«Εν Αρχήν ην ο Λόγος

και ο Λόγος ην προς τον θεόν

και θεός ην ο Λόγος…» [2]

κατά Ιωάννην Ευαγγέλιον

Το ότι η αρχή των πάντων είναι ο

Θεός δεν μπόρεσε κανείς ακόμη να το

αποδείξει, αλλά το ίδιο βέβαιο είναι, ότι

κανείς δεν μπορεί (τουλάχιστον μέχρι

σήμερα) και να το απορρίψει.

Ακόμη και αν δεχθούμε ότι όλα αυτά

που υπάρχουν έγιναν τυχαία, τότε πρέπει να

δώσουμε απάντηση στα μεγάλα ερωτήματα:

- τι υπήρχε πριν ξεκινήσει η “τυχαία’’ αυτή δημιουργία;

- ποιος δημιούργησε αυτό το “τι’’ που υπήρχε;

- ποιος άναψε το “φυτίλι’’ για να γίνει η Μεγάλη Έκρηξη που τελικά

όλοι δεχόμαστε;

Μήπως στο Ευαγγέλιο πρέπει να επιστρέψουμε για την

αναζήτηση απαντήσεων στα τρία τελευταία ερωτήματα;

Επειδή όμως ο Θεός, ως θεός, δεν χρειάζεται απόδειξη!, (αρκεί

κανείς να κοιτάξει γύρω του και θα τον δει), ας κοιτάξουμε λίγο τι

κατάφερε να δημιουργήσει και μετά από ποιες διαδικασίες φθάσαμε

στους γαλαξίες στους αστέρες και τα άλλα ουράνια σώματα του

παρατηρούμε στον ουρανό σήμερα.

- «Εν Αρχήν εποίησεν ο Θεός τον ουρανόν και την γήν…»

- «Και είπεν ο Θεός΄ γενηθητω φως και εγένετο φως.» [3]

Παλαιά Διαθήκη

Εάν η Παλαιά Διαθήκη

ξαναγραφόταν σήμερα, τα εδάφια αυτά

θα διαφοροποιούνταν λίγο από την τότε

γραφή τους, λόγω της εξέλιξης της

επιστήμης σε Κοσμολογικά θέματα.

Την εποχή εκείνη οι άνθρωποι

δεν θα καταλάβαιναν τίποτε, αν η

Παλαιά Διαθήκη αναφερόταν σε

Μεγάλη έκρηξη, γαλαξίες, αστέρες,

χώρο και χρόνο.

Αφήνοντας

λοιπόν ανοικτό το θέμα του Θεού ας

Εικόνα 1.Ιησούς Χριστός

Μεγάλη Έκρηξη- Εξέλιξη του Σύμπαντος

δούμε τι κατάφερε να δημιουργήσει, 13.7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν

όπου και χρονολογείται η ημερομηνία της Μεγάλης Έκρηξης μέχρι

σήμερα.[4]

Θα ξεκινήσουμε με ένα σύντομο χρονικό (μια βαθύτερη ανάλυση θα

έμπαινε σε

εδάφη της Κοσμολογίας), των πρώτων στιγμών του Σύμπαντος. [5]

Στην αρχή του χωροχρόνου υπήρξε ένα σημείο με μηδενικό (ή

σχεδόν μηδενικό) όγκο, και ύλη και ενέργεια όση η σημερινή ύλη και

ενέργεια του Σύμπαντος. Συνεπώς η καμπυλότητα, καθώς και η

πυκνότητα και θερμοκρασία του ήταν άπειρη. Ένα τέτοιο σημείο δεν

μπορεί να περιγραφεί με τα Μαθηματικά και κατ’ επέκτασιν ούτε με τη

Γενική Θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ), που καταρρέουν αδυνατώντας

να χειριστούν το άπειρο στους υπολογισμούς τους. Το σημείο αυτό

ονομάζεται «σημείο ασυνέχειας», ή «σημείο ανωμαλίας», ή

«ακρότητα», ή «μοναδικότητα». [6] Την περίοδο λοιπόν, από το μηδέν

(0 sec) της Μεγάλης Έκρηξης μέχρι και το 10-43

sec δεν γνωρίζουμε τις

διαδικασίες που ακολούθησε το Σύμπαν κατά την εξέλιξή του, λόγω της

αδυναμίας αυτής των Μαθηματικών, την ονομάζουμε δε «Εποχή

Κβαντικής Βαρύτητας».

Ακολουθεί, από το 10-43

sec μέχρι το 10-34

sec, η «Εποχή της

Μεγάλης Ενοποίησης», [7] κατά την οποία οι τέσσερις δυνάμεις

(Βαρυτική, Ηλεκτρομαγνητική, Ισχυρή Πυρηνική, Ασθενής Πυρηνική)

είναι ενοποιημένες σε μία. Η θερμοκρασία του Σύμπαντος την περίοδο

εκείνη ήταν 1032

βαθμοί. Η διάμετρος του δεν ξεπερνά τα 10-55

μέτρα!

Η περίοδος που εκτείνεται από το 10-34

sec μέχρι το 1013

sec

ονομάζεται [8] «Εποχή του Κοσμικού Πληθωρισμού» και κατά τη

διάρκειά της γίνονται οι δραματικότερες μεταβολές σε ολόκληρη τη

ιστορία του Σύμπαντος.

Η Βαρύτητα αρχικά, και η Ισχυρή πυρηνική αργότερα, ξεχωρίζουν από

τις άλλες δυνάμεις.

Το Σύμπαν διπλασιάζεται κάθε δέκα ενδεκάκις εκατομμυριοστά του

δεπτερολέπτου (1/1037

sec).

Γίνεται δέκα δεκαπεντάκις εκατομμύρια (1046

) φορές μεγαλύτερο μέσα

σε ένα χιλιοστό του δεπτερολέπτου.

Η περίοδος αυτή χωρίζεται σε υποπεριόδους όπως παρακάτω:

Από το 10-34

sec μέχρι το 10-10

sec έχουμε την «Εποχή της

Κυριαρχίας των Κουάρκ και Αντικουάρκ». [9]

Το Σύμπαν, όπου στην αρχή της περιόδου επικρατούν θερμοκρασίες της

τάξεως των 1027

βαθμών, ψύχεται με αστραπιαίο ρυθμό έτσι ώστε στο

τέλος της καταλήγει σε θερμοκρασία 1015

βαθμών και αποτελείται από

μία αδιαφανή «σούπα» Κουάρκ, Ηλεκτρονίων, Νετρίνων, και Φωτονίων.

Εδώ γίνεται ο διαχωρισμός της Ηλεκτρομαγνητικής από την Ασθενή

πυρηνική δύναμη.

Η διάμετρος του Σύμπαντος στην αρχή της περιόδου δεν ξεπερνά το ένα

μέτρο!

Η υποπερίοδος από το 10-10

sec μέχρι το 1 sec ονομάζεται [10]

«Εποχή Σχηματισμού των Αδρονίων».

Εδώ έχουμε την βαρυογένεση, δηλαδή τη σύνθεση των Κουάρκ σε

Πρωτόνια και Νετρόνια που μαζί ονομάζονται Αδρόνια.

