπιά μας σε πολλαπλά αστρικά συστήματα. Σε τέτοια περιβάλλοντα μικρής μεταλλικότητας ευνοείται η δημιουργία αστεριών με τεράστια μάζα.

Η βάζουμε το smart eye

Οι γαλαξίες χαμηλής επιφανειακής λαμπρότητας (Low Surface Brightness Galaxies) αποτελούνται με πάνω από 99% σκοτεινή ύλη. Έτσι είναι πολύ διάχυτοι και δύσκολο να εντοπιστούν. Σε έναν τέτοιο γαλαξία, τον CDG-2 που το φως του χρειάζεται 244 εκατομμύρια έτη φωτός να φτάσει σε εμάς, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν 4 σφαιρωτά σμήνη σε μια περιοχή μόλις 4000 ετών φωτός. Οι πιθανότητες να πρόκειται για τυχαία συνάντηση των 4 σφαιρωτών είναι 1/67.000. Έτσι το πιο λογικό είναι να βρίσκονται στο βαρυτικό πεδίο σκοτεινής ύλης. Το φως που εκπέμπει αυτή η περιοχή αναλογεί σε μόλις 6 εκατομμύρια ηλιακές λαμπρότητες, με την μάζα της βαρυονικής (ορατής) ύλης να φτάνει τις 10 εκατομμύρια ηλιακές. Σχεδόν το 1/3 της εκπομπής του φωτός της περιοχής προέρχεται από τα 4 σφαιρωτά σμήνη. Η σκοτεινή ύλη του γαλαξία εκτιμάται στις 20 δις ηλιακές μάζες. Αυτός ο <σκοτεινός> γαλαξίας έχει το ρεκόρ με αναλογία σκοτεινής ύλης 99,94%. Να θυμίσουμε ότι η αναλογία σκοτεινής/ βαρυονικής ύλης στο σύμπαν είναι περίπου 5/1 (85% σκοτεινή ύλη). Η δημιουργία <σκοτεινών> γαλαξιών έχει να κάνει μάλλον με την <απογύμνωση> από βαρυονική ύλη αυτών των γαλαξιών σε διαδικασίες γαλαξιακών βαρυτικών αλληλεπιδράσεων.

Μετά το <ταξίδι του ήλιου> γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας, που μπορείτε να γνωρίσετε μέσα από το ομώνυμο βιβλίο μου, οι αστρονόμοι έχουν ενδείξεις ότι ο ήλιος δημιουργήθηκε πιο εσωτερικά στον Γαλαξία και μετανάστευσε στην σημερινή του τροχιά. Σε μια επισκόπηση 6600 αστεριών <αδελφών του ήλιου> με παρόμοια χημική σύσταση, φασματικό τύπο και επιφανειακή βαρύτητα, τα περισσότερα τέτοια αστέρια ηλικίας 4- 6 δις ετών βρίσκονται 10.000 έτη φωτός πιο εσωτερικά στον Γαλαξία από τον ήλιο μας. Αυτό αποτελεί ένδειξη μετανάστευσης αστεριών προς το εξωτερικό του Γαλαξία, πιθανότατα πριν ολοκληρωθεί η κεντρική ράβδος του, πριν από 4 δις έτη περίπου. Η τελευταία ασκεί βαρυτική επίδραση που δεν θα επέτρεπε σήμερα να γίνει μια τέτοια μετανάστευση, όπως είναι πιθανό να συνέβη με τον ήλιο μας στην νεαρή του ηλικία.

