Οι πρώτες φωτογραφίες του James Webb

ΕΙΣΑΓΩΓΗ / ΠΕΡΙ ΤΟΥ JAMES WEBB. Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) ξεκίνησε το ταξίδι του στις 25/12/2021 (https://fkp2100.blogspot.com/2021/12/james-webb.html). Ένα τηλεσκόπιο από το οποίο, όπως έχουμε δει και σε παλαιότερες αναρτήσεις μας, υπάρχουν πολλές προσδοκίες και δικαίως. Θα «βλέπει» στο κοντινό και μέσο υπέρυθρο φάσμα, κάτι που θα του επιτρέψει να δει πολύ μακρύτερα (και πολύ πιο «πίσω» στο χρόνο) από ότι τα υπόλοιπα τηλεσκόπια που έχουμε χρησιμοποιήσει μέχρι σήμερα. Πιο πίσω από 13.5 δισεκατομμύρια έτη πριν το σήμερα, σε μια εποχή όπου στο Σύμπαν σχηματίζονταν οι πρώτοι γαλαξίες και τα πρώτα άστρα.

Για κάτι τέτοιο, το James Webb (που έλαβε το όνομά του από τον πρώην διευθυντή της NASA, την περίοδο 1961-68) θα έπρεπε να είναι εξοπλισμένο με ένα αρκούντως μεγάλο κάτοπτρο και να διατηρείται σε αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες προστατευμένο από την ηλιακή ακτινοβολία. Αυτές οι δυο απαιτήσεις από μόνες τους, ήταν αρκετές για να θέσουν μεγάλες προκλήσεις στους μηχανικούς της NASA, για το πώς να «πακετάρουν» μια ιδιαίτερα εύθραυστη αλλά και μεγάλη κατασκευή, σε έναν πύραυλο που θα την πάει στο διάστημα και στη συνέχεια να «ξεδιπλωθεί» βήμα-βήμα χωρίς κανένα πρόβλημα. Το συνολικό εγχείρημα είχε περίπου 400 «κρίσιμα» σημεία-βήματα, όπου αν έστω και σε ένα από αυτά, κάτι πήγαινε στραβά, τότε ολόκληρη η αποστολή θα βρισκόταν σε κίνδυνο. Τελικώς, πήγαν όλα καλά!

Το τηλεσκόπιο βρίσκεται στο L2 (σημείο Lagrange 2, ένα από τα 5 σημεία Lagrange, στο σύστημα Γης – Ήλιου, τα οποία αποτελούν σημεία ισορροπίας ανάμεσα στις βαρυτικές δυνάμεις από το σύστημα και τη φυγόκεντρο δύναμη που έχει ο δορυφόρος, δηλαδή ιδανικά σημεία για τοποθέτηση δορυφόρων, καθώς η θέση τους παραμένει σταθερή, με τις ελάχιστες δυνατές διορθώσεις στην τροχιά τους). Βλέπε και επεξηγηματικό σχήμα με τα σημεία Lagrange.

Πώς έμοιαζε το πρώιμο σύμπαν; Πώς και πότε σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες; Από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα των εξωπλανητών και ποιοι πλανήτες (μπορεί να) φιλοξενούν ζωή; Το JWST θα αντιμετωπίσει αυτά τα θεμελιώδη και συναρπαστικά όπως και πολλά άλλα ερωτήματα που στηρίζουν τις απαρχές του ίδιου του σύμπαντος.

Η ΠΡΩΤΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ ΒΑΘΕΟΣ ΠΕΔΙΟΥ. Μια πρώτη ματιά από τις δυνατότητές του, πήραμε σήμερα 12/7/2022. Η φωτογραφία που κυκλοφόρησε το ξημέρωμα (ώρα Ελλάδας) της 12^ης Ιουλίου, αποτελεί την λεπτομερέστερη, μέχρι σήμερα, φωτογραφία ενός μικροσκοπικού τμήματος του πρώιμου Σύμπαντος. Είναι η 1^η φωτογραφία βαθέος πεδίου του JWST και ελήφθη με δεδομένα 12.5 ωρών από το τηλεσκόπιο (όταν το Hubble, για σύγκριση, σε ανάλογες φωτογραφίες βαθέος πεδίου, χρειαζόταν βδομάδες). Απεικονίζει το γαλαξιακό σμήνος SMACS 0723, περίπου στο κέντρο της φωτογραφίας, όπως ήταν 4.6 δισεκατομμύρια έτη πριν το σήμερα (καθώς βρίσκεται τόσα έτη φωτός μακριά από εμάς, άρα τόσο χρόνο χρειάζεται το φως για να φτάσει σε εμάς), ενώ υπάρχουν γαλαξίες σε αυτήν που «χρονολογούνται» ως και παραπάνω από 13 δισεκατομμύρια έτη πριν το σήμερα (βλέπε εδώ: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2022/07/Webb_spectra_identify_galaxies_in_the_very_early_Universe ). 