Στο Σύμπαν επικρατούν θερμοκρασίες από 1015

μέχρι 1010

βαθμούς στο

τέλος της περιόδου. [11]

Τα Κουάρκ περιορίζονται ενώ εξαφανίζονται τα Αντικουάρκ.

Πρωτόνια, Νετρόνια, Ηλεκτρόνια, Νετρίνα και Φωτόνια καταλαμβάνουν

χώρο διαστάσεων της τάξεως των 1020

μέτρων (ή 10.000 ε.φ).

Από το 1 sec μέχρι τα 3 min έχουμε την «Εποχή της

Πυρηνοσύνθεσης». [12]

Στη θερμοκρασία των 1010

βαθμών τα Πρωτόνια και Νετρόνια

συνδέονται σχηματίζοντας πυρήνες Ηλίου, Λιθίου και Δευτερίου.

Το Σύμπαν έχει τώρα διαστάσεις της τάξεως των 1025

μέτρων.

(1.000.000.000 ε.φ)

Στην υποπερίοδο από το 3 min έως το 300.000 έτη, [13] «Εποχή

Σύζευξης Ύλης και Ακτινοβολίας», λόγω της μείωσης της

θερμοκρασίας από τους 109 βαθμούς στους 3.000 βαθμούς, Πρωτόνια και

Νετρόνια δεν έχουν πια αρκετή ενέργεια για να μπορούν να διαφεύγουν

από την έλξη της ισχυρής πυρηνικής αλληλεπίδρασης. Έτσι αρχίζουν

(ήδη από την προηγούμενη υποπερίοδο) να συνεννώνονται σε πυρήνες

Δευτερίου. Στη συνέχεια οι πυρήνες Δευτερίου θα συνεννωθούν με άλλα

Πρωτόνια και Νετρόνια και θα δώσουν πυρήνες Ηλίου. [14]

Υπολογίζεται ότι στις λίγες πρώτες ώρες του Σύμπαντος η παραγωγή του

Υδρογόνου (75%), Ηλίου (25%) και Λιθίου (ένα εκατομμυριοστό) είχε

ήδη ολοκληρωθεί!

Στη θερμοκρασία των 3.000 βαθμών τα ηλεκτρόνια και οι πυρήνες δεν

είχαν αρκετή ενέργεια για να συνεχίσουν να διαφεύγουν από την

αμοιβαία ηλεκτρομαγνητική τους έλξη και έτσι άρχισαν να

συνεννώνονται και να σχηματίσουν άτομα.

[15] Στα επόμενα μέχρι το 1.000.000 έτη το Σύμπαν συνεχίζει να

διαστέλλεται χωρίς να συμβαίνει τίποτε το σημαντικό.

Καθώς τα ηλεκτρόνια συνδέθηκαν με τους πυρήνες προς σχηματισμό των

ατόμων τελείται η «Αποσύζευξη Ύλης και Ακτινοβολίας», και το Σύμπαν

γίνεται διαφανές, δηλαδή απελευθερώνεται η ακτινοβολία κοσμικού

υποβάθρου. [16]

Μέχρι και τα 1.000.000.000 έτη η θερμοκρασία είχε ήδη πέσει στους

18 βαθμούς και το Σύμπαν συνέχιζε να διαστέλλεται.[17]

Σε κάποιες περιοχές του όμως τύχαινε η πυκνότητά του να είναι

μεγαλύτερη. Σ’αυτές τότε, λόγω της πρόσθετης βαρυτικής έλξης, η

διαστολή αρχικά επιβραδύνονταν μέχρι που τελικά σταμάτησε.

Αυτές οι περιοχές τώρα άρχισαν να συρρικνώνονται και να

περιστρέφονται, με όλο και ταχύτερο ρυθμό δημιουργώντας αρχικά τους

Πρωτογαλαξίες.

(Από αυτούς αργότερα, με το σχηματισμό των Αστέρων από την

περεταίρω συστολή της ύλης μέσα τους, θα προκύψουν οι γαλαξίες.)

Μερικοί μαθηματικοί υπολογισμοί αποδεικνύουν πώς, η μάζα σε μία

τέτοια συμπύκνωση, θα τεμαχιζόταν υποχρεωτικά σε άλλες μικρότερες

μάζες, τις οποίες πολλοί αστρονόμοι θεωρούν σαν προγόνους των

γαλαξιακών σμηνών.

Η δυναμική ενέργεια, του αρχικού νέφους, πού απελευθερωνόταν κατά

τη συστολή, μεταμορφώνονταν σε κινητική ενέργεια των μικρότερων

αεριωδών μαζών.

Η περαιτέρω συστολή των κομματιών αυτών οδήγησε σε μια

δευτερεύουσα αποσύνθεση τους σε ακόμη μικρότερες μάζες αερίου, με

μεγάλη ταχύτητα ή καθεμιά.

Αυτές οι δευτερεύουσες μάζες αερίου, πιστεύεται πώς υπήρξαν οι

εμβρυακές μορφές των ξεχωριστών γαλαξιών.

Ο καθένας από αυτούς τους σχηματισμένους πρωτογαλαξίες, που

συνέχιζαν τη συστολή τους κάτω απ την επιρροή της ίδιας τους της

βαρύτητας, τεμαχίστηκε σε ακόμα μικρότερες μάζες, που αργότερα

αποτέλεσαν τα σφαιροειδή αστρικά σμήνη.

Πιστεύεται πώς το τέταρτο επίπεδο τεμαχισμού των σφαιροειδών

σμηνών οδήγησε στο σχηματισμό των ξεχωριστών άστρων της πρώτης

γενιάς, δηλαδή εκείνων πού αποτελούνταν αποκλειστικά, η σχεδόν

αποκλειστικά από υδρογόνο (Η2).

Στη μακρινή εκείνη εποχή των τεμαχισμών, οι σχετικές ταχύτητες των

ξεχωριστών ομάδων ήταν αρκετά ψηλές, και οι πρωτογαλαξίες θα πρέπει

να είχαν περίπου σφαιρική μορφή. [18]

Είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί οι αρχικοί γαλαξίες με το σφαιρικό ή

ακανόνιστο σχήμα κατέληξαν να γίνουν δισκοειδείς:

Οι συγκρούσεις των σωματιδίων του αερίου στον πρωτογαλαξία

θέρμαιναν το νέφος.

Τότε, το θερμό νέφος ακτινοβολούσε στο διάστημα, χάνοντας έτσι

κινητική ενέργεια.

Οι κινήσεις των σχετικά ψυχρών

σωματιδίων κυριαρχούνταν τώρα από

τις βαρυτικές δυνάμεις και κατέληγαν

χαμηλά προς το επίπεδο του Γαλαξία.

Σαν επακόλουθο, τα άστρα πού

σχηματίζονταν αργότερα

συγκεντρώνονταν στο δίσκο.

Ένας πρωτογαλαξίας πού περιστρε-

φόταν έστω και λίγο όταν άρχισε ή

συμπύκνωση, θα περιστρεφόταν πολύ

γρηγορότερα καθώς αυτή προχωρούσε,

Συστελλόμενο Νέφος-Αερίου Σφαιρικά Σμήνη

Σχήμα 1. Σχηματική αναπαράσταση ενός

γαλαξία στο στάδιο του σχηματισμού του. Καθώς

το νέφος αερίου πέφτει προς τον πυρήνα, ή

ταχύτητα περιστροφής του αυξάνεται. Αποτέλεσμα

η πλάτυνση του συστήματος στους πόλους.

