Artist conception of the December 27, 2004 gamma ray flare expanding from SGR 1806-20 and impacting Earth's atmosphere. Credit: NASA. (Διατηρούνται οι λεζάντες στα αγγλικά προς αποφυγή λαθών στην επιστημονική ορολογία).
"Στις 27 Δεκεμβρίου 2004, αστρονομικά ερευνητικά κέντρα ανά το κόσμο και δορυφόροι σε τροχιά κατέγραψαν μια κολοσσιαία κοσμική έκρηξη, την ισχυρότερη που έχει ως τώρα παρατηρηθεί. Η αστρική αυτή έκλαμψη εντοπίστηκε σε απόσταση 50.000 ετών προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Τοξότη και προήλθε από ένα μαγνετάρ, ένα παράξενο όσο και σπανιότατο είδος αστέρα νετρονίων, που οι αστρονόμοι ονόμασαν SGR 1806-20. Ήταν μάλιστα τόσο ισχυρή, ώστε σε ένα μόλις δέκατο του δευτερολέπτου απελευθερώθηκε περισσότερη ενέργεια από όση εκπέμπει ο Ήλιος σε διάστημα 150.000 χρόνων. Αν δε η έκρηξη είχε σημειωθεί σε απόσταση μικρότερη των 10 ετών φωτός από τη Γη, θα είχε καταστρέψει το μεγαλύτερο μέρος του όζοντος, δηλαδή της ασπίδας που μας προστατεύει από την ακτινοβολία του Ηλίου. Ας μην ανησυχούμε όμως! Κανένα από τα άστρα που βρίσκονται σε αυτήν την απόσταση από τη Γη δεν πρόκειται να γίνει ποτέ μαγνετάρ". ("Αστέρες Νετρονίων και Πάλσαρ: Οι Φάροι του Διαστήματος", Αλέξης Δεληβοριάς, αστρονόμος στο Ευγενίδειο Πλανητάριο).
A high resolution, wide-field image of the area around SGR1806-20 as seen in radio wavelength. SGR1806-20 can not be seen in this image generated from earlier radio data taken when SGR1806-20 was "radio quiet." The arrow locates the position of SGR1806-20 within the image. Credit: University of Hawaii.
SGR-1806 is located about 50,000 light years away from Earth in the constellation Sagittarius. Credit: NASA. Via Wikipedia.
This artist's concept shows a magnetar--a neutron star with a super-strong magnetic field, represented by the lines in this illustration. A magnetar designated SGR 1806-20 generated a gamma-ray flare that released enough energy to disrupt the Earth's ionosphere from 50,000 light-years away. Credit : Robert S. Mallozzi (UAH/NASA MSFC)
This graphic illustrates the VLA measurements of the exanding fireball from the December 27, 2004, outburst from the magnetar SGR 1806-20. Each color indicates the observed size of the fireball at a different time. The sequence covers roughly three weeks of VLA observing. The outline of the fireball in each case is not an actual image, but rather a "best-fit" model of the shape that best matches the data from the VLA. Credit : G.B. Taylor, NRAO/AUI/NSF. Via Alfred Lambremont Webre, The coming Galactic Superwave.
Πάνω φωτ. : Swift is a first-of-its-kind multi-wavelength observatory dedicated to the study of gamma ray burst (GRB) science. Credit : NASA.
Κάτω φωτ. : Gamma Ray flare expanding from SGR 1806-20 and impacting Earth's atmosphere. Credit: NASA.
Αριστ. : image of the environment of SGR 1806-20 (black X point).
Δεξ. : images of the environment of SGR 1806-20 (white X point). Via Astronomy and Astrophysics.
Twelve magnetar candidates have been found by astronomers, as of March 2003. This map of the sky shows the locations of 10 of them. Most lie in the plane of the Milky Way Galaxy, which extends horizontally across the center of this map. In 2002 an AXP was found in the Small Magellanic Cloud in the lower right part of this map, so a yellow diamond should be added, below and to the left of the red dot representing the 1979 March 5th burster in the Large Magellanic Cloud. A new burst source, SGR 1801-23, has also been detected, at a (somewhat uncertain) position near the Galactic Center. Via Robert C. Duncan, University of Texas at Austin, "Magnetars", Soft Gamma Repeaters and very strong Magnetic Fields.