Τι είναι όμως αυτοί οι «παραμορφωμένοι» γαλαξίες; Η μάζα αυτού του σμήνους (SMACS 0723), είναι αρκούντως μεγάλη, ώστε να δρα ως «βαρυτικός φακός». Αυτός αποτελεί ένα φαινόμενο που έχουμε δει και σε παλαιότερες αναρτήσεις μας και συνίσταται στην οπτική παραμόρφωση αστρικών αντικειμένων που βρίσκονται πίσω από το σμήνος (στη συγκεκριμένη περίπτωση), λόγω της εκτροπής της πορείας του φωτός από το σμήνος που βρίσκεται ανάμεσα σε εμάς και αυτά, κάτι που, στη φωτογραφία, διακρίνεται ως παραμόρφωση σε διάφορα αντικείμενα, κυρίως σε γαλαξίες. Παρατηρήστε ότι κάποιοι γαλαξίες φαίνονται «τεντωμένοι» σχηματίζοντας τόξα ή ακόμη και «δαχτυλίδια» κάποιες φορές, γύρω από το σμήνος. Βλέπε και επεξηγηματικό σχήμα περί «δαχτυλιδιών του Einstein», για το πώς λειτουργούν οι «βαρυτικοί φακοί». 

Η ΔΕΥΤΕΡΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ / ΛΕΠΤΟΜΕΡΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΕΞΩΠΛΑΝΗΤΗ. Πρόκειται για τον εξωπλανήτη WASP-96 b, ο οποίος βρίσκεται στον Γαλαξία μας και σε απόσταση 1150 ετών φωτός μακριά από εμάς, στον αστερισμό του Φοίνικα (ορατός από το νότιο ημισφαίριο). Πρόκειται για έναν θερμό «αέριο γίγαντα» (συγκρίσιμο σε διαστάσεις με τον Δία), με θερμοκρασία επιφανείας άνω των 1000 βαθμών Κελσίου, ολοκληρώνοντας μια περιφορά γύρω από το άστρο του σε μόλις 3.5 μέρες. Βρίσκεται πολύ κοντά στο άστρο του (περίπου το 1/9 της απόστασης του Ερμή από τον Ήλιο μας, για σύγκριση). Το JWST ανίχνευσε υδρατμούς μαζί με νέφη και ομίχλη στον συγκεκριμένο εξωπλανήτη, αναδεικνύοντας την ανεπανάληπτη δυνατότητα που έχουμε πλέον, να αναλύουμε δεδομένα από ατμόσφαιρες εξωπλανητών σε αποστάσεις εκατοντάδων και χιλιάδων ετών φωτός μακριά, ώστε να ανιχνεύουμε δυνητικά κατοικήσιμους εξωπλανήτες (ερευνώντας για στοιχεία-«κλειδιά», όπως νερό, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, οξυγόνο, κ.α.). Το φάσμα ελήφθη καθώς ο εξωπλανήτης έκανε διέλευση μπροστά από το άστρο του (βλέπε επεξηγηματικό σχήμα φωτομετρίας διέλευσης).

Η ΤΡΙΤΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ / Ο «ΘΑΝΑΤΟΣ» ΕΝΟΣ ΑΣΤΡΟΥ. Πρόκειται για ένα πλανητικό νεφέλωμα, με όνομα NGC 3132 το οποίο βρίσκεται περίπου 2500 έτη φωτός μακριά. Στο κέντρο του νεφελώματος, βρίσκεται ένα διπλό σύστημα αστέρων πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Το πιο αμυδρό από αυτά, έχασε τμήματα της μάζας του μετά από διαδοχικές εκρήξεις που σήμαναν και το τέλος της «ζωής» του. Αυτό το υλικό, απομακρύνεται σε διαδοχικά κελύφη, ακτινικά προς τα έξω, δημιουργώντας αυτό το εντυπωσιακό σκηνικό. Το JWST μπορεί να ανιχνεύσει τη σύσταση αυτών των στρωμάτων υλικού, ώστε να κατασκευαστεί ένα ακριβές χρονοδιάγραμμα της διαδικασίας, με ανεπανάληπτη λεπτομέρεια. Το άλλο άστρο του διπλού συστήματος, βρίσκεται σε πιο πρώιμο στάδιο της αστρικής του εξέλιξης και είναι πιθανό να συνεισφέρει και αυτό, με τη σειρά του, σε ένα ακόμη πλανητικό νεφέλωμα στο μέλλον. Όλο αυτό το υλικό, διασκορπίζεται στον μεσοαστρικό χώρο, με το πέρασμα του χρόνου, και κάποια στιγμή θα αποτελέσει την πρώτη ύλη για τη δημιουργία ενός νέου άστρου ή πλανήτη, κάπου αλλού.

Η ΤΕΤΑΡΤΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ / ΕΞΕΛΙΞΗ ΓΑΛΑΞΙΩΝ ΚΑΙ ΜΕΛΑΝΕΣ ΟΠΕΣ. Σε αυτήν την φωτογραφία, βλέπουμε 5 γαλαξίες (λέγεται Stephan’s Quintet ή HCG 92) εκ των οποίων μόνο οι 4 είναι «μαζί» στην πραγματικότητα, αλληλεπιδρώντας βαρυτικά, και βρίσκονται περίπου 290 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ο πέμπτος (πιο αριστερά από όλους) βρίσκεται πολύ πιο μπροστά και πιο κοντά σε εμάς, απέχοντας 40 εκατομμύρια έτη φωτός. Χαρακτηριστικό της λεπτομέρειας της φωτογραφίας είναι το ότι μπορεί κάποιος να διακρίνει και πολλά άστρα σε αυτόν τον γαλαξία. Από τους άλλους 4 γαλαξίες, αυτός που βρίσκεται στην κορυφή (NGC 7319), φιλοξενεί έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα (μια υπερμαζική μελανή οπή με μάζα 24 εκατομμύρια φορές αυτής του Ήλιου) η οποία ακτινοβολεί ενέργεια ίση με εκείνη 40 δισεκατομμυρίων Ήλιων. Η ανεπανάληπτη λεπτομέρεια με την οποία μπορούμε να παρατηρήσουμε τέτοια συστήματα, θα μας επιτρέψει, εκτός των άλλων, να κατανοήσουμε περισσότερα για το ρυθμό με τον οποίο «τρέφονται» και μεγαλώνουν οι υπερμαζικές μελανές οπές όπως η προαναφερθείσα. 

Η ΠΕΜΠΤΗ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ / ΓΕΝΝΗΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΡΩΝ. Σε αυτή τη φωτογραφία, βλέπουμε μια λεπτομέρεια από το νεφέλωμα της Τρόπιδος (Carina nebula) και πιο συγκεκριμένα, μια περιοχή γέννησης αστέρων (με όνομα NGC 3324, 7600 έτη φωτός μακριά). Η σκόνη και τα αέρια που βλέπουμε εδώ, αποτελούν πρώτη ύλη για τη δημιουργία αστέρων. Για πρώτη φορά βλέπουμε με τέτοια λεπτομέρεια μια τέτοια περιοχή, κάτι που μας αποκαλύπτει πάρα πολλές διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα εκεί. Αυτό συμβαίνει χάρη στο υπέρυθρο φάσμα του JWST, που μπορεί να διαπεράσει την κοσμική σκόνη και να αποκαλύψει «μυστικά» που δεν μπορούσαμε να δούμε σε αντίστοιχες φωτογραφίες στο ορατό φάσμα. Με αυτόν τον τρόπο, αναμένεται να κατανοήσουμε περισσότερα σχετικά με την αστρογένεση και τις ισορροπίες που καθορίζουν τον αριθμό των άστρων που θα δημιουργηθούν σε τέτοιες περιοχές.

Φωτογραφίες: JWST / NASA, ESA, CSA, STScI.