Άξονας περιστοφής

εξαιτίας της διατήρησης της γωνιακής ροπής.

Συνεπώς το καθαρό αποτέλεσμα της βαρυτικής έλξης και της

περιστροφικής δύναμης είναι ένα περιστρεφόμενο σύστημα που γρήγορα

παίρνει επίπεδη μορφή όπου η ύλη συγκεντρώνεται κάθετα στον άξονα

περιστροφής (Σχήμα 1)

Υπάρχουν τώρα τεσσάρων κατηγοριών τέτοια επίπεδα

περιστρεφόμενα συστήματα (γαλαξίες):

α) Σπειροειδείς (τύπου S) [19]

-Sα: Σπειροειδείς με λαμπρούς πυρήνες

και κλειστές σπείρες

-Sb: Σπειροειδείς με κάπως

αμυδρότερους πυρήνες και πιο ανοικτές

σπείρες

-Sc: Σπειροειδείς με μικρούς αμυδρούς

πυρήνες και ακόμη πιο ανοικτές σπείρες. Εικιόνα 3. Σπειροειδής γαλαξίας

Εικόνα 4. Τύπος Sa Εικόνα 5.. Τύπος Sb Eικόνα 6. Τύπος Sc

β) Ραβδωτοί Σπειροειδείς (τύπου SB) [20]

-SBα: Ραβδωτοί Σπειροειδείς με

λαμπρούς πυρήνες και κλειστές σπείρες

-SBb: Ραβδωτοί Σπειροειδείς με

κάπως αμυδρότερους πυρήνες και πιο

ανοικτές σπείρες

-SBc: Ραβδωτοί Σπειροειδείς με

μικρούς αμυδρούς πυρήνες και ακόμη πιο

ανοικτές σπείρες.

Εικόνα 8. Τύπος SBa Εικόνα 9 . Τύπος SBb Eικόνα 10. Τύπος SBc

Εικόνα 7. Σπειροειδής γαλαξίας NGS 1365. Οι φωτεινοί του

βραχίονες ξεκινούν από μία κεντρική ράβδο

[21]

γ) Ελλειπτικοί (τύπου Ε) Ε0,Ε1..Ε7ανάλογα με την πλάτυνση της

έλλειψης.

Εικόνα 11. ΝGC 205 ελλειψοειδής γαλαξίας Εικόνα 12 ΝGC 5128 ελλειπτικός Εικόνα 13 Άλλη άποψη του NGC 5128

συνοδος του Μ31(Ανδρομεδα) γαλαξίας που καλύπτεται κατά (Α Κενταύρου)

ζώνες από υπολείμματα ενός αλλού

αστρικού συστήματος (Α Κενταύρου)

δ) Ανώμαλοι (τύπου Ιrr)

-Irr I περιέχουν πολύ λίγη σκόνη και ευδιάκριτους αστέρες.

-Ιrr II περιέχουν ζώνες

σκόνης που εμποδίζουν την

παρατήρηση μεμονωμένων

αστέρων.

Εικόνα 14 Ανώμαλος γαλαξίας (Νεφέλωμα) Εικόνα 15 Ανώμαλου τύπου γαλαξίας NGC 3293

Τα χαρακτηριστικά ενός γαλαξία προσδιορίζονται από την αρχική

του μάζα, τη σημερινή του ηλικία και την αρχική ταχύτητα περιστροφής

του δηλαδή την ταχύτητα περιστροφής του πρωτογαλαξία.

Αν η αρχική μάζα είναι σχετικά μικρή η μέση πυκνότητα του διαστρικού

αερίου θα είναι μάλλον χαμηλή και ο Γαλαξίας θα δημιουργηθεί αργά

(Η διαδικασία σχηματισμού του μπορεί να διαρκέσει αρκετά

δισεκατομμύρια έτη) π.χ. Μαγγελανικά Νέφη

Οι ακανόνιστοι αυτοί γαλαξίες έχουν θερμά, μεγάλα και νεαρά άστρα.

Αν η αρχική μάζα του πρωτογαλαξία είναι μεγάλη αλλά η ταχύτητα

περιστροφής του σχετικά μικρή τότε ο σχηματισμός των αστέρων άρα

και του γαλαξία θα γίνει πολύ γρήγορα.

Ο διαστρικός χώρος θα συμπυκνωθεί γρήγορα σε αστέρα και η

πυκνότητα του διαστρικού αερίου σύντομα θα ελαττωθεί πολύ.

Περαιτέρω σχηματισμοί άστρων σε τέτοιους γαλαξίες θα γίνουν μόνο

προς το μέρος του πυρήνα τους, όπου μπορεί να έχει συγκεντρωθεί το

υπόλοιπο του

διαστρικού αερίου.

[22] Μερικές φορές,

ο σχηματισμός

αστέρων μπορεί να

σταματήσει εντελώς,

και τότε οι γαλαξίες

χαρακτηρί-ζονται

από λίγο αέριο και

σκόνη και από πολύ

εξελιγμένους α-

στέρες.

Οι ελλειψοειδείς γαλαξίες δείχνουν τέτοιες ιδιότητες.

Αν ο πρωτογαλαξίας έχει μεγάλη μάζα και περιστρέφεται πολύ γρήγορα,

υπάρχουν πιθανότητες να σχηματιστούν σπειροειδείς βραχίονες πού

οδηγούν στην εξέλιξη ενός σπειροειδούς γαλαξία σαν τον δικό μας.

Φθάνοντας στο τέλος της εξελικτικής πορείας του Σύμπαντος και από

τα 1.000.000.000 έτη μέχρι σήμερα (13.700.000.000 έτη) [23] αυτό

συνέχισε να διαστέλλεται, και οι σχηματισμένοι γαλαξίες να

απομακρύνονται όλοι από όλους. Μέσα στους γαλαξίες δημιουργήθηκαν

Αστέρες, (με μία διαδικασία που θα αναλύσουμε παρακάτω) κοντά σ’

αυτούς δημιουργήθηκαν πλανητικά συστήματα από υλικό που δεν

κατάφερε να συμπυκνωθεί σε Αστέρα.

Πάνω τέλος σε κάποιους από τους πλανήτες αυτούς δημιουργήθηκαν οι

συνθήκες ώστε τα άτομα να συνδεθούν σχηματίζοντας πολύπλοκα μόρια

και έμβια ύλη. [24]

Εξέλιξη Αστέρων

Ας εξετάσουμε τώρα πώς σχηματίζονται οι αστέρες. [25]

1

τ

Σ

Στους γαλαξίες υπάρχουν μεγάλα σύννεφα μεσοαστρικής ύλης, με

μάζες που κυμαίνονται από 100-1000 ηλιακές μάζες.

Η μεσοαστρική ύλη είναι συγκεντρωμένη κυρίως στο γαλαξιακό επίπεδο

και στις σπείρες των σπειροειδών γαλαξιών και έχει πολύ μικρή

πυκνότητα, περίπου 1 πρωτόνιο/cm3.

Υποτίθεται πώς, κάτω από ορισμένες ειδικές συνθήκες το νέφος αυτό

αερίου και σκόνης αρχίζει να συμπυκνώνεται.

