Παλιρροϊκές ουρές σε ανοιχτά αστρικά σμήνη – Μέρος Α

Στην αστρονομία, όλα είναι θέμα κλίμακας. Πολλές φορές ακούγεται περίπλοκο όταν μιλάμε για μαύρες τρύπες ή μακρινούς γαλαξίες, αλλά μάλλον πρέπει να αφήσουμε τη φαντασία μας ελεύθερη! Θα βοηθούσε αν αναλογιζόμασταν ότι κάθε φυσικό σύστημα χαρακτηρίζεται από το εύρος της διάστασής του. Παίρνουμε μία φωτογραφία και προσαρμόζουμε την εστίαση, δηλαδή το πόσο ζουμ έχουμε κάνει με την κάμερα. Σε ένα χάρτη της Ελλάδος δεν μπορώ να βρω την οδό του σπιτιού μου. Σε ένα χάρτη της πόλης μου όμως μπορώ. Η μοριακή φυσική δεν εφαρμόζεται στα υπο-ατομικά συστήματα των κουάρκ στον Μεγάλο Επιταχυντή του CERN. Ανάλογα, η βαρυτική αλληλεπίδραση δύο γαλαξιών δεν επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την κίνηση του φεγγαριού γύρω από τη Γη. Στο συγκεκριμένο άρθρο θα καταπιαστούμε με την συναρπαστική κλίμακα των αστρικών σμηνών (star clusters).

Και γιατί συναρπαστική; Μα γιατί αντιλαμβανόμαστε την κοινωνικότητα των αστεριών, τα οποία γεννιούνται σε πλανητικά νεφελώματα¹ με μεγάλη περιεκτικότητα σε αέριο υδρογόνο. Καμιά φορά, φτιάχνουν ομάδες που τις λέμε σμήνη αστεριών. Μερικές από αυτές τις ομάδες τις παρατηρούμε με γυμνό μάτι στον έναστρο ουρανό, όπως οι Πλειάδες και οι Υάδες.

Έχουμε κατηγοριοποιήσει τα σμήνη αστεριών σε δύο υποομάδες: τα ανοιχτά σμήνη και τα σφαιρωτά. Τα ανοιχτά σμήνη έχουν νεαρά αστέρια (ένα αστέρι όπως ο Ήλιος μας ζει περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια), ενώ τα σφαιρωτά έχουν ηλικιωμένα. Τα ανοιχτά σμήνη συνήθως εντοπίζονται στον δίσκο του γαλαξία, ενώ τα σφαιρωτά τις περισσότερες φορές περιφέρονται στην άλω, μακριά από τον γαλαξιακό δίσκο. Τα νεαρά αστέρια των ανοιχτών σμηνών φτιάχνουν ομάδες από εκατοντάδες έως και μερικές χιλιάδες, ενώ στα σφαιρωτά σμήνη οι ομάδες αστεριών είναι πολυπληθείς και μπορεί να συμπεριλαμβάνουν ακόμη και εκατομμύρια αστέρια. Ο Γαλαξίας μας περιέχει μερικές χιλιάδες σμήνη αστεριών, τα περισσότερα από τα οποία είναι σφαιρωτά. Ανεξάρτητα με κατηγορία στην οποία ανήκουν, τα αστρικά σμήνη διαλύονται με τον χρόνο, εξαιτίας διάφορων φυσικών διεργασιών.

Επιπλέον, ο Γαλαξίας μας είναι σαν ένα cd. Περιστρέφεται συνεχώς γύρω από το κέντρο του έτσι ώστε όλες οι αστρικές ομάδες ακολουθούν την κίνηση αυτή. Τα ανοιχτά αστρικά σμήνη παρασύρονται επομένως και αυτά σε κυκλικές τροχιές. Όμως, υπάρχει και μία ακόμη κίνηση. Την ίδια στιγμή, τα αστρικά σμήνη περιστρέφονται και γύρω από το κέντρο μάζας τους. Σκεφτείτε ως ανάλογο την περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονα της και την ταυτόχρονη περιφορά της γύρω από τον Ήλιο. Ένα αστρικό σμήνος υπολογίζεται ότι ολοκληρώνει μία περιφορά γύρω από τον γαλαξία σε λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια (10-200 εκατομμύρια χρόνια), όσο δηλαδή περίπου παίρνει και στον Ήλιο μας. Τα ανοιχτά σμήνη ολοκληρώνουν μία περιστροφή γύρω από τον εαυτό τους σε περίπου ίδιο χρονικό διάστημα. Μας το έχει πει εξάλλου ο Ηράκλειτος ότι “τα πάντα ρει”.

Μορφολογικά, τα αστρικά σμήνη είναι αρκετά συμπαγή. Τα αστέρια-μέλη τους είναι πολύ κοντά το ένα με το άλλο και όλα μαζί αντιστέκονται σε όποιον πάει να τους χαλάσει το παιχνίδι. Το βαρυτικό “τράβηγμα” από το κέντρο του γαλαξία προσπαθεί συνεχώς να διαταράξει τις ομάδες των ανοιχτών σμηνών και πολλές φορές μάλιστα το καταφέρνει. Η έλξη των ανοιχτών σμηνών από το κέντρο του γαλαξία προκαλεί το εκπληκτικό φαινόμενο της παλίρροιας! Ένα επίγειο παράδειγμα είναι το φυσικό περιοδικό φαινόμενο που η θάλασσα τραβιέται προς τα μέσα. Οι ουρές (tidal tails) των ανοιχτών αστρικών σμηνών έχουν μήκος έως και 200 pc² από το κέντρο του σμήνους. Σαν μέτρο σύγκρισης, να αναφέρουμε ότι η απόσταση των Πλειάδων από το κέντρο του Γαλαξία μας είναι περίπου 40 φορές παραπάνω. Κάθε περιστρεφόμενο σμήνος ενώ παρασύρεται κυκλικώς γύρω από τον Γαλαξία μας, σχηματίζει 2 ουρές (tails), μία στο μπροστινό τμήμα του (leading tail) και μία ουρά στο πίσω μέρος (trailing tail).

Και για να κάνουμε τα πράγματα ακόμα πιο περίπλοκα, η αστρική εξέλιξη επηρεάζει τη δυναμική των αστρικών σμηνών σε μεγάλο βαθμό. Τα αστέρια, ως ενεργά μέλη της κοινωνίας των αστρικών σμηνών, περνούν τη ζωή τους εξαντλώντας τα καύσιμα τους και συγκεκριμένα το υδρογόνο, μετά το ήλιο κλπ. Το πόσο καύσιμο έχει το κάθε αστέρι εξαρτάται από τη μάζα του, απλώς δηλαδή από το πόσο μεγάλο είναι. Ο Ήλιος μας θα καίει περίπου για άλλα 4 δις χρόνια, ενώ ο Μπετελγκέζ σαν βαρύτερο αστέρι, έχει μεγάλη κατανάλωση και μάλλον “σύντομα” θα μείνει από καύσιμο και θα εκραγεί ως σουπερνόβα. Άρα, ορισμένα μέλη των σμηνών πεθαίνουν ενώ