Ένα αστέρι γεννιέται

Αφορμή για το σχόλιο και την άσκηση που ακολουθεί μου έδωσε ένα άρθρο σε ηλεκτρονικό περιοδικό για παιδιά μικρής ηλικίας(υποθέτω γύρω στα 12). Με εκπληκτικό τρόπο παρουσιάζει βασικές έννοιες της φυσικής όπως για παράδειγμα” οι νόμοι της φυσικής μας λένε ότι αν ένα αέριο συμπιέζεται αυξάνει η πυκνότητά του και η θερμοκρασία του”.

Η γέννηση των άστρων ξεκινά από εκτεταμένα ψυχρά  μοριακά νέφη κυρίως απο μοριακό υδρογόνο αλλά και ατομικό υδρογόνο, He και 1% περίπου κόκκους σκόνης πάχους της τάξης των mm αποτελούμενης απο βαρέα μέταλλα(Si, Ca,Fe, κ.α). Στο άρθρο αναφέρει ότι αυτά τα σύνεφα μεσοαστρικού μέσου(Interstellar mater ή ISM) δεν μπορούμε να τα δούμε οπτικά αλλά με τηλεσκόπια που συλαμβάνουν την αόρατη ακτινοβολία των ραδιοκυμάτων. Πράγματι οι περιοχές μοριακού υδρογόνου ανιχνεύονται μέσω της γραμμής των 2,3 mm του CO της περιοχής και το ατομικό υδρογόνο απο την γραμμή των 21 cm του ατομικού υδρογόνου.

Η πυκνότητα του ISM μετριέται σε άτομα Η/cm³ και φτάνει τα 10⁶ άτομα Η/cm³ όταν το μεγαλύτερο τεχνητό κενό στα γήινα εργαστήρια είναι 10¹⁰ σωματίδια/cm³. Ομως οι εκτεταμένες περιοχές μοριακών νεφών διαμέτρου πολλών ετών φωτός μπορεί να έχουν μάζες πολλές χιλιάδες μάζες ήλιου.

Ξεκινώντας απο την πρώτη εικόνα παρατηρούμε ότι υπάρχουν περιοχές του ISM που έχουν αυξημένη πυκνότητα λόγω της τυρβώδους κίνησης των νεφών. την ισορροπία στο νέφος αν το δούμε ενεργειακά εξασφαλίζουν η εσωτερική ενέργεια U_e του αερίου που οφείλεται στην κινητική ενέργεια των μορίων του νέφους και η αντίθετα δρώσα εσωτερική βαρυτική δυναμική ενέργεια U_g. H ισορροπία αυτή επειδή έχει ομοιότητες έχει επικρατήσει να λέγεται υδροστατική σε όλα τα στάδια της ζωής ενός άστρου.

Τώρα λόγω φυσιολογικής αύξησης της πυκνότητας απο προσθήκη αερίου στην ήδη πυκνή περιοχή ή ένα τυχαίο γεγονός όπως το ωστικό κύμα ενός supernova, προκαλούν αύξηση της U_g και το τμήμα αυτό του νέφους αρχίζει να καταρρέει βαρυτικά σχηματίζοντας αρχικά έναν σφαιρικό πυρήνα(σχ. 2).

Με λόγια του άρθρου για το σχήμα 3. Καθώς ο σφαιρικός πυρήνας γυρίζει όλο και πιό γρήγορα σχηματίζει έναν δίσκο όπως η φούστα μιας πατινέρ που περιστρέφεται στον πάγο. Ταυτόχρονα ύλη εκτινάσσεται από τους πόλους του πυρήνα με τη μορφή πιδάκων προκειμένου να διατηρηθεί η ισορροπία. Και οι δύο παρατηρήσεις έχουν να κάνουν με τη στροφορμή. Σαφώς η πρώτη με την πατινέρ, τη δεύτερη όμως με την εκτίναξη ύλης δεν τη συναντάς ούτε σε άρθρα ανώτερου επιπέδου. Έχει να κάνει με την απορρόφηση μέρους της στροφορμής από την ύλη που αποσπούν οι φυγόκεντρες δυνάμεις, ειδάλως η συχνότητα περιστροφής του σχηματιζόμενου άστρου θα ήταν απαγορευτική για την ύπαρξή του όπως θα δούμε και στην άσκηση.

Στο 4ο σχήμα η θερμοκρασία του πυρήνα έχει ανέβει αισθητά ώστε το σχηματιζόμενο άστρο να αρχίσει να ακτινοβολεί και στο οπτικό. Σε αυτό το στάδιο το αστέρι ανήκει στην κατηγορία αστέρων Τ Ταύρου. Τέτοιους αστέρες έχει αποτυπώσει πάρα πολλούς το Hubble κυρίως στο κοντινό μεγάλο νεφέλωμα του Ωρίωνα.

Στην 5η εικόνα έχει σταματήσει η εισροή ύλης και έχει σχηματιστεί ένας πρωτοπλανητικός δίσκος που θα δώσει πλανήτες στις πυκνές περιοχές. Η συνέχεια της ζωής του πρωταστέρα είναι συνάρτηση μόνο της μάζας του. Αν έχει μάζα μικρότερη απο μισή ηλιακή δεν πρόκειται η θερμοκρασία του πυρήνα του να φτάσει στο επίπεδο του να ξεκινήσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης υδρογόνου και θα σβήσει αργά-αργά σε φαιό νάνο. Τα υπόλοιπα αστέρια που θα αρχίσουν να καίνε υδρογόνο, όσο μικρότερη μάζα έχουν τόσο περισσότερο θα ζήσουν. Τα μεγάλα θα τελειώσουν με μία θεαματική έκρηξη supernova που θα εμπλουτίσει τον διαστρικό χώρο με τα στοιχεία της ζωής(C,O,N,Ca,Mg,K, Fe ). O όρος επομένως είμαστε “παιδιά των άστρων” ή αστρόσκονη, δεν απέχουν απο την πραγματικότητα. Τα πολύ πολύ μεγάλα θα δώσουν αστρικές μαύρες τρύπες.

ΑΣΚΗΣΗ