Είναι γνωστό σε όλους μας ότι έχουμε παρατηρήσει 3 αστεροειδείς με προέλευση από άλλα πλανητικά συστήματα να επισκέπτονται το δικό μας. Ο τελευταίος από αυτούς, ο 3I/ATLAS, είχε ως χαρακτηριστικό την πολύ μεγάλη ταχύτητα και τον μεγάλο εμπλουτισμό σε διοξείδιο του Άνθρακα σχετικά με τους δικούς μας αστεροειδείς. Παρουσιάζει 8 φορές μεγαλύτερη συγκέντρωση CO2 από αυτή του νερού (πάντα με την μορφή πάγου). Όμως και το δικό μας ηλιακό σύστημα συμμετέχει στην ανταλλαγή ουράνιων σωμάτων. Ο κομήτης του Halley με περίοδο εμφάνισης κοντά στη Γη τα 73 έτη, έχει εκκεντρότητα τροχιάς 0,97, ελάχιστα λιγότερο από υπερβολική τροχιά (e>1), που θα τον απομάκρυνε για πάντα από το ηλιακό μας σύστημα. Ο κομήτης C/1980 E1 (Bowell) μετά από κοντινό πέρασμα στον Δία απέκτησε εκκεντρότητα e=1, 0577, που σημαίνει ότι πλέον έχει υπερβολική τροχιά και μας εγκαταλείπει για πάντα. Ίσως βρεθεί κάποτε σε άλλο ηλιακό σύστημα. Αν αναλογιστούμε ότι το κοντινότερο αστέρι μετά τον ήλιο απέχει 280.000 φορές όσο ο ήλιος από τη Γη, καταλαβαίνουμε ότι είναι εξαιρετικά ελάχιστες οι πιθανότητες ένα ουράνιο σώμα που διαφεύγει από ένα πλανητικό σύστημα να μπαίνει σε ένα άλλο. Άρα πρέπει να υπάρχει ένα σημαντικό πλήθος <ορφανών> αντικειμένων στον μεσοαστρικό χώρο, αφού τα τελευταία έτη γνωρίσαμε ήδη 4 τέτοια αντικείμενα.

Στον Κηφέα και σε απόσταση 1000 έτη φωτός οι αστρονόμοι ανακάλυψαν τον μεγαλύτερο πρωτοπλανητικό δίσκο (IRAS23077+6707) που γνωρίζουμε, με έκταση 4300 αστρονομικές μονάδες, δηλαδή 40 φορές το ηλιακό μας σύστημα ως την ζώνη του Καίπερ. Στην μέση του διακρίνεται μια μαύρη περιοχή με πολύ σκόνη, μιας και τον παρατηρούμε στην κόψη του. Ο πρωτοπλανητικός δίσκος εμφανίζει ασυμμετρία, με 2 νήματα να εκτείνονται από το βόρειο άκρο του. Απλά να θυμίσουμε ότι η εικόνα στο ορατό φως επηρεάζεται έντονα από τις συγκεντρώσεις σκόνης. Το νεαρό αστέρι του έχει μάζα μερικές φορές αυτή του ηλίου και ηλικία κάτω από 10 εκατομμύρια έτη. Πρόκειται για ένα αντικείμενο Herbig Ae/Be. Η μάζα του πρωτοπλανητικού δίσκου εκτιμάται σε 10 με 30 φορές αυτή του Δία. Οι εικόνες στο υπέρυθρο μας βοηθάνε να παρατηρήσουμε τους στροβιλισμούς και τις ροές αερίων μέσα στον δίσκο.

Στο νησί μας έρχονται αρκετά σχολεία για σχολικό τουρισμό. Εμείς ως σύλλογος αστρονομίας εμπλουτίζουμε το πρόγραμμά τους με βραδιές αστροπαρατήρησης. Τα παιδιά από τα σχολεία που ήταν τυχερά και βρέθηκαν στο νησί ημέρες που είχε καλό καιρό ενθουσιάστηκαν από αυτή την δραστηριότητα. Η χαρά μας να βλέπουμε παιδιά που τους ενδιαφέρει η αστρονομία.

Με τα τηλεσκόπια ALMA χαρτογραφήθηκε η κεντρική μοριακή ζώνη (CMZ, central molecular zone) που εκτείνεται για 650 έτη φωτός γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα SgrA*. Η έκτασή της στον ουρανό αναλογεί σε 3 φορές αυτή της πανσέληνου. Η κεντρική μοριακή ζώνη είναι μέρος ενός μεγαλύτερου συμπλέγματος νεφελωμάτων με μάζα μερικές δεκάδες εκατομμύρια ηλιακές. Έτσι ξεπερνάει κατά πολύ την μάζα της κεντρικής μαύρης τρύπας (περίπου 4 εκατομμύρια ηλιακές). Το βασικό συστατικό της CMZ είναι το ψυχρό μοριακό αέριο (βασικά Υδρογόνο) με θερμοκρασία 10 Κ. Έχει πλούσια χημεία με οργανικά μόρια όπως Μεθανόλη, Ακετόνη και Αιθανόλη. Το εσωτερικό της περιβάλλον είναι πολύ βίαιο, με έντονη αστρογέννηση και πολλές εκρήξεις σουπερνόβα από αστέρια μεγάλης μάζας. Η μελέτη της εσωτερικής περιοχής είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τους αστρονόμους, επειδή αυτές οι συνθήκες μοιάζουν με ότι επικρατούσε στο νεαρό σύμπαν, μόλις άρχισαν να δημιουργούνται γαλαξίες.

