ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

Η ενέργεια των άστρων

Κάθε χρόνο τέτοια εποχή τα διάφορα ΜΜΕ ασχολούνται με την καταγραφή των πιο σημαντικών ή, έστω, των πιο ενδιαφερόντων συμβάντων ή ανακαλύψεων της προηγούμενης χρονιάς. Και αυτή ακόμη η στήλη το έχει κάνει αυτό επανειλημμένα τα τελευταία επτά χρόνια για θέματα αστροφυσικής και Διαστήματος.

Eτσι και φέτος θα μπορούσα να ασχοληθώ παρουσιάζοντάς σας, για παράδειγμα, τις ιστορικές πτήσεις του αρειανού ελικοπτέρου Ingenuity ή τους στόχους του προσφάτως εκτοξευθέντος στο Διάστημα νέου γιγάντιου διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.

Παρ’ όλα αυτά, θεώρησα σκόπιμο να σας παρουσιάσω σήμερα την πηγή της ενέργειας που εκπέμπει ο Hλιος, αλλά και όλα τα άλλα άστρα του ουρανού, τιμώντας έτσι το διαστημόπλοιο «Parker Solar Probe» (PSP) της NASA, το οποίο στις 28 του περασμένου Απριλίου διαπέρασε για πρώτη φορά στην ιστορία το Στέμμα του Hλίου, την εξωτερική δηλαδή ατμόσφαιρά του, σε απόσταση 13 εκατομμυρίων χλμ. από την επιφάνειά του.

Γιατί εξαρχής η διαδικασία με την οποία παράγεται η τεράστια ποσότητα ενέργειας στον Hλιο, και στ’ άλλα άστρα, δεν ήταν κάτι το αυτονόητο, αλλά εξηγήθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανοαμερικανό φυσικό Hans A. Bethe το 1939.

Η ανακάλυψη αυτή του χάρισε το βραβείο Νομπέλ Φυσικής το 1967, και στην ανθρωπότητα την εξήγηση μιας από τις βασικότερες διεργασίες που συμβαίνουν στο σύμπαν.

Ο Bethe ανακάλυψε, δηλαδή, πως η ενέργεια των άστρων πηγάζει απλούστατα στις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις που εκτελούνται στο κέντρο του κάθε άστρου που λάμπει στον ουρανό.

Για να συντηρηθεί όμως η θερμοπυρηνική δραστηριότητα ενός άστρου, κάθε δευτερόλεπτο που περνάει περίπου 655 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου μετατρέπονται σε ήλιο, ενώ συγχρόνως 5 εκατομμύρια τόνοι από τη μάζα του μετατρέπονται σε ενέργεια.

Παρόλο όμως που ένα άστρο σαν τον Hλιο χάνει την τεράστια αυτή ποσότητα ύλης κάθε δευτερόλεπτο, διαθέτει τόσο μεγάλη μάζα ώστε δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα δεν θα έχει χάσει παρά λιγότερο από το ένα χιλιοστό της.

Η διαδικασία αυτή δεν είναι, φυσικά, ούτε απλή ούτε συμβαίνει από τη μια στιγμή στην άλλη. Είναι ωστόσο μια διαδικασία εύκολα κατανοήσιμη, αφού η θερμοκρασία που επικρατεί στο κέντρο του Hλίου φτάνει τα 20 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, με αποτέλεσμα τα άτομα να έχουν χάσει τα ηλεκτρόνιά τους, είναι δηλαδή τελείως ιονισμένα, και η κατάσταση της ύλης που βρίσκουμε εκεί είναι μια τέταρτη κατάσταση, ηλεκτρικά ουδέτερη, που ονομάζεται πλάσμα.

Η ύλη δηλαδή που υπάρχει στην καρδιά των άστρων είναι ένα μείγμα ελεύθερων πυρήνων και ελεύθερων ηλεκτρονίων.