Φωτογραφία σύγκρισης Hubble/Webb: Jason Major (https://twitter.com/JPMajor)

Περισσότερα: https://www.nature.com/articles/d41586-022-01906-6

Φωτογραφίες (NASA site): https://www.nasa.gov/content/first-images-from-the-james-webb-space-telescope

Φωτογραφίες (ESA site): https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Sets/Webb_First_Images/(result_type)/images

Περισσότερα για τη διαστημική εξερεύνηση, τις προκλήσεις που θα κληθούμε να αντιμετωπίσουμε, αλλά και το μέλλον της ανθρωπότητας και του Σύμπαντος, στον τόμο ΙΙΙ, τον πιο συναρπαστικό τόμο της τριλογίας «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδαμας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

Περισσότερα για τους βαρυτικούς φακούς, τη Γενική αλλά και την Ειδική Σχετικότητα, όπως και την Κοσμολογία, θα βρείτε στον τόμο ΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε απότη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

----------------------------------------------------------------

Το ύπερ-τηλεσκόπιο EHT φωτογραφίζει τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας!

Από τις 10/4/2019, όπως ίσως θυμάστε, έχουμε στη διάθεσή μας την πρώτη εικόνα του περιβάλλοντος μιας μαύρης τρύπας στον γαλαξία M87, χάρη στο υπέρ-τηλεσκόπιο Event Horizon (ΕΗΤ). Σήμερα, 12/5/2022, πριν λίγες ώρες, παρουσιάστηκε από το ΕΗΤ και η αντίστοιχη εικόνα από την υπερμαζική μελανή οπή που βρίσκεται στο κέντρο του δικού μας Γαλαξία. Η μελανή οπή του Γαλαξία μας, ονομάζεται Τοξότης Α* (Sagittarius A* ή Sgr A*).

 

Να θυμίσουμε εν συντομία ότι, η μαύρη τρύπα (ή μελανή οπή) είναι ό,τι απομένει μετά τον «θάνατο» άστρου μεγάλης μάζας (πολλαπλάσιας εκείνης του Ήλιου μας). Αφού έχουν εξαντλήσει όλα τους τα πυρηνικά «καύσιμα», τα άστρα αρκετά μεγάλης μάζας δεν μπορούν να αντισταθούν στη βαρύτητα, καταρρέοντας ακτινικά προς το κέντρο τους, σε ένα σημείο ασύλληπτης πυκνότητας, στρεβλώνοντας τον χωροχρόνο γύρω τους τόσο σφοδρά, ώστε ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει.

Στην μαύρη τρύπα που σχηματίζεται, υπάρχει μία «συνοριακή επιφάνεια», ένα σύνορο, το οποίο οριοθετεί τον «έξω κόσμο» από τη μελανή οπή. Οτιδήποτε, ακόμη και το φως, εφόσον διαβεί αυτό το όριο, δεν μπορεί να ξαναβγεί. Αυτό είναι ο «ορίζοντας γεγονότων» της μελανής οπής, που δίνει και το όνομά του στο ύπερ-τηλεσκόπιο EHT.

 

Φωτόνια τα οποία τυγχάνει να βρεθούν λίγο πιο έξω από τον ορίζοντα γεγονότων, περιστρέφονται γύρω από τη μελανή οπή, λόγω του εξαιρετικά στρεβλωμένου χωροχρόνου. Αυτή είναι η «σφαίρα φωτονίων» της μελανής οπής και αν μπορούσατε με κάποιο τρόπο να σταθείτε εκεί, θεωρητικά θα βλέπατε το πίσω μέρος του κεφαλιού σας, αφού τα φωτόνια που θα ξεκινούσαν από εκεί, μετά από μία πλήρη περιφορά γύρω από τη μαύρη τρύπα, θα έφταναν στα μάτια σας.

 

Το Event Horizon Telescope (ΕΗΤ, τηλεσκόπιο ορίζοντα γεγονότων), αποτελεί μία σύμπραξη/δίκτυο, πολλών ραδιοτηλεσκοπίων του πλανήτη, ώστε τα συνδυασμένα δεδομένα τους, να παράγουν αποτελέσματα συγκρίσιμα με εκείνα ενός (εικονικού) γιγάντιου ραδιοτηλεσκοπίου με διάμετρο όσο εκείνη της Γης. Με αυτόν τον τρόπο, το EHT απεικόνισε για πρώτη φορά το 2019 και για δεύτερη φορά σήμερα, μια μελανή οπή και την ύλη που την περιβάλλει, με λεπτομέρεια τέτοια, που δεν είχαμε ποτέ στο παρελθόν για αυτά τα συναρπαστικά αντικείμενα. Το αποτέλεσμα είναι ελαφρώς θολό διότι προσπαθούμε να απεικονίσουμε λεπτομέρειες από κάτι που βρίσκεται πολύ μακριά (και για αυτό χρειάστηκε να φτιαχτεί ένα εικονικό ραδιοτηλεσκόπιο με τόσο μεγάλη διάμετρο). Δεκάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, στην περίπτωση της μελανής οπής του γαλαξία Μ87 το 2019 και 27000 έτη φωτός μακριά στην περίπτωση του Τοξότη Α* (της μελανής οπής του Γαλαξία μας), αλλά αρκετά μικρότερο, σήμερα.