Εικόνα 16 Ο γειτονικός με το δικό μας γαλαξίας Μ31 (Ανδρομέδα)

Εικόνα 18. Η Μεσοαστρική ύλη Νεφελώματος από

την οποία δημιουργούνται οι αστέρες Εικόνα 19. Στις σπείρες σπειροειδών γαλαξιών

δημιουργούνται οι συνθήκες για τη γένεση αστέρων

(ίσως αυτό να συμβαίνει χάρη στις δυνάμεις βαρύτητας, όπου κάθε

τμήμα του διαστρικού νέφους έλκει όλα τα υπόλοιπα τμήματα του). [26]

Οι αστέρες αρχίζουν να σχηματίζονται όταν στη μεσοαστρική ύλη

δημιουργηθούν τυχαίες συμπυκνώσεις ύλης που, επειδή πλέον διαθέτουν

βαρυτικό πεδίο ισχυρότερο από τη γύρω τους περιοχή, αρχίζουν να

μεγαλώνουν, έλκοντας και άλλες ποσότητες ύλης.

Κοντά στη συμπύκνωση, η ταχύτητα διαφυγής σύντομα αυξάνεται, ενώ

μακριά από αυτήν παραμένει πολύ μικρή, μικρότερη από τις ταχύτητες

που εύκολα αποκτούν τα μόρια του μεσοαστρικού αερίου κατά τις

τυχαίες συγκρούσεις τους.

Έτσι, πολύ σύντομα μια ποσότητα μάζας ξεχωρίζει από την υπόλοιπη

μεσοαστρική ύλη. Η μάζα αυτή τελικά θα σχηματίσει τον αστέρα.

Η συστολή της μάζας συνεχίζεται. Θεωρώντας την προς στιγμήν

σφαιρική και ομογενή, η μάζα αυτή έχει ολική δυναμική ( δηλαδή

βαρυτική) ενέργεια

Ε= -3GM2/5R

που συνεχώς αυξάνει κατά τη διάρκεια της συστολής.

Μιλώντας απόλυτα, αυτή ή σφαίρα δεν είναι ακόμη άστρο, αφού

οι θερμοκρασίες στις κεντρικές του περιοχές δεν είναι αρκετά υψηλές για

να προκληθούν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.

Στις (σχετικά) χαμηλές αυτές θερμοκρασίες,

οι πιέσεις του αερίου στο εσωτερικό της

σφαίρας δεν είναι αρκετά μεγάλες για να

αναχαιτίσουν τις δυνάμεις βαρύτητας. Άρα, ή

σφαίρα συνεχίζει να συστέλλεται.

Πιστεύεται πώς τα πρωτοάστρα, σ' αυτό το

αδιαφανές, απλωμένο στάδιο, μπορούν να

παρατηρηθούν, σε νεφελοειδείς αερίου, σαν

μικρές, σκοτεινές κηλίδες, πού λέγονται

«σφαίρες». [27]

Ενώ συστέλλεται το πρωτοάστρο, η βαρυτική του ενέργεια

μετατρέπεται σε θερμότητα και φως. Χρειάζονται τεράστιες ποσότητες

ενέργειας για να θερμανθεί μια αστρική μάζα από θερμοκρασίες κοντά

στο απόλυτο μηδέν μέχρι δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς.

Καθώς περνάει ο χρόνος, το πρωτοάστρο συνεχίζει τη συστολή του.

Οι διαστάσεις του μικραίνουν ενώ ή θερμοκρασία τόσο στο εσωτερικό

όσο και στην επιφάνεια μεγαλώνει. Αυτή η αρχική φάση συστολής του

πρωτοάστρου γίνεται σχετικά γρήγορα για τα διαστημικά δεδομένα.

-Αν το αρχικό νέφος αερίου είχε μια πυκνότητα 104 ατόμων για κάθε

κυβικό εκατοστό, η αρχική φάση συστολής διαρκεί περίπου 500.000

χρόνια.

-Αν η αρχική πυκνότητα είναι μεγαλύτερη η αρχική φάση συστολής

διαρκεί λιγότερο αφού η ελκτική δύναμη της βαρύτητας που οδηγεί στην

συστολή γίνεται μεγαλύτερη με τη μεγαλύτερη πυκνότητα.

Σ’ αυτό το σημείο, ή εσωτερική θερμοκρασία του πρωτοάστρου

φτάνει τους 100.000° Κ. Επειδή η θερμοκρασία δεν είναι αρκετή για να

προκληθούν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, δεν έχει σχηματιστεί ακόμη

άστρο. [28]

Αυτή, όμως, ή θερμοκρασία είναι αρκετή για να ιονίσει το υδρογόνο(Η2)

και το ήλιο(He) πού αποτελούν τα κύρια συστατικά στοιχεία του

πρωτοάστρου. Αυτό σημαίνει πώς αυτή ή θερμοκρασία είναι αρκετή

ώστε τα άτομα υδρογόνου και ηλίου να χάνουν ηλεκτρόνια με τις βίαιες

συγκρούσεις τους. Αυτά τα ιονισμένα άτομα απορροφούν πιο

αποτελεσματικά την ακτινοβολία πού προέρχεται απ’ το εσωτερικό του

πρωτοάστρου παρά τα ουδέτερα εκείνα άτομα πού έχουν συμπληρωμένο

αριθμό ηλεκτρονίων.

Η αύξηση της αδιαφάνειας του αστέρα αυξάνει την εσωτερική

θερμοκρασία.

Η ακτινοβολία που πριν απελευθερωνόταν στο διάστημα τώρα

παγιδεύεται στο εσωτερικό και το κάνει να θερμαίνεται παραπάνω.

[29] Όταν η εσωτερική θερμοκρασία φτάσει τα 500.000

K ,

αρχίζουν οι πρώτες θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.

Πρώτα καίονται το δεύτερο (1D2) και τα ελαφρά στοιχεία Li, Βe και Β,

τα οποία όμως πολύ σύντομα εξαντλούνται, γιατί αποτελούν ένα πολύ

μικρό ποσοστό της αρχικής ύλης.

Η συρρίκνωση συνεχίζεται και η θερμοκρασία συνεχώς αυξάνει.

Όταν η κεντρική θερμοκρασία φτάσει τα 10 εκατομμύρια

βαθμούς, αρχίζει η καύση του άφθονου υδρογόνου, που μετατρέπεται σε

ήλιο κατά την θερμοπυρηνική αντίδραση σύντηξης: [30]

41Η1 → 2Ηe

4 + ενέργεια.

Στην κρίσιμη αυτή θερμοκρασία, τα άτομα και τα ιόντα στο

εσωτερικό του άστρου κινούνται αρκετά γρήγορα ώστε να ασκήσουν

πίεση προς τα πάνω, ισορροπώντας σχεδόν το βάρος της ύλης που

υποστηρίζουν.

Έτσι λοιπόν φθάνουμε στο σημείο που η πίεση στο εσωτερικό να

ισορροπεί ακριβώς την δύναμη της βαρύτητας και ολόκληρη η σφαίρα

αερίου παύει να συστέλλεται.

Το πρωτοάστρο έχει γίνει αστέρας.