Ο λευκός νάνος RXJ0528+2838 μοιάζει οπτικά με υπερμεγέθη κομήτη, επειδή έχει αναπτύξει ένα κρουστικό μέτωπο με την μεσοαστρική ύλη! Αυτό τροφοδοτείται από μια ανεξήγητη απώλεια ύλης του λευκού νάνου. Ο λευκός νάνος έχει έναν συνοδό αστέρα κυρίας ακολουθίας με μάζα παρόμοια με αυτή του ήλιου μας. Αυτό σημαίνει ότι προέρχεται από αστέρι μεγαλύτερης μάζας από 1 ηλιακή. Κανονικά θα έπρεπε να παρατηρούμε έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από τον λευκό νάνο, από το υλικό του συνοδού του. Το μέγεθος της <κόμης> που έχει αναπτυχθεί δείχνει ότι αυτή η εκροή ύλης συμβαίνει τουλάχιστον για 1000 έτη. Μια πιθανή αιτία είναι η ανάπτυξη ισχυρών μαγνητικών πεδίων που δεν επιτρέπουν την ανάπτυξη του δίσκου προσαύξησης, με αποτέλεσμα ένα σημαντικό μέρος από το υλικό που συσσωρεύει ο λευκός νάνος από τον συνοδό του να διαφεύγει από το σύστημα.

Μία από τις σημαντικές ανακαλύψεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb είναι οι μικρές κόκκινες κουκίδες (LRD, little red dots)στο αρχέγονο σύμπαν. Παρατηρούνται σε ηλικία σύμπαντος από 600 εκατομμύρια ως 1,6 δισεκατομμύρια έτη. Η ερυθρολίσθηση έφερε το φως αυτών των αντικειμένων στα όρια της δυνατότητας παρατήρησης του τηλεσκοπίου στο υπέρυθρο. Η μεγάλη τους μάζα και το μικρό μέγεθος παραπέμπουν σε κεντρική μαύρη τρύπα σε ενεργό γαλαξία (Κβάζαρ). Το πλάτος των φασματικών γραμμών στις LRD δείχνει ιονισμένο Υδρογόνο με μεγάλη ταχύτητα, που παραπέμπει σε πίδακες ενεργού γαλαξιακού πυρήνα (ANG). Η απουσία παρατήρησης εκπομπής ραδιοκυμάτων και ακτινών Χ που ολοκληρώνουν την εικόνα ενός AGN μάλλον οφείλεται σε ένα πυκνό κουκούλι ύλης γύρω από αυτά τα αντικείμενα.

Σε πολλές σουπερνόβα κατάρρευσης αστρικού πυρήνα οι αστρονόμοι δυσκολεύονται να εντοπίσουν τον προγεννήτορα αστέρα. Ενώ οι ερυθροί υπεργίγαντες σαν τον Μπετελγκέζ που θα καταλήξουν σε εκρήξεις σουπερνόβα λάμπουν εκατοντάδες χιλιάδες φορές περισσότερο από τον ήλιο μας, στις ανασκοπήσεις των περιοχών όπου παρατηρήθηκαν σουπερνόβα πολλές φορές δεν εντοπίζονται εύκολα. Το πρόβλημα είναι ότι περιβάλλονται από ένα κουκούλι σκόνης, κάτι που είδαμε να συμβαίνει στον Μπετελγκέζ πριν από 6 χρόνια. Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb <βλέπει> στις υπέρυθρες, άρα σε μεγάλο βαθμό μέσα από την σκόνη. Στις εικόνες του για την περιοχή της έκρηξης SN 2025pht στον γαλαξία NGC 1637 οι αστρονόμοι εντόπισαν το αστέρι που τελείωσε την ζωή του με αυτή την έκρηξη. Είχε 15 ηλιακές μάζες και 100.000 φορές την λαμπρότητα του ηλίου. Στο ορατό φως ήταν 100 φορές πιο αμυδρός, άρα δεν ξεχώριζε στο υπόβαθρο του γαλαξία του. Άλλο ένα παράδειγμα για την μεγάλη χρησιμότητα των παρατηρήσεων σε διάφορα μήκη κύματος.