 

Η υπερμαζική μελανή οπή στο κέντρο του γαλαξία Μ87 (ο οποίος βρίσκεται 53.5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας), έχει μάζα περίπου 6.5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου μας, ενώ η μελανή οπή του Γαλαξία μας έχει μάζα 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη σε σχέση με τον Ήλιο μας (δηλαδή ~1000 φορές μικρότερη από εκείνη στον M87). Τα αποτελέσματα επαληθεύουν, για μία ακόμη φορά, τις προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, απεικονίζοντας ό,τι θα περίμενε κάποιος να δει για μια μελανή οπή τύπου Kerr.

 

Οποιαδήποτε πηγή φωτός γύρω από τη μαύρη τρύπα, όπως το υπέρθερμο υλικό που έλκεται και συσσωρεύεται γύρω από αυτήν, περιστρεφόμενο με πολύ μεγάλες ταχύτητες, συγκρίσιμες με εκείνη του φωτός, μέχρι τελικά να περάσει τον ορίζοντα γεγονότων της και να εξαφανιστεί για πάντα από το οπτικό μας πεδίο, συνεισφέρει στη δημιουργία ενός «φωτεινού υποβάθρου» που «σκιάζεται» από τη μαύρη τρύπα, το περίγραμμα της οποίας καταφέραμε να δούμε με το τηλεσκόπιο EHT. Για την ακρίβεια, η σκιά που βλέπουμε εκτείνεται ως τη «σφαίρα φωτονίων» της μελανής οπής, μεγεθυμένη κάπως, εξαιτίας του φαινομένου των «βαρυτικών φακών» (δηλαδή, εξαιτίας του γεγονότος ότι η τροχιά ενός φωτονίου, δεν είναι ευθεία γραμμή στο περιβάλλον της μελανής οπής, αλλά καμπύλη).

 

Η διαδικασία για να οδηγηθούμε στην τελική φωτογραφία, αν και η μελανή οπή στο κέντρο του Γαλαξία μας, είναι πολύ πιο κοντά σε σχέση με εκείνη του Μ87, περιείχε μεγαλύτερες προκλήσεις. Το υπέρθερμο υλικό που περιφέρεται γύρω από αυτήν, ολοκλήρωνε μια πλήρη περιφορά σε λίγα λεπτά, σε αντίθεση με την πολύ μεγαλύτερη μελανή οπή στον Μ87 όπου η μία περιφορά χρειαζόταν μέρες και βδομάδες. Επομένως, η φωτεινότητα στον «Τοξότη Α*», μεταβαλλόταν διαρκώς, «περίπου σαν να προσπαθείς να φωτογραφήσεις καθαρά, ένα κουτάβι που κυνηγά την ουρά του ταχύτατα» όπως αναφέρει ο Chi-kwan Chan, ένας εκ των συντελεστών του EHT. Έτσι, οι ερευνητές του EHT, σε αυτά τα 5 έτη, έπρεπε να κάνουν πρωτοποριακή και εξαντλητική δουλειά αναπτύσσοντας νέα υπολογιστικά εργαλεία για να επεξεργαστούν τα δεδομένα χιλιάδων στιγμιοτύπων της συγκεκριμένης μελανής οπής, τα οποία είχαν ληφθεί από το 2017.

 

Η παρατήρηση έγινε στο φάσμα των ραδιοκυμάτων διότι σε αυτά τα μήκη κύματος θα ήταν δυνατόν να παρατηρήσουμε λεπτομέρειες πολύ κοντά στον ορίζοντα γεγονότων της μελανής οπής, ενώ παράλληλα τα ραδιοκύματα μπορούν να διέλθουν τόσο μέσα από τον δίσκο συσσώρευσης του υλικού γύρω από τη μελανή οπή, όσο και από την γήινη ατμόσφαιρα χωρίς απόσβεση, ώστε να καταστεί δυνατή η παρατήρηση αυτή από την επιφάνεια της Γης. 

