Οι φωτεινότερες εκρήξεις στο σύμπαν

Οι φωτεινότερες εκρήξεις στο σύμπαν

Κάθε φορά που εμφανίζεται μια έκρηξη ακτίνων γάμα, μια νέα μαύρη τρύπα γεννιέται

Η εικόνα αυτή δε θα μπορούσε να είχε φιλοτεχνηθεί πριν από μια δεκαετία, γιατί κανείς δεν ήξερε τότε τι προκαλεί τις εκρήξεις ακτίνων γάμα. Τώρα οι αστρονόμοι θεωρούν ότι οι εκρήξεις αυτές είναι το κύκνειο άσμα μερικών άστρων. Η μαύρη τρύπα που δημιουργείται από την κατάρρευσή τους, απορροφά τα υπολείμματα του εξωτερικού κελύφους τους και εκτοξεύει ένα μέρος σαν ψεκαστήρας. Μια αλληλουχία ωστικών κυμάτων που συγκρούονται μεταξύ τους εκπέμπει την παρατηρούμενη ακτινοβολία γάμα

Νωρίς το πρωί της 23ης Γενάρη 1999, ένα αυτόματο τηλεσκόπιο στο Νέο Μεξικό των ΗΠΑ κατέγραψε μια ασθενή λάμψη φωτός στον αστερισμό του Βορείου Στεφάνου. Αν και μόλις ορατή με τα κιάλια, αποδείχτηκε ότι ήταν η πιο λαμπρή κοσμική έκρηξη που έχει παρατηρήσει ποτέ η ανθρωπότητα. Τόσο λαμπρή που μπορέσαμε να τη δούμε από απόσταση 9 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, δηλαδή περισσότερο από το μισό της διαμέτρου του ορατού σύμπαντος. Αν η έκρηξη είχε γίνει σε απόσταση μερικών χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη, θα ήταν τόσο λαμπρή όσο ο ήλιος το καταμεσήμερο και θα είχε περιλούσει τον πλανήτη μας με αρκετή ακτινοβολία ώστε να σκοτώσει κάθε ζωντανό ον πάνω σ' αυτόν.

Η λάμψη ήταν μια ακόμα από τις περίφημες εκρήξεις ακτίνων γάμα, που τις τελευταίες δεκαετίες ήταν ένα από τα άλυτα μυστήρια της αστρονομίας. Η πρώτη παρατήρηση έκρηξης ακτίνων γάμα (ΕΑΓ) έγινε στις 2 Ιούλη 1967, από στρατιωτικούς δορυφόρους που ελέγχουν για τυχόν πυρηνικές δοκιμές στο Διάστημα. Στα 35 χρόνια που πέρασαν από τότε κάθε νέα ΕΑΓ περιέπλεκε την κατάσταση. Κάθε φορά που οι ερευνητές πίστευαν ότι είχαν βρει την απάντηση, νέα στοιχεία τούς έστελναν και πάλι στην αφετηρία.

Οι ανακαλύψεις των τελευταίων ετών έχουν φέρει τους αστρονόμους πιο κοντά σε μια οριστική απάντηση. Πριν το 1997, τα περισσότερα απ' όσα γνωρίζαμε για τις ΕΑΓ βασίζονταν σε παρατηρήσεις ενός ειδικού οργάνου του Παρατηρητηρίου Ακτίνων Γάμα Κόμπτον. Σύμφωνα μ' αυτές, καθημερινά σε διάφορα σημεία του ορατού σύμπαντος εμφανίζονται δύο ή τρεις ΕΑΓ. Τη στιγμή της έκρηξης είναι πιο λαμπρές απ' οποιοδήποτε άλλο ουράνιο σώμα στο φάσμα των ακτίνων γάμα (όχι στο ορατό). Αν και η κάθε έκρηξη έχει μοναδικά χαρακτηριστικά, όλες μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο χονδρικές κατηγορίες. Τις «σύντομες» εκρήξεις που διαρκούν λιγότερο από δύο δευτερόλεπτα και τις «διαρκείας» που είναι και η πλειοψηφία. Οι δύο κατηγορίες διαφέρουν φασματοσκοπικά, με τις σύντομες να έχουν πιο ενεργητικές ακτίνες γάμα σε σχέση με τις διαρκείας. Η έκρηξη του Γενάρη 1999 είχε διάρκεια ενάμισι λεπτό!