Σ’ αυτόν τώρα επικρατεί τώρα κατάσταση θερμοδυναμικής και

υδροστατικής ισορροπίας.(1η φάση )

Η περίοδος αυτή της υδροστατικής και θερμοδυναμικής ισορροπίας του

αστέρα, κατά την οποία καίει το υδρογόνο του και το μετατρέπει σε ήλιο,

είναι η περίοδος που ο αστέρας λέμε ότι βρίσκεται στην κύρια

ακολουθία. [31]

Το χρονικό διάστημα από την αρχική συμπύκνωση της

μεσοαστρικής ύλης της οποίας η πυκνότητα είναι περίπου 1024

πρωτόνια/cm3, μέχρι το σχηματισμό του αστέρα, και τη σταθεροποίηση

του στο στάδιο της κυρίας ακολουθίας είναι πάρα πολύ σύντομο.

Υπολογίζεται μόλις σε δυο εκατομμύρια χρόνια για τον Ήλιο, λιγότερο

για τους μεγαλύτερους ενώ είναι μερικές δεκάδες εκατομμύρια χρόνια

για τους μικρότερους από τον Ήλιο αστέρες.

[32]Στο στάδιο της κύριας ακολουθίας βρίσκεται η πλειονότητα

των αστέρων που παρατηρούμε.

Στη θερμοκρασία των εκατομμυρίων βαθμών, η αστρική μάζα

συμπεριφέρεται σαν τέλειο αέριο που ασκεί πίεση ανάλογη της

θερμοκρασίας (ΡV = η RΤ).

Η πίεση αυτή εξουδετερώνει το βάρος των υπερκείμενων φλοιών του

αστέρα, δηλαδή την πίεση της βαρύτητας, και ο αστέρας

σταθεροποιείται.[32α]

Η σταθεροποίηση όμως δεν γίνεται δωρεάν!

Ο αστέρας δαπανά ενέργεια - 4 x 1033

erg /sec - καίγοντας το υδρογόνο

του σε ήλιο, μόνο και μόνο για να κρατηθεί σε σταθερή μορφή. Αυτή η

ενέργεια σκορπίζεται στο διάστημα.

Η καύση του υδρογόνου και η μετατροπή του σε ήλιο με την

θερμοπυρηνική αντίδραση 41Η1

→ 2Ηe4 + ενέργεια γίνεται στο

εσωτερικό των αστέρων γιατί οι υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις που

απαιτούνται για τέτοιες αντιδράσεις, βρίσκονται μόνο σ’ αυτή την

περιοχή. [33]

Αφού όμως υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα υδρογόνου στο

πυρήνα, αργά η γρήγορα, τα πυρηνικά καύσιμα κάποτε θα εξαντληθούν,

ανάλογα με τη μάζα του αστέρα.

Η αρχική μάζα του αστέρα προσδιορίζει και την διάρκεια ζωής του

μέσα στην κύρια ακολουθία. Αν ή μάζα είναι μεγάλη, οι εσωτερικές

θερμοκρασίες είναι κι αυτές μεγάλες και τότε ο αστέρας γίνεται ισχυρή

πηγή ακτινοβολίας. Αλλά, σαν αποτέλεσμα, χάνει γρήγορα το απόθεμα

καύσιμου υδρογόνου πού έχει.

(Το ότι η διάρκεια ζωής του άστρου είναι αντιστρόφως ανάλογη της αρχικής του

μάζας αποδεικνύεται εύκολα όπως παρακάτω:

αν Μ1 , Μ2 είναι οι μάζες δύο αστέρων και L1, L2 και t1, t2 είναι οι λαμπρότητες τους και οι διάρκειες ζωής τους αντίστοιχα στην κύρια ακολουθία, τότε θα είναι

L1t1 = K1M1 και L2t2 = K2M2, (όπου Κ1, Κ2 τα ποσοστά των μαζών των αστέρων

που μετατρέπονται σε ήλιο.) Υποθέτοντας τώρα ότι οι αστέρες μετατρέπουν το ίδιο ποσοστό της μάζας τους σε

ήλιο παίρνουμε:

L1.t1/L2.t2 = M1/M2 (1)

Γνωρίζοντας όμως ότι η ολική λαμπρότητα των αστέρων στην κύρια ακολουθία είναι

ανάλογη της 3,5ης

δύναμης της μάζας τους δηλ ότι L1/L2 = (M1/M2)3,5

και αντικαθιστώντας στην σχέση (1)

παίρνουμε:

(Μ1 / Μ2)3,5

x t1 / t2 = M1 / M2 t2 / t1 = (M1 / M2)3,5

x M2 / M1

Σχήμα 2. Σχηματισμός πυρήνα Ηe στο εσω-

τερικό μετά την καύση του 10% του Η2.Στους

αμέσως υπερκείμενους φλοιούς συνεχίζεται η

καύση Η2.

t2 / t1=(M1 / M2)2,5

(2)

Η σχέση (2) σημαίνει ότι οι διάρκεια ζωής δύο αστέρων είναι αντιστρόφως ανάλογη

ως προς τις αρχικές τους μάζες)

Έτσι, λόγου χάρη, αστέρες της κύριας ακολουθίας με μάζες 20 ή

30 φορές μεγαλύτερες από κείνη του Ήλιου - οι θερμοί μπλε γίγαντες-

παραμένουν στην κύρια ακολουθία μόνο για μερικά εκατομμύρια

χρόνια.

Απ' την άλλη μεριά, αστέρες με μάζες περίπου σαν εκείνη του Ήλιου

μένουν στην κύρια ακολουθία για 10 ή 15 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους οι αστέρες το περνούν στο

στάδιο της κύριας ακολουθίας. Θεωρείται η περίοδος της ωριμότητας

τους , επειδή χαρακτηρίζεται από σταθερότητα. (2η φάση).

[34]Συνεχίζοντας την εξέλιξη του ο αστέρας φθάνει να κάψει το

10% του υδρογόνου του μετατρέποντας το σε ήλιο στο εσωτερικό του.

Εκεί λοιπόν σχηματίζεται ένας σημαντικά

μεγάλος πυρήνας ηλίου, (με διαστάσεις μισή

περίπου αστρική ακτίνα) ενώ το υδρογόνο

εξακολουθεί να καίγεται στους αμέσως

υπερκείμενους φλοιούς.

Στον πυρήνα δεν γίνονται πια θερμοπυρηνικές

αντιδράσεις, γιατί η καύση του ηλίου απαιτεί

θερμοκρασίες τουλάχιστον 100 εκατομμυρίων

βαθμών.

Ο πυρήνας He αρχίζει να συστέλλεται εξαιτίας

της βαρύτητας, θερμαίνεται, ακτινοβολεί και

θερμαίνει τα προσκείμενα στρώματα

υδρογόνου.

Το υδρογόνο των ανώτερων στρωμάτων όμως συνεχίζει τις

θερμοπυρηνικές αντιδράσεις καιέτσι το περίβλημα διαστέλλεται σε

αντίθεση με τον πυρήνα Ήλιου (He) ο οποίος συνεχίζει να συστέλλεται.

Η συρρίκνωση του κεντρικού πυρήνα He , λόγω της βαρύτητας, έχει ως

αποτέλεσμα η θερμοκρασία του να φθάσει σύντομα στα 100

εκατομμύρια βαθμούς.