 

Αυτή τη στιγμή, έχουμε δυο εικόνες εντελώς διαφορετικών (όσο αφορά τη μάζα τους) μελανών οπών, και μπορούμε να κάνουμε συγκρίσεις μεταξύ τους, αποκτώντας περισσότερη γνώση για το πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε αυτά τα ακραία αστροφυσικά περιβάλλοντα, κάτι που δεν μπορούσαμε να κάνουμε ποτέ στο παρελθόν μέχρι σήμερα. Καθώς μελλοντικά αναμένεται να υπάρξουν φωτογραφίες αλλά και βίντεο και από άλλες μαύρες τρύπες σε άλλους γαλαξίες, ενώ το δίκτυο του EHT μεγαλώνει, μια συναρπαστική εποχή έχει ήδη ξεκινήσει για τη φυσική μελανών οπών!

 

Υλικό και φωτογραφίες: https://eventhorizontelescope.org/.../astronomers-reveal...

 

Πολλά περισσότερα, αναλυτικά για τις μαύρες τρύπες, όπως και για πολλά άλλα πολύ ενδιαφέροντα θέματα, στον τόμο ΙΙ του μεγάλου επιστημονικού έργου «Τα φυσικά φαινόμενα και η επιστημονική ερμηνεία τους», που κυκλοφορεί και μπορείτε να το αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής! https://www.facebook.com/TaFisikaFainomena.

Περί Betelgeuse

Τελευταία ανανέωση: 22.02.2020. Οι ανανεώσεις μπαίνουν στο κάτω μέρος, προς το τέλος.

Φωτογραφία: Ο αστερισμός του Ωρίωνα στο ορατό και το υπέρυθρο, όπου είναι ευδιάκριτα και τα νεφελώματα που τον συναποτελούν. Πάνω αριστερά, ο Betelgeuse. (Photography and Licensing: https://doudoulakis.blogspot.com/)

Πολλά έχουν γραφτεί τελευταία για τον αστέρα Betelgeuse, εκείνο το πορτοκαλοκόκκινο λαμπρό άστρο πάνω αριστερά στον Ωρίωνα, τον πιο γνωστό και εύκολα αναγνωρίσιμο αστερισμό του χειμερινού ουρανού. Όχι άδικα καθώς το συγκεκριμένο άστρο διανύει τα τελευταία στάδια της αστρικής ζωής του και αναμένεται να μετατραπεί σε υπερκαινοφανή (supernova) «σύντομα». Το «σύντομα» σε αστρονομικά πλαίσια σημαίνει, για την συγκεκριμένη περίπτωση, εντός των επομένων λίγων δεκάδων χιλιάδων ετών. Αυτό δεν αποκλείει την περίπτωση να εκραγεί εντός των επομένων δεκαετιών, ωστόσο αυτή έχει μικρή πιθανότητα.

Ο Betelgeuse έχει μάζα πάνω από 10 φορές μεγαλύτερη αυτής του ήλιου μας, ενώ η ακτίνα του είναι 1000 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του άστρου μας. Η επιφανειακή θερμοκρασία του ωστόσο, είναι περίπου 2000 βαθμούς χαμηλότερη από αυτήν του ήλιου.

Ακόμη όμως και αν γινόταν υπερκαινοφανής (τύπου ΙΙ συγκεκριμένα) αύριο, γιατί υπάρχει τόσο ενδιαφέρον για αυτόν; Καταρχάς, για τους αστροφυσικούς θα ήταν μια εξαιρετική ευκαιρία να παρατηρήσουν την εξέλιξη ενός τέτοιου συμβάντος για πρώτη φορά στην σύγχρονη ιστορία από τόσο κοντά και τόσο αναλυτικά, καθώς βρίσκεται στην αστρική «γειτονιά» μας (εντός του Γαλαξία μας και σε απόσταση περίπου 600 ετών φωτός από εμάς), αλλά ταυτόχρονα είμαστε και σε ασφαλή απόσταση.

Πέραν αυτού, θα αποτελούσε ένα ιδιαίτερα εντυπωσιακό θέαμα στον ουρανό καθώς αναμένεται να έχει φαινόμενο μέγεθος παρόμοιο με αυτό μιας πανσελήνου (φανταστείτε τον νυχτερινό ουρανό με 2 «φεγγάρια»), ενώ θα ήταν ορατό και την ημέρα (περίπου όπως φαίνεται και το φεγγάρι). Το συμβάν θα κυριαρχεί στον νυχτερινό, τουλάχιστον, ουρανό για εβδομάδες, ενώ ο Ωρίωνας δεν θα είναι πια ο ίδιος μετά από αυτό.