An artist's impression of magnetar XTE J1810-197 showing the radio emissions and the magnetic field. Via Koh Xuan Yang.
Image of rendering of a starquake. Credit: NASA.
An artist conception of the SGR 1806-20 magnetar including magnetic fields. After the initial flash, smaller pulsations in the data suggest hot spots on the rotating magnetar's surface. The data also shows no change in the magnetar's rotation after the initial flash. Credit : NASA.
Artist's illustration of what a magnetar looks like. Credit : NASA, CXC M.Weiss. Via Magic of Magnetism.
On April 24th, 1990, the Space Shuttle Discovery roared into space, carrying HST into orbit and into history. In honor of this anniversary, astronomers have released a new image of the interacting galaxies Arp 273. via Phil Plait, Bad Astronomy.
Αστέρες Νετρονίων και Πάλσαρ: Οι Φάροι του Διαστήματος
Αλέξης Δεληβοριάς (αστρονόμος του Ευγενίδειου Πλανηταρίου).
Όλα τα άστρα, όπως ακριβώς και οι άνθρωποι, γεννιούνται, εξελίσσονται και πεθαίνουν. Ο θάνατός τους όμως, οδηγεί στη γένεση άλλων αστρικών αντικειμένων, όπως είναι οι λευκοί νάνοι, οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες. Η ενέργεια που εκλύουν τα άστρα οφείλεται στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης στον πυρήνα τους, οι οποίες μετατρέπουν αρχικά το υδρογόνο σε ήλιο και εν συνεχεία αυτό στα βαρύτερα στοιχεία, ακολουθώντας σε γενικές γραμμές τη σειρά με την οποία αυτά εμφανίζονται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Πότε θα σταματήσουν οι πυρηνικές αυτές αντιδράσεις και σε τι είδους αστρικό υπόλειμμα θα οδηγήσει ο θάνατος του αρχικού άστρου εξαρτάται από την αρχική του μάζα. Έτσι, άστρα με αρχική μάζα μικρότερη των οκτώ περίπου ηλιακών μαζών μετατρέπονται σε λευκούς νάνους, ενώ μάζες αρκετά μεγαλύτερες από αυτό το όριο καταρρέουν και καταλήγουν σε μαύρες τρύπες. Εάν η μάζα του αρχικού άστρου βρίσκεται περίπου στο ενδιάμεσο αυτών των δύο οριακών καταστάσεων, το αστρικό υπόλειμμα θα είναι ένας αστέρας νετρονίων.
Οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό κάθε άστρου θεωρητικά μπορούν να συνεχιστούν μέχρι τη στιγμή που ο πυρήνας του θα έχει εξ ολοκλήρου μετατραπεί σε σίδηρο, οπότε και σταματούν αφού δεν είναι πλέον ενεργειακά εφικτό να συντηχθούν άτομα σιδήρου σε βαρύτερα στοιχεία. Αυτό ακριβώς συμβαίνει και με τους αστέρες νετρονίων. Καθώς οι πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης αρχίζουν να παράγουν σίδηρο, η συσσώρευση σιδήρου στον πυρήνα του άστρου αυξάνει μέχρι τη στιγμή που φτάνει τις 1.4 περίπου ηλιακές μάζες. Σε αυτό το όριο η εσωτερική πίεση, που ασκούν τα ηλεκτρόνια, δεν μπορεί πλέον να αντισταθεί στη δύναμη της βαρύτητας, η οποία τείνει να το συρρικνώσει και το άστρο καταρρέει βαρυτικά. Καθώς ο πυρήνας του άστρου συνεχίζει να συρρικνώνεται, η θερμοκρασία και η πυκνότητά του αυξάνουν υπερβολικά και τα άτομα σιδήρου αρχίζουν να «συνθλίβονται» εξαναγκάζοντας τα ηλεκτρόνιά τους να εισχωρήσουν μέσα στους ατομικούς πυρήνες. Εκεί αντιδρούν με τα πρωτόνια σχηματίζοντας έτσι μια συμπαγή μάζα από νετρόνια, που αποτελούν το νεογέννητο αστέρα νετρονίων. Σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο η κατάρρευση του πυρήνα ολοκληρώνεται και η θερμοκρασία εκτοξεύεται σε 100 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.