Ο εξωπλανήτης PSR J2322-2650b είναι ένας αέριος γίγαντας με την μάζα του Δία και περιφέρεται γύρω από το αστέρι του κάθε 8 περίπου ώρες, σε απόσταση μόλις 1,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Το αστέρι του είναι πλέον ένας αστέρας νετρονίων με μάζα 2 ηλιακές, με μέγεθος μόλις 20 χιλιόμετρα. Οι ισχυρές παλιρροιακές δυνάμεις του αστέρα νετρονίων παραμόρφωσαν τον πλανήτη με αποτέλεσμα να έχει σχήμα αυγού. Η επιφανειακή του θερμοκρασία ξεπερνάει τους 1700 Κ στην πλευρά προς τον αστέρα νετρονίων (ημέρα) και φτάνει τους 400 Κ στην πλευρά της νύχτας (σύγχρονη περιστροφή). Μάλλον πρόκειται για ένα ιδιαίτερο φαινόμενο αστέρα νετρονίων μαύρη χήρα. Συνήθως σε αυτά τα αντικείμενα ο αστέρας νετρονίων απορροφάει την ύλη ενός συνοδού αστέρα μικρής μάζας, αλλά εδώ φαίνεται ότι καταπίνει έναν αέριο πλανήτη.

Ο νάνος γαλαξίας Cloud-9 σε απόσταση 14 εκατομμύρια έτη φωτός είναι ένα αντικείμενο τύπου RELHIC (Reionization- limited HI cloyd). Πρόκειται για νάνο γαλαξία με βασικό στοιχείο το ουδέτερο Υδρογόνο και χαρακτηριστικό την απουσία... αστεριών. Το αέριο δεν συμπυκνώθηκε αρκετά ώστε να δημιουργηθούν αστέρια λόγω βαρυτικής κατάρρευσης τμημάτων του. Αυτός ο ιδιαίτερος νάνος γαλαξίας διατηρεί τη συνοχή του λόγω της σκοτεινής ύλης. Η μάζα του είναι 1 εκατομμύριο ηλιακές και έχει διάμετρο 4900 έτη φωτός. Συγκριτικά, το μεγάλο σφαιρωτό σμήνος του Γαλαξία μας Ω Κενταύρου, απομεινάρι πυρήνα νάνου γαλαξία με παρόμοια μάζα, έχει διάμετρο 150 έτη φωτός.

Όταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία <καταπίνει> ένα αστέρι, η μισή μάζα του αστεριού εκτινάσσεται μακριά. Η άλλη μισή σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξησης γύρω από την μαύρη τρύπα. Αυτό το φαινόμενο εκπέμπει μια λάμψη στο ορατό φως. Αυτές οι λάμψεις δεν ταιριάζουν φασματοσκοπικά σε σουπερνόβα, κάτι που δεν υποστηρίζεται και από την εγγύτητα στα κέντρα των γαλαξιών τους όπου αυτές παρατηρούνται .Σε κάποιες περιπτώσεις έχει παρατηρηθεί μήνες, ακόμα και έτη αργότερα μια λάμψη στα ραδιοκύματα. Στη περίπτωση του at2018hyz η λάμψη στα ραδιοκύματα ήταν ιδιαίτερα έντονη. Πολλές προτάσεις για την εξήγηση των παραπάνω υπάρχον στο τραπέζι. Η επίδραση της γωνίας που παρατηρούμε ένα τέτοιο φαινόμενο, η ανομοιομορφία στην πυκνότητα της ύλης κοντά στην μαύρη τρύπα, ο καθυστερημένος σχηματισμός του δίσκου προσαύξησης είναι μερικές από αυτές.

Η μεγάλη μάζα του λευκού νάνου WD 0525+526 το έκανε υποψήφιο να έχει προέλευση την συγχώνευση 2 αστεριών και όχι την εξέλιξη από τον ασυμπτωτικό κλάδο. Στο φάσμα του των λευκών νάνων από συγχώνευση αστεριών υπάρχει μεγάλη αναλογία Άνθρακα και άλλων βαρύτερων χημικών στοιχείων. Στους <κανονικούς> λευκούς νάνους υπάρχει μια λεπτή ατμόσφαιρα από Υδρογόνο και Ήλιο. Μόνο αν προέρχεται από την συγχώνευση 2 αστεριών μπορεί ένας λευκός νάνος να έχει στην επιφάνειά του αρκετό υλικό που να προέρχεται από το εσωτερικό του. Η απουσία Πυριτίου δείχνει ότι δεν πρόκειται για υλικό από κάποιον πλανήτη του. Η σχετικά μικρή ποσότητα Άνθρακα για λευκό νάνο προερχόμενο από συγχώνευση αστεριών και η μεγάλη θερμοκρασία του WD 0525+526 δείχνουν ότι η συγχώνευση έγινε σχετικά πρόσφατα.