Στο τμήμα Φυσικής του Παν/μιου της Santa Barbara στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, κατασκεύασαν ένα πρακτικό διάγραμμα όπου γίνεται σύγκριση της φωτεινότητας του υπερκαινοφανούς («φαινόμενο μέγεθος» στο ακόλουθο διάγραμμα, με τα αρνητικότερα μεγέθη να δηλώνουν μεγαλύτερη φωτεινότητα), σε σχέση με την πανσέληνο, την Αφροδίτη και τα αμυδρότερα αντικείμενα που μπορούμε να δούμε σε καθαρό σκοτεινό ουρανό με γυμνό μάτι και με κιάλια. Όπως παρατηρείτε, η φωτεινότητά του, εφόσον εκραγεί, θα είναι συγκρίσιμη με εκείνη του φεγγαριού και θα διατηρηθεί σε υψηλά επίπεδα για αρκετό καιρό, τόσο ώστε να τον απολαύσουμε όλοι, ανεξαρτήτως της ημερομηνίας που θα συμβεί η έκρηξη. Το σχετικά μεγάλο εύρος της καμπύλης που αντιπροσωπεύει την φωτεινότητα της έκρηξης, υποδηλώνει την σχετική αβεβαιότητα που υπάρχει.

Πηγή αρχικού διαγράμματος: https://twitter.com/d_a_howell

Το έναυσμα για αυτό το ιδιαίτερα αυξημένο ενδιαφέρον τις τελευταίες εβδομάδες, έδωσε μια αισθητή (ακόμη και με γυμνό μάτι) μείωση στην φωτεινότητά του (αύξηση στο φαινόμενο μέγεθός του), που βρέθηκε στην χαμηλότερη τιμή που έχει καταγραφεί ως σήμερα. Ο αστέρας αυτός, είναι αναμενόμενο να παρουσιάζει αυτές τις μεταβολές στην φωτεινότητά του, όπως φαίνεται και στο γράφημα. Ωστόσο, επειδή δεν έχουμε καταγράψει με λεπτομέρεια ένα τέτοιο συμβάν στο παρελθόν, δεν γνωρίζουμε επακριβώς πως συμπεριφέρονται αυτά τα άστρα «λίγο» πριν εκραγούν.

Γράφημα: AAVSO (American Association of Variable Star Observers) -- https://www.aavso.org/

Πάντως οι μεταβολές αυτές έχουν διάφορες περιόδους ή «κύκλους» αν προτιμάτε, των 180 ημερών, των 425 ημερών και των 6 ετών (κάτι ανάλογο με τον 11ετή κύκλο του ήλιου μας) και φαίνεται πως η συγκεκριμένη πτώση των τελευταίων εβδομάδων συμπίπτει με τα ελάχιστα δυο κύκλων ταυτόχρονα (εκείνου των 425 ημερών και εκείνου των 6 ετών), κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα ένα βαθύτερο (σε σχέση με τα προηγούμενα) ελάχιστο σαν και αυτό που παρατηρούμε τώρα, κάτι που ενισχύει την άποψη ότι αυτή η εξασθένηση είναι πιθανότατα τμήμα του φυσιολογικού κύκλου του αστέρα παρά ένδειξη ότι θα εκραγεί τις επόμενες εβδομάδες ή εντός ενός έτους.

Ένα άλλο ενδεχόμενο που εξετάζεται για αυτήν την πτώση στην φωτεινότητά του, είναι και η πρόσκαιρα αυξημένη συγκέντρωση αδιαφανούς υλικού (π.χ. σκόνης) γύρω από τον αστέρα, λόγω κάποιων διαδικασιών αποβολής μάζας από τον ίδιο, κάτι που δεν είναι ασυνήθιστο για αυτόν. Στην ακόλουθη υπέρυθρη εικόνα, φαίνεται η σκόνη που περικυκλώνει τον αστέρα (ο οποίος βρίσκεται για σύγκριση στο κέντρο της φωτογραφίας), όπως ήταν τον Δεκέμβριο του 2019.

Credits: ESO / P. Kervella / M. Montargès et al.