Τότε αρχίζουν για πρώτη φορά οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις

συντήξεως του Ηe, που καίγεται προς βηρύλλιο Βe και κατόπιν

άνθρακα C. Συνεπώς, ο αστέρας αρχίζει να παράγει ενέργεια με πολύ

ταχύτερο ρυθμό.

Το εσωτερικό του θερμαίνεται, η πίεση αυξάνει, η υδροστατική

ισορροπία σταματά να υφίσταται και ο αστέρας διαστέλλεται, γίνεται

γίγαντας. [35]

Η παραγωγή ενέργειας μέσα σε λίγα δεπτερόλεπτα αυξάνεται κατά 100

δισεκατομμύρια φορές! Η έντόνη αυτή καύση του He του πυρήνα

ονομάζεται «Λάμψη Ηλίου»

He

He He

H

H

H

Ως γίγαντας όμως ο αστέρας ακτινοβολεί από πολύ μεγαλύτερη

επιφάνεια, ενώ συγχρόνως, κατά τη διαστολή του αυξάνεται και η

δυναμική του ενέργεια.

Για να αποκατασταθεί λοιπόν η θερμική ισορροπία, ελαττώνεται η

επιφανειακή θερμοκρασία, η οποία σ’ αυτό το στάδιο φθάνει περίπου

τους 3000ο Κ.

Χαμηλή θερμοκρασία όμως σύμφωνα με τον νόμο του Wien σημαίνει

ακτινοβολία προς το ερυθρό. Γι’ αυτό ο αστέρας στο στάδιο αυτό της

εξέλιξης του που διαρκεί το πολύ 200.000 έτη,ονομάζεται ερυθρός

γίγαντας.(3η φάση )

Στο στάδιο των ερυθρών γιγάντων οι αστέρες δεν μπορεί να

μείνουν πάρα πολύ, εφόσον δαπανούν ενέργεια με τόσο ταχύ ρυθμό. Η

πηγή ενέργειας είναι πάλι οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις (συντήξεις) ,

κατά τις οποίες η ύλη διαδοχικά μετατρέπεται σε He, Be, C, O, Ne, Mg,

Si, S, A, Ca και τελικά 26Fe56

. Η προηγούμενη διαδικασία

επαναλαμβάνεται μερικές φορές.

Έτσι αν η αρχική ποσότητα ύλης του αστέρα είναι ικανή να το επιτρέψει

ακολουθεί την έντονη καύση (σύντηξη) του άνθρακα.

Κατ’ αντιστοιχία με τον πυρήνα He της προηγούμενης φάσεως,

σχηματίζεται ένας κεντρικός πυρήνας C από την σύντηξη του He.

Αυτός ο πυρήνας C δεν μπορεί να καεί στις επικρατούσες θερμοκρασίες

(100 εκατομμύρια βαθμοί).

Η βαρύτητα έχει ξανά τον λόγο. Ο πυρήνας συστέλλεται και η

θερμοκρασία ανεβαίνει φθάνοντας σε επίπεδα που επιτρέπουν την

σύντηξη των πυρήνων άνθρακα, όποτε ο πυρήνας σταθεροποιείται έως

ότου εξαντληθεί ο C. «Λάμψη Άνθρακα».

Το ίδιο συμβαίνει ακολούθως και για τα άλλα παράγωγα των

καύσεων. Έτσι λοιπόν το He ήταν προϊόν της καύσης (σταχτή) του Η , ο

C η στάχτη του He κ.ο.κ.

Απ’ αυτά συνάγεται ότι οι αστέρες στην απεγνωσμένη

προσπάθεια τους να εξουδετερώσουν την βαρύτητα, καίνε διαδοχικά

τη στάχτη των προηγούμενων θερμοπυρηνικών αντιδράσεων. (Στις

διαδοχικές αυτές καύσεις παράγονται τα πιο βαριά στοιχεία που

ευθύνονται για την εμφάνιση της ζωής!).

Η μοίρα τους όμως είναι τα καύσιμα τους να εξαντληθούν.

Η περίοδος που οι αστέρες γίνονται ερυθροί γίγαντες είναι η περίοδος της

ζωής τους που κάνουν «τις τρέλες» τους, ξοδεύοντας ενέργεια αλόγιστα.

Αλλά, όπως και για τους ανθρώπους, οι τρέλες δεν μπορούν να

κρατήσουν για πολύ.

Η μόνη διαφορά τους με τους ανθρώπους είναι ότι οι αστέρες περνούν το

στάδιο της «εφηβείας» μετά από την ωριμότητά τους (Κύρια ακολουθία )

και λίγο πριν το τέλος της ζωής τους.

Δυστυχώς για τους αστέρες, οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις

σταματούν οριστικά με το σχηματισμό του σιδήρου, γιατί ο πυρήνας του

26Fe56

είναι ο σταθερότερος γνωστός πυρήνας, ο πυρήνας με τη

μεγαλύτερη ενέργεια συνδέσεως ανά νουκλεόνιο. (Ο περεταίρω

σχηματισμός βαρύτερων πυρήνων είναι ενδόθερμη αντίδραση που δεν

συμφέρει, ενεργειακά, στον αστέρα να την πραγματοποιήσει, αφού, αντί

να κερδίσει, θα πληρώσει σε ενέργεια).

Με την εξάντληση όλων των διαθεσίμων πηγών ενέργειας, ο αστέρας

αντιμετωπίζει ενεργειακή κρίση! Στο εσωτερικό του η θερμοκρασία και η

πίεση πέφτουν ραγδαία και η βαρύτητα πάλι νικά! (4η φάση)

Ο αστέρας αρχίζει να πεθαίνει και συρρικνώνεται εξαιτίας του βάρους

των υπερκείμενων φλοιών.

Τώρα πια δεν παράγει ενέργεια, παρά ταύτα έχει βαρύτητα.

Η βαρύτητα αυτή είναι ανάλογη με την μάζα που έχει απομείνει στον

αστέρα και ανάλογα με την μάζα του η τελική κατάρρευση και ο θάνατος

του θα το φέρει σε μία από τις τρεις ακόλουθες καταστάσεις που

ονομάζονται [36] «Τελικές καταστάσεις αστέρων».

Αυτές είναι: - Λευκός Nάνος

- Αστέρας Nετρονίων

- Μελανή Oπή

Λευκοί νάνοι [37]

Αν η εναπομείνασα μάζα του αστέρα είναι μικρότερη από 1,4 Μּס

(όριο Chandrasekhar) η πυκνότητα του θα φθάσει στα 106gr/cm

3.

Στις πυκνότητες αυτές, η ύλη είναι απόλυτα

ιονισμένη και ο αστέρας αποτελείται κυρίως,

εκτός από πυρήνες και από ηλεκτρόνια.

Τα ηλεκτρόνια, όμως είναι φερμιόνια με σπιν ½.

Συνεπώς ,κι όταν ακόμη ο αστέρας έχει

εξαντλήσει κάθε δυνατότητα παραγωγής

ενέργειας, διαθέτει την πίεση των ηλεκτρονίων,

λόγω της απαγορευτικής αρχής του Pauli – η

οποία, ως μη θερμική, είναι δωρεάν – για να

αντισταθμίσει τη βαρύτητα.

Έτσι οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις των ατόμων μπορούν να

αντισταθούν στο βάρος των υπερκείμενων φλοιών.