Η κατάρρευση του πυρήνα συνοδεύεται και από την κατάρρευση της εξωτερικής αστρικής στιβάδας που τον περικλείει, η οποία όμως, προσκρούοντας επάνω στον υπέρπυκνο πυρήνα, που έχει σχηματιστεί, αναπηδά προς τα πίσω δημιουργώντας ένα κρουστικό κύμα, τον προπομπό της κολοσσιαίας αστρικής έκρηξης που επίκειται. Το κρουστικό αυτό κύμα διασχίζει τις εξωτερικές στιβάδες του άστρου, τις οποίες και θερμαίνει σε θερμοκρασίες δεκάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, ξεκινώντας μια νέα σειρά εκρηκτικής πυρηνικής καύσης, ικανής αυτήν τη φορά να συντήξει στοιχεία βαρύτερα και από το σίδηρο. Η αστρική ύλη, που ήταν προηγουμένως συγκεντρωμένη στις εξωτερικές στιβάδες του άστρου, εκτινάσσεται τώρα στο διάστημα με ταχύτητες που φτάνουν τα δεκάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα με αποτέλεσμα μια εντυπωσιακή έκρηξη υπερκαινοφανούς ή σουπερνόβα. Το αρχικό άστρο έχει πλέον εξαφανιστεί. Τη θέση του έχει πάρει ένας υπέρπυκνος αστέρας νετρονίων στο κέντρο ενός ταχύτατα διαστελλόμενου αέριου περιβλήματος, που με την πάροδο του χρόνου σχηματίζει εκπληκτικής ομορφιάς νεφελώματα όπως αυτό του Καρκίνου. Οι αστέρες νετρονίων, που θα σχηματιστούν κατ' αυτόν τον τρόπο, έχουν συνήθως μάζα που τυπικά κυμαίνεται μεταξύ 1,4 και 3,3 ηλιακές μάζες, συγκεντρωμένη όμως σε μια ακτίνα που μόλις φτάνει τα 10 με 20 χιλιόμετρα, δηλαδή 35 με 70 χιλιάδες φορές μικρότερη από αυτήν του Ηλίου. Γι' αυτόν το λόγο η πυκνότητά του είναι τόσο μεγάλη, ώστε ένα κουταλάκι του γλυκού από τα υλικά του θα ζύγιζε στη Γη ένα δισεκατομμύριο τόνους. Οι περισσότεροι από τους νεογέννητους αστέρες νετρονίων περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους συμπληρώνοντας από δέκα έως εκατό περιστροφές το δευτερόλεπτο, ενώ το μαγνητικό τους πεδίο είναι τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερο από αυτό της Γης.
Το μαγνητικό πεδίο εστιάζει τις διάφορες μορφές ακτινοβολίας, που εκπέμπει ένας αστέρας νετρονίων σε δύο στενές δέσμες, μία προς την κατεύθυνση που δείχνει ο βόρειος μαγνητικός πόλος του άστρου και μία προς την κατεύθυνση που δείχνει ο νότιος μαγνητικός του πόλος. Στην περίπτωση που οι μαγνητικοί πόλοι δεν ευθυγραμμίζονται με τον άξονα περιστροφής του αστέρα νετρονίων οι κώνοι ακτινοβολίας, που εκπέμπει, περιστρέφονται και αυτοί σαρώνοντας το διάστημα, ακριβώς όπως και το περιστρεφόμενο «μάτι» ενός φάρου. Όταν η ακτινοβολία αυτή σαρώνει στο πέρασμά της τη Γη, την αντιλαμβανόμαστε ως μια παλλόμενη πηγή ακτινοβολίας που αναβοσβήνει. Γι' αυτό και οι αστρονόμοι έχουν ονομάσει αυτό το είδος του αστέρα νετρονίων παλλόμενο αστέρι ή πάλσαρ (PULSating stAR). Οι παλμοί αυτοί εντοπίζονται κυρίως σε μήκη κύματος που αντιστοιχούν σε ραδιοκύματα, ορατό φως, ακτίνες χ και ακτίνες γ και είναι συγχρονισμένοι με την περιστροφή του πάλσαρ γύρω από τον άξονά του. Η περιοδικότητα της λάμψης των διαστημικών αυτών φάρων είναι τόσο σταθερή, που θυμίζει κοσμικό ρολόι. Εξαιτίας αυτής της σταθερότητας μάλιστα, όταν παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά, ορισμένοι υπέθεσαν ότι επρόκειτο για κάποιο σήμα εξωγήινου πολιτισμού.