Η πιο σημαντική παρατήρηση του Κόμπτον ήταν ότι οι ΕΑΓ φαίνεται να είναι ισοτροπικές, δηλαδή εμφανίζονται ομοιόμορφα κατανεμημένες σε ολόκληρο τον ουράνιο θόλο. Αυτό σήμαινε ότι δεν μπορεί να προέρχονται από πηγές μέσα στο Γαλαξία, γιατί τότε, λόγω του σχήματος του Γαλαξία και της απόκεντρης θέσης της Γης μέσα σ' αυτόν, οι εκρήξεις θα εμφανίζονταν πάντα σε μια ορισμένη ζώνη του ουρανού. Ετσι, οι αστρονόμοι συμπέραναν ότι τα όργανά τους συλλάμβαναν γεγονότα συμπαντικής κλίμακας. Ομως, οι ακτίνες γάμα από μόνες τους δεν πρόσφεραν αρκετές πληροφορίες για να βγουν οριστικά συμπεράσματα. Επρεπε να ανιχνευτεί ακτινοβολία από τις εκρήξεις και σε άλλα μήκη κύματος. Το ορατό φως, για παράδειγμα, θα μπορούσε να αποκαλύψει τους γαλαξίες μέσα στους οποίους εμφανίζονται οι ΕΑΓ, επιτρέποντας τη μέτρηση της απόστασής τους από τη Γη.

Οι σχετικές προσπάθειες δεν ευδοκίμησαν ως το 1996, οπότε άρχισε να χρησιμοποιείται το διαστημικό παρατηρητήριο BeppoSAX, προϊόν ιταλο-ολλανδικής συνεργασίας. Ηταν ο πρώτος δορυφόρος που μπόρεσε να εντοπίσει με ακρίβεια τις πηγές των ΕΑΓ και να ανακαλύψει το απόφωτο ακτίνων Χ της έκρηξης (ακτίνες Χ που εκπέμπονται μετά το κεντρικό φωτεινό φαινόμενο). Το απόφωτο εμφανίζεται μόλις εξαφανιστούν οι ακτίνες γάμα και παραμένει για μέρες ή και μήνες, φθίνοντας σε ένταση, αλλά και ενεργητικότητα (από ακτίνες Χ σε ορατή ακτινοβολία και τελικά σε ραδιοκύματα). Ο BeppoSAX βρήκε απόφωτα μόνο για ΕΑΓ διαρκείας, αλλά έδωσε τη δυνατότητα επακόλουθων παρατηρήσεων των συγκεκριμένων περιοχών με άλλα μέσα. Ετσι, οπτικά τηλεσκόπια και ραδιοτηλεσκόπια εντόπισαν τις πηγές των ΕΑΓ σε διάφορους γαλαξίες που βρίσκονται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, γεγονός που σημαίνει ότι οι εκρήξεις είναι εξαιρετικά ισχυρές. Ακραίες ενέργειες σημαίνουν με τη σειρά τους ακραίες αιτίες. Ετσι οι ερευνητές άρχισαν να συσχετίζουν τις ΕΑΓ με τις μαύρες τρύπες.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»

    

Ο σχηματισμός μιας έκρηξης ακτίνων γάμα μπορεί να αρχίσει είτε με τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων (νεκρά άστρα που έχουν εξαντλήσει τα καύσιμά τους και έχουν καταρρεύσει μερικώς), είτε με την απότομη κατάρρευση ενός πολύ μεγάλου άστρου τη στιγμή που γίνεται υπερκαινοφανής αστέρας. Και τα δύο αυτά γεγονότα δημιουργούν μια μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από ένα δίσκο ύλης.

Το σύστημα τρύπας - δίσκου εκτοξεύει μέρος του υλικού του δίσκου υπό τη μορφή δύο πιδάκων κωνικού σχήματος κατά μήκος του άξονα περιστροφής της μαύρης τρύπας. Το υλικό αυτό εκτοξεύεται με ταχύτητα που πλησιάζει εκείνη του φωτός. Τα πανίσχυρα ωστικά κύματα που συγκρούονται μέσα στους πίδακες προκαλούν την εκπομπή των παρατηρούμενων ακτίνων γάμα και στη συνέχεια των ακτίνων Χ και της άλλης λιγότερο ενεργητικής ακτινοβολίας.

Χωρίς να έχουν βγει οριστικά συμπεράσματα, οι αστρονόμοι θεωρούν σαν συχνότερη αιτία των εκρήξεων ακτίνων γάμα τους υπερκαινοφανείς αστέρες, αφού στις περισσότερες περιπτώσεις στη θέση εντοπισμού μιας ΕΑΓ παρατηρείται στη συνέχεια η εμφάνιση ενός υπερκαινοφανούς. Ωστόσο, όλοι οι υπερκαινοφανείς αστέρες δεν προξενούν ΕΑΓ.