Στις ακόλουθες συγκριτικές φωτογραφίες του Betelgeuse από τον Ιανουάριο του 2019 ως και τον Δεκέμβριο του 2019, εκτός από μείωση της φωτεινότητάς του, βλέπουμε και μια φαινομενική αλλαγή στο σχήμα του. Αυτή είναι αναμενόμενη για έναν αστέρα σαν και αυτόν, με το μέγεθος που έχει και τον ρυθμό που καταναλώνει τα πυρηνικά του «καύσιμα». Τα εξωτερικά του στρώματα, όντας πιο απομακρυσμένα και λιγότερο «συνδεδεμένα» με την θερμοπυρηνική σύντηξη στο εσωτερικό του αστέρα, σε συνδυασμό με την μικρότερη βαρυτική έλξη στην οποία υπόκεινται, μεταβάλλουν το σχήμα τους με μεγαλύτερη ευκολία (σε σχέση με την εικόνα που έχουμε για τον ήλιο μας, ο οποίος ακολουθεί βεβαίως πολύ διαφορετικές, πιο αργές και «ήρεμες» διαδικασίες, έχοντας πολύ μικρότερη μάζα και ακτίνα) και εκτινάσσουν και πολύ υλικό διαρκώς (βλέπε και παραπάνω υπέρυθρη φωτογραφία). Μια άλλη υπόθεση, λιγότερο πιθανή, για αυτή την ανομοιογενή συσκότιση, είναι η ύπαρξη τεράστιων κηλίδων (πολύ μεγαλύτερων από αυτές που έχουμε συνηθίσει στον ήλιο μας).

Credits: ESO / M. Montargès et al.

Τέλος, μία πολύ πιο σαφής «προειδοποίηση» για ενδεχόμενη έκρηξη και μάλιστα εντός ωρών, θα ήταν ο «βομβαρδισμός» της Γης από νετρίνα, τα οποία θα ανιχνεύονταν στους διάφορους ανιχνευτές που υπάρχουν στον πλανήτη μας (π.χ. https://snews.bnl.gov/). Αυτά, σε μια τέτοια περίπτωση υπερκαινοφανούς, προέρχονται από το γεγονός ότι μόλις τερματιστεί η παραγωγή ενέργειας στον πυρήνα του αστέρα, τότε τα υπερκείμενα στρώματα του αστέρα καταρρέουν λόγω βαρύτητας με αποτέλεσμα στην ύλη, τα άτομα να εξαναγκάζονται σε σύντηξη των ηλεκτρονίων τους με τα πρωτόνια του πυρήνα τους οδηγώντας σε παραγωγή νετρονίων και νετρίνων. Τα τελευταία είναι τα πρώτα που διαφεύγουν από αυτήν την κατάρρευση και λίγο πριν συμβεί η έκρηξη, για αυτό είναι και τα πρώτα που θα ανιχνεύσουμε, σε μια τέτοια περίπτωση, εδώ στην Γη.

Η δραματική πτώση της φωτεινότητας του Betelgeuse, σε σχέση με τις καταγραφές των τελευταίων 10 ετών. Γράφημα: Edward Guinan / Πηγή: Sky and Telescope

21.02.2020.

Αυτήν την περίοδο των τελευταίων αρκετών ημερών, η φωτεινότητα του Betelgeuse έχει σταθεροποιηθεί. Κατά τα φαινόμενα, το σενάριο της εκτίναξης υλικού που απέκρυψε ανομοιογενώς τμήματα του αστέρα, με αποτέλεσμα να μειωθεί κατά πολύ η φωτεινότητά του, κερδίζει έδαφος. Να θυμίσουμε εδώ, όπως έχει γραφτεί και παραπάνω εξαρχής, ότι ο μόνος «αξιόπιστος συναγερμός» για πιθανή έκρηξη και μάλιστα εντός των επόμενων ωρών, θα ήταν η καταγραφή ενός ορυμαγδού νετρίνων από τους ανιχνευτές μας. Οτιδήποτε άλλο παρατηρούμε (όπως η τωρινή πτώση στην φωτεινότητά του), δεν συνδέεται απαραίτητα (και κατά πάσα βεβαιότητα καθόλου) με διαδικασίες στον πυρήνα του άστρου.

Εφόσον το παραπάνω πιθανό σενάριο ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, τότε η φωτεινότητα του αστέρα αναμένεται να ανέλθει σταδιακά τους επόμενους μήνες φτάνοντας κοντά στις αρχικές της τιμές εντός 2 ετών.

22.02.2020.

Αργή αλλά σταθερή άνοδος της φωτεινότητας

Πηγή γραφήματος

--------------------------------------------------------