Καθώς οι νεογέννητοι αστέρες νετρονίων και οι πάλσαρ συνεχίζουν να περιστρέφονται, χάνουν ενέργεια και η περιστροφή τους επιβραδύνεται με αποτέλεσμα να εκπέμπουν όλο και λιγότερη ακτινοβολία. Σε μερικά εκατομμύρια χρόνια περιστρέφονται πλέον τόσο αργά και η εκπομπή ακτινοβολίας είναι τόσο περιορισμένη, που δεν θεωρούνται πια πάλσαρ. Θεωρητικές μελέτες των αστρονόμων υπολογίζουν τους αστέρες νετρονίων του Γαλαξία μας σε περίπου ένα δισεκατομμύριο, ενώ ο αριθμός των ενεργών πάλσαρ υπολογίζεται σε 70.000 μόνο. Μέχρι σήμερα έχουν ανιχνευθεί περί τους 1700 πάλσαρ.
Οι αστρονόμοι, όμως, έχουν ανακαλύψει και ένα νέο είδος πάλσαρ, το οποίο εξαιτίας της ταχύτατης περιστροφής του, που μπορεί να φτάνει ακόμα και τις χίλιες περιστροφές το δευτερόλεπτο, έχει ονομαστεί μιλιπάλσαρ (millipulsar). Για να σας δώσουμε μια ιδέα του πόσο γρήγορη είναι αυτή η περιστροφή, αρκεί να λάβουμε υπόψη ότι ένας πάλσαρ με ακτίνα 15 χιλιομέτρων, που συμπληρώνει 500 περιστροφές το δευτερόλεπτο, περιστρέφεται με ταχύτητα η οποία αγγίζει το 16% της ταχύτητας του φωτός, δηλαδή 48.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο!
Σύμφωνα με τους αστροφυσικούς, οι μιλιπάλσαρ σχηματίζονται συνήθως σε διπλά αστρικά συστήματα, όταν ο αστέρας νετρονίων του συστήματος αρχίζει να απορροφά ύλη από το άστρο-συνοδό του, το οποίο είναι συνήθως ένας ερυθρός γίγαντας. Σύμφωνα με την επικρατέστερη θεωρία, ύλη από τον ερυθρό γίγαντα προσκρούει στην επιφάνεια του αστέρα νετρονίων και μεταφέρει ενέργεια, η οποία αυξάνει την ταχύτητα περιστροφής του. Θεωρητικά, εάν δεν υπήρχε κάποιος μηχανισμός πέδησης, η ταχύτητα περιστροφής ενός μιλιπάλσαρ θα μπορούσε να υπερβεί και τις 1.000 έως 3.000 περιστροφές το δευτερόλεπτο, γεγονός που θα προκαλούσε το κατακερματισμό του. Απ' ό,τι φαίνεται όμως, όταν η ταχύτητα περιστροφής του τείνει να υπερβεί αυτό το όριο, ενεργοποιείται μια δικλείδα ασφαλείας, που «φρενάρει» την περαιτέρω επιτάχυνση του άστρου. Τη δικλείδα ασφαλείας την παρέχει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και δεν είναι άλλη από την έκλυση βαρυτικών κυμάτων, την ύπαρξη των οποίων προέβλεψε ο Αϊνστάιν το 1916. Φαίνεται, με άλλα λόγια, ότι η «κινητήρια μηχανή» των μιλιπάλσαρ είναι εφοδιασμένη με το δικό της «κόφτη στροφών», ο οποίος ενεργοποιείται όταν η ταχύτητα περιστροφής του πλησιάζει το «κόκκινο», διαχέοντας βαρυτικά κύματα στο διάστημα και ξαλαφρώνοντας έτσι το μιλιπάλσαρ από το πλεόνασμα της ενέργειας, που συνεχίζει να του προσδίδει η αδιάκοπη απορρόφηση ύλης από το άστρο-συνοδό του. Η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων αποτελεί σήμερα έναν από τους μεγαλύτερους στόχους των ερευνητών, γι' αυτό και το νέο αστροφυσικό ερευνητικό κέντρο LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) αναμένεται να συνεισφέρει τα μέγιστα στην επίτευξη αυτού του στόχου, μελετώντας μεταξύ άλλων και αυτές τις ταχύτατες σβούρες του διαστήματος.