Επειδή το υδρογόνο είναι το κύριο συστατικό των άστρων σημαίνει ότι το αστρικό πλάσμα αποτελείται κυρίως από ελεύθερα πρωτόνια, που αποτελούν τον πυρήνα του υδρογόνου και τα οποία θα πρέπει να «συνδεθούν» μεταξύ τους για να δημιουργήσουν το στοιχείο ήλιο. Τα υπερθερμασμένα πρωτόνια κινούνται με μεγάλες ταχύτητες και συγκρούονται μεταξύ τους, πολλές φορές με τόση βιαιότητα ώστε δύο απ’ αυτά «κολλάνε» μεταξύ τους, συγχωνεύονται δηλαδή κατά τη σύγκρουση. Δύο ακόμη βίαιες συγκρούσεις προσθέτουν δύο ακόμη πρωτόνια (πυρήνες υδρογόνου) στο σύνολο, φτιάχνοντας έτσι ένα σταθερό άτομο ηλίου.

Το παράξενο όμως σε όλη αυτή τη διαδικασία είναι ότι τα τέσσερα πρωτόνια (μεμονωμένοι πυρήνες υδρογόνου) «ζυγίζουν» περισσότερο από τον ένα πυρήνα ηλίου που δημιουργήθηκε με τη συγχώνευση.

Η μάζα που λείπει μετατράπηκε σε ενέργεια η οποία, σύμφωνα με τον Αλμπερτ Αϊνστάιν, είναι ίση με το γινόμενο της μάζας που λείπει επί το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός (Ε=mc2).

Στη διάρκεια, δηλαδή, της διαδικασίας αυτής, όταν συγχωνεύονται 1.000 γραμμάρια υδρογόνου δημιουργούν 993 γραμμάρια ηλίου, πράγμα που σημαίνει ότι στη διαδικασία αυτή «χάνονται» 7 συνολικά γραμμάρια ύλης. Στην πραγματικότητα, φυσικά, η μικρή αυτή ποσότητα ύλης δεν «χάθηκε», αλλά μετετράπη σε ενέργεια. Αυτό που μας λέει, δηλαδή, ο Αϊνστάιν είναι ότι υπάρχει ισοδυναμία μάζας και ενέργειας, και η εξίσωση αυτή προσδιορίζει επακριβώς πόση ενέργεια απελευθερώνεται όταν «χάνεται» μία ποσότητα μάζας.

Η θερμοκρασία που επικρατεί στο κέντρο του Hλίου φτάνει τα 20 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

Η ακτινοβολία που παράγεται στον πυρήνα του Hλίου με αυτή τη διαδικασία, για να φτάσει μέχρι τα εξωτερικά του στρώματα και να παρατηρηθεί, χρειάζεται περίπου 30.000 χρόνια.

Γιατί από τη στιγμή που θα δημιουργηθεί, καθένα φωτόνιο γάμα συγκρούεται εκατομμύρια φορές με τα διάφορα σωματίδια της ύλης του Hλίου με αποτέλεσμα ο δρόμος προς την επιφάνεια να μην είναι καθόλου ευθύς.

Αυτές οι συνεχείς συγκρούσεις έχουν ως αποτέλεσμα να χάσει η ακτινοβολία γάμα αρκετή από την ενέργειά της, έτσι ώστε όταν φτάσει στην επιφάνεια του Hλίου εμφανίζεται με τη μορφή ορατής, υπέρυθρης και υπεριώδους ακτινοβολίας. Αν δεν συνέβαιναν οι συγκρούσεις αυτές και ο Hλιος εξέπεμπε την ακτινοβολία γάμα αναλλοίωτη, τότε δεν θα μπορούσαμε να επιβιώσουμε ούτε δευτερόλεπτο σε οποιοδήποτε σημείο του ηλιακού μας συστήματος, αλλά ούτε και να δούμε τον Hλιο. Θα αντικρίζαμε δηλαδή έναν πραγματικά «μαύρο» Ηλιο.

* Ο κ. Διονύσης Π. Σιμόπουλος είναι επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.

Πηγή: Η ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ

ΣΑΣ ΑΡΕΣΕ;

ΤΕΛΕΙΟ
0
ΝΑΙ
0
ΜΕΤΡΙΟ
0
ΟΧΙ
0

Comments are closed.

ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

Ανακαλύφθηκαν 116 χιλιάδες άγνωστοι μεταβλητοί αστέρες

Στην αστρονομία ως μεταβλητός αστέρας χαρακτηρίζεται κάθε αστέρας του οποίου η λαμπρότητα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, παρουσιάζοντας μία διακύμανση του φαινόμενου μεγέθους του. ...
0 %