Επειδή συνεχώς ακτινοβολεί ο αστέρας χωρίς να αναπληρώνει την

ενέργεια που χάνει η επιφανειακή του θερμοκρασία βαθμιαία

ελαττώνεται- οι διαστάσεις του παραμένουν σταθερές περίπου ίσες ή και

μικρότερες απ’ αυτές της Γης -το φως του γίνεται όλο και πιο αδύναμο

μέχρι που εξαφανίζεται.

Ο αστέρας έχει πεθάνει! (Σκοτεινός νάνος)

Αστέρες νετρονίων

Αν τώρα η εναπομείνασα μάζα του αστέρα είναι μεγαλύτερη του

1,4 Μʘ αλλά μικρότερη των 2,5 Μʘ τότε ο αστέρας αυτός δεν θα

ησυχάσει πεθαίνοντας σαν λευκός νάνος.

Εικόνα 21. Φωτογραφία του

διπλού συστήματος Σείριος Α-Β. Ο

λευκός νάνος Σείριος Β είναι ο

αμυδρός αστέρας που δείχνει το

βέλος.

[38]Για τους αστέρες αυτούς, που έχουν ήδη εξαντλήσει τα

πυρηνικά τους καύσιμα, η συρρίκνωση λόγω βαρύτητας συνεχίζεται πέρα

κι από τις πυκνότητες των λευκών νάνων, μέχρις ότου οι πυρήνες των

ατόμων αρχίσουν να εφάπτονται μεταξύ τους.

Σ' αυτή την κατάσταση της ύλης δεν έχει μείνει πρακτικά χώρος για τα

ηλεκτρόνια, τα οποία και εξωθούνται μέσα στους πυρήνες, όπου και

αντιδρούν με τα πρωτόνια και σχηματίζουν νετρόνια και νετρίνα:

p + e → n + ν

Τα νετρίνα, επειδή αντιδρούν μόνο με ασθενείς αλληλεπιδράσεις,

διαφεύγουν από τον αστέρα, η μάζα του οποίου αποτελείται, πλέον,

κυρίως από νετρόνια, απ' όπου προέρχεται και η ονομασία των αστέρων

αυτών.

Τα νετρόνια είναι φερμιόνια με σπιν 1/2 που κι αυτά ασκούν πίεση

εξαιτίας της απαγορευτικής αρχής του Pauli.

Η πίεση αυτή των εκφυλισμένων νετρονίων συγκρατεί τον αστέρα

νετρονίων από περαιτέρω βαρυτική κατάρρευση.

Η αντίστοιχη θεωρία είναι ακριβώς η ίδια με τη θεωρία που αναπτύχθηκε

για τους λευκούς νάνους, με μοναδική διαφορά ότι τώρα η

χαρακτηριστική τιμή ολικής μάζας, η αντίστοιχη προς το όριο

Chandrasekhar, είναι για τους αστέρες νετρονίων περίπου 2,5 Μּס

Ο αστέρας νετρονίων καταρρέει τόσο πολύ από την επίδραση της

βαρύτητας του ώστε όταν ισορροπήσει έχει πυκνότητα ρ ~ 1015

gr/cm3,

ακτίνα R≈15-20 km και συχνότητα περιστροφής 3000 στροφές/sec !

Supernova (Υπερκαινοφανείς)

Αν η εναπομείνασα μάζα του αστέρα είναι μεγαλύτερη των 2,5 Μּס

και μικρότερη των 7 Μʘ τότε κατά τη διάρκεια της καύσης του άνθρακα

μπορεί στον κεντρικό πυρήνα να συντελεστεί έκρηξη με διαρκώς

επιταχυνόμενο και τελικά εκρηκτικό τρόπο. [39]

Η έκρηξη αυτή ονομάζεται Supernova.

Είναι τόσο μεγάλη σε ισχύ και ένταση που μόνο η Μεγάλη Έκρηξη (Big

Bang) ήταν μεγαλύτερη της.

Η λαμπρότητα του αστέρα κατά την έκρηξη Supernova αυξάνει μέσα

σε λίγες ώρες ή λίγες ημέρες κατά 108-10

11 φορές και μετά φθίνει

βαθμιαία, με χρόνο ημίσειας ζωής της τάξεως των 100 ημερών

περίπου.

Η συνολική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπεται κατά τη

διάρκεια του σύντομου σχετικά αυτού φαινομένου είναι συγκρίσιμη με

όση εκπέμπει ο Ήλιος σ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του στην κύρια

ακολουθία (10 δισεκατομμύρια έτη) !

Αν μετά την έκρηξη απόμεινε στον αστέρα μάζα 1,4

Μּס<Μ<2,5Μּסτότε αυτός πεθαίνει ήσυχα ως αστέρας νετρονίων.

Εικόνα 22. Στο κάτω αριστερά μέρος του γαλαξία

NGC 4526 διακρίνεται έντονα η Super-

nova 1994 D

Αν η μάζα της έκρηξη είναι μικρότερη των 1,4 Μּס τότε σβήνει ως

λευκός νάνος.

Για μεγαλύτερα αστέρια που η εναπομείνασα μάζα είναι της

τάξεως των 8-20 Μּס ,η προηγούμενη έκρηξη δεν θα αρκούσε να

διασπάσει τον αστέρα.

Για τους μεγάλους, λοιπόν, αστέρες η

καύση συνεχίζεται κανονικά, μέχρις ότου

σχηματιστεί στο κέντρο ένας αρκετά

μεγάλος πυρήνας σιδήρου 26Fe56

μεγαλύτερος από το όριο Chandrasekhar.

Τότε, αν και τα εξωτερικά στρώματα του

αστέρα εξακολουθούν να βρίσκονται σε

θερμοδυναμική και υδροστατική

ισορροπία καίγοντας ελαφρύτερα

στοιχεία, ο πυρήνας σιδήρου καταρρέει

βαρυτικά, γιατί δεν μπορεί να

εξισορροπήσει τη βαρύτητα του με την

πίεση των ηλεκτρονίων και νετρονίων. 'Όταν η πυκνότητα του κεντρικού

πυρήνα φτάσει τα 4 x 1011

gr/cm3, η ύλη γίνεται αρκετά αδιαφανής

ακόμη και στα νετρίνα, τα οποία προσωρινά παγιδεύονται στον πυρήνα.

Τα νετρίνα, όμως, έβγαζαν προς τα έξω το μεγαλύτερο ποσό της

ενέργειας του αστέρα.

Με τη σημαντική επιβράδυνση του μηχανισμού διάχυσης της ενέργειας

(μετά από αρκετή ταλαιπωρία, κυρίως απορροφήσεις και επανεκπομπές,

τα νετρίνα τα καταφέρνουν τελικά να διαφύγουν), η συσσωρευμένη

ενέργεια στον πυρήνα δημιουργεί ένα κύμα σοκ (shock wave), που

κινείται προς έξω με 30.000 Km/sec και δημιουργεί την έκρηξη.

Με την πρόσληψη ενέργειας από το σοκ είναι πλέον δυνατή η

πραγματοποίηση και ενδόθερμων πυρηνικών αντιδράσεων. Σ' αυτές τις

αντιδράσεις σχηματίζονται τα βαρύτερα του σιδήρου στοιχεία που

παρατηρούμε στο σύμπαν.