Παραφράζοντας τον Σαίξπηρ, μπορούμε να πούμε πως υπάρχουν περισσότερα πράγματα στον ουρανό και στη Γη απ' όσα μπορούμε να σκεφτούμε. Τέτοια περίπτωση αποτελούν και κάποια παράξενα αστρικά αντικείμενα, γνωστά πλέον με το όνομα μαγνετάρ (magnetars), από τα οποία το τελευταίο παρατηρήθηκε τον Δεκέμβριο του 2004. Στις 27 Δεκεμβρίου 2004, αστρονομικά ερευνητικά κέντρα ανά το κόσμο και δορυφόροι σε τροχιά κατέγραψαν μια κολοσσιαία κοσμική έκρηξη, την ισχυρότερη που έχει ως τώρα παρατηρηθεί. Η αστρική αυτή έκλαμψη εντοπίστηκε σε απόσταση 50.000 ετών προς την κατεύθυνση του αστερισμού του Τοξότη και προήλθε από ένα μαγνετάρ, ένα παράξενο όσο και σπανιότατο είδος αστέρα νετρονίων, που οι αστρονόμοι ονόμασαν SGR 1806-20. Ήταν μάλιστα τόσο ισχυρή, ώστε σε ένα μόλις δέκατο του δευτερολέπτου απελευθερώθηκε περισσότερη ενέργεια από όση εκπέμπει ο Ήλιος σε διάστημα 150.000 χρόνων. Αν δε η έκρηξη είχε σημειωθεί σε απόσταση μικρότερη των 10 ετών φωτός από τη Γη, θα είχε καταστρέψει το μεγαλύτερο μέρος του όζοντος, δηλαδή της ασπίδας που μας προστατεύει από την ακτινοβολία του Ηλίου. Ας μην ανησυχούμε όμως! Κανένα από τα άστρα που βρίσκονται σε αυτήν την απόσταση από τη Γη δεν πρόκειται να γίνει ποτέ μαγνετάρ.
Ανάλυση και σύγκριση των δεδομένων που μας έστειλαν οι δύο αστρονομικές διαστημοσυσκευές, Rossi X-ray Timing Explorer και Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, μας αποκάλυψε ότι σε διάστημα μόλις τριών χρόνων η περιστροφή του SGR 1806-20 επιβραδύνθηκε κατά οκτώ χιλιοστά του δευτερολέπτου, όπως θα περίμενε κάποιος ότι θα συμβεί και με ένα επιβραδυνόμενο πάλσαρ. Σε αντίθεση όμως με ένα κοινό πάλσαρ, το μαγνητικό πεδίο του SGR 1806-20 υπολογίζεται ότι είναι ίσως και χίλιες φορές ισχυρότερο συντηρώντας, στην επιφάνεια του άστρου, θερμοκρασίες που προσεγγίζουν τα 10 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι σε αντίθεση με έναν αστέρα νετρονίων, το κολοσσιαίο μαγνητικό πεδίο ενός μαγνετάρ αναπτύσσει τεράστιες δυνάμεις, οι οποίες παραμορφώνουν την επιφάνεια του άστρου δημιουργώντας αστροσεισμούς και παράγοντας ισχυρότατες ενεργειακές εκλάμψεις.
Παρ' όλο που το πρώτο μαγνετάρ ανακαλύφθηκε περισσότερο από 25 χρόνια πριν, μέχρι σήμερα έχουν εντοπιστεί μόλις δώδεκα στο Γαλαξία μας. Αυτός ίσως να είναι και ένας από τους λόγους για τον οποίο ο μηχανισμός γένεσής τους δεν είναι ακόμα απολύτως κατανοητός, με αποτέλεσμα θεωρητικές εκτιμήσεις να μην μπορούν να προσδιορίσουν με ακρίβεια τον συνολικό αριθμό μαγνετάρ, που θα περιελάμβανε ο Γαλαξίας μας. Αυτό όμως ενδέχεται να αλλάξει στο μέλλον.
Συλλογή πληροφόρησης & επιμέλεια παρουσίασης: Νίκος Πνευματικός
Πηγή: Από το βιβλίο "Η περιπέτεια του Σύμπαντος – Από τον Γαλιλαίο ως σήμερα".
(Aναδημοσιέυση από το σάιτ Lightworker.gr)
σχόλια