Μελανές οπές

Τέλος αν η μάζα του αστέρα είναι αρκετά μεγάλη ώστε μετά από

έκρηξη Supernova να απομείνει με μάζα

μεγαλύτερη από 2,5 Μּס τότε δεν υπάρχει κανένας

μηχανισμός (αντίστοιχος της πίεσης ηλεκτρονίων

και νετρονίων των λευκών νάνων και αστέρων

νετρονίων) ικανός να [40] εξισορροπήσει τη

βαρύτητα και να σταματήσει τον αστέρα από την

τελική κατάρρευση.

Πράγματι δεν γνωρίζουμε κανέναν

μηχανισμό στη φυσική που θα μπορούσε να

συγκρατήσει τη βαρύτητα ενός αστέρα με τόση μεγάλη μάζα.

Εικόνα 23. Προσομοίωση μελα-

νής οπής

πχ. η φυγόκεντρος δύναμη που θα απαιτούνταν για να αντιμετωπίσει την εν λόγω βαρύτητα

θα πρέπει να ήταν τόση ώστε ο αστέρας να είχε γραμμική ταχύτητα , στα σημεία του σημερινού,

πολλαπλάσια της ταχύτητας του φωτός! Πράγμα ΑΤΟΠΟ

Ούτε και με την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας θα λύνονταν το

πρόβλημα αφού τα νευτώνεια μοντέλα είναι πάντα πιο ευσταθή από τα

αντίστοιχα Σχετικιστικά.

Τι λοιπόν γίνεται σε αυτές τις περιπτώσεις; Ας πάρουμε τα

πράγματα με τη σειρά.

Η ταχύτητα διαφυγής από την επιφάνεια σφαιρικής Μάζας Μ και

ακτίνας R είναι

v = √2GM/R

Αν τώρα αυξήσουμε την μάζα στην ίδια σφαίρα ακτίνας R τότε η

ταχύτητα διαφυγής να αυξάνει.

Στην περίπτωση λοιπόν εκρήξεων

Supernova που η μάζα που έμεινε είναι

μεγαλύτερη των 2,5 Μּס η ακτίνα της

σφαίρας που περικλείει την μάζα αυτή

είναι τόσο μικρή και η μάζα τόσο μεγάλη

ώστε η ταχύτητα διαφυγής, σύμφωνα με

τον παραπάνω τύπο, είναι μεγαλύτερη της

ταχύτητας

του φωτός.

Δηλαδή

αυτό σημαίνει ότι για να διαφύγει ένα

σώμα από τον αστέρα αυτόν, πια, πρέπει

να αναπτύξει ταχύτητα μεγαλύτερη του

φωτός. Μια μελανή οπή σχηματίστηκε

από την οποία ούτε το φως δεν μπορεί να

διαφύγει (Εξ’ ου και Μελάνη Οπή). [41]

Εφόσον μάλιστα η ταχύτητα του

φωτός αποτελεί το άνω όριο των

ταχυτήτων που μπορούν να μεταφέρουν

κάποια πληροφορία, τίποτε δεν μπορεί να φύγει μακριά από τη μελανή

οπή. Σε μακρινές αποστάσεις μόνο το βαρυτικό της πεδίο προδίδει την

παρουσία της, το οποίο, ας σημειωθεί, είναι το ίδιο με το πεδίο

σφαιρικού αστέρα ή σημειακής κατανομής ύλης με την ίδια μάζα. [42]

Η ακτίνα του αστέρα που ήταν καταλήγει σε Μελανή Οπή έχει μάζα Μ

είναι η χαρακτηριστική εκείνη ακτίνα για την οποία η ταχύτητα διαφυγής

ισούται με την ταχύτητα του φωτός δηλαδή

Rs = 2GM/c2

(Ακτίνα Schwartschild)

Έτσι αν θα μπορούσε ο Ήλιος να γίνει Μελανή οπή τότε η ακτίνα

Schwarzschild του θα ήταν Rs = 2GMּס/c2 = 3Km. και αντίστοιχα η

ακτίνα Schwarzschild της Γης Rs = 2GMΓ/c2=

1cm. Οι Μελανές οπές

Εικόνα 25 Σχηματική αναπαράσταση μελανής οπής

Εικόνα 24.Ο Κύκνος Χ-1 (το λαμπρότερο

αντικείμενο) πιστεύεται αποτελείται απο ζεύ-

γος μίας μελανής οπής και ενός συνηθισμένου

αστέρα το ένα γύρω από το άλλο.

δεν φαίνονται διότι δεν αφήνουν καμιά πληροφορία ούτε καν φως να

διαφύγει απ’ αυτές προς εμάς ώστε να τις εντοπίσουμε.

Ο αείμνηστος καθηγητής Βασίλης Ξανθόπουλος (η αίθουσα στην οποία

βρισκόμαστε πήρε από αυτόν το όνομά της) στο βιβλίο του «Περί

Αστέρων και Συμπάντων», χαρακτηριστικά αναφέρει για τις Μελανές

Οπές, ότι: αν κάποιο βράδυ ο Ήλιος γίνει μελανή οπλή, ο ύπνος μας δεν

θα διαταραχθεί. Η έκπληξη θα έλθει το επόμενο πρωί, που δεν θα

υπάρξει ανατολή ! Κι όμως, η Γη θα εξακολουθήσει να γυρνά γύρω από

τον Ήλιο-μελανή οπή, όπως και πριν.

Οι μελανές οπές δεν είναι τα άκρως επικίνδυνα ουράνια σώματα

που «κατατρώγουν» ό,τι υπάρχει γύρω τους. Εξ’ αλλού είναι οι πιο

¨δυστυχισμένοι¨ αστέρες οι οποίοι δεν μπόρεσαν να αποφύγουν την

βαρύτικη τους κατάρρευση. Είναι επικίνδυνες μονό για τους πολύ

¨περίεργους που τις πλησιάζουν σε αποστάσεις μερικών ακτινών

Schwarzschild και θανατηφόρες γι' αυτούς που περνούν και την ακτίνα

Schwarzschild.

[43] Συνοψίζοντας θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα αστέρια

οφείλουν την γεννεσή και τη ζωή τους στην βαρύτητα, αλλά τι

τραγικό! είναι καταδικασμένα από τον ίδιο τους τον ενεργέτη

(βαρύτητα) για να πεθάνουν εκτοξεύοντας ίσως, την ύλη τους στο

διάστημα με την ελπίδα κάποτε να ξαναγεννηθούν (να αναστηθούν)

συντηρώντας έτσι την ζωή !, το Μέλλον! [44]

…προσδοκώ Ανάσταση νεκρών

και ζωήν του μέλλοντος αιώνος Αμήν. «Σύμβολο της Πίστεως»

Υ.Σ Να λοιπόν που στο τέλος, όπως και στην αρχή του πονήματος

τούτου, φαίνεται ότι ίσως πρέπει να ψάξουμε στον Χριστιανισμό για

απαντήσεις για τις οποίες αλλιώς δεν θα ήταν αρκετός ο χρόνος της ζωής

ούτε και αυτού του ίδιου του Σύμπαντος για να τις βρούμε.

Ιωάννης Χρ. Αγαπάκης

[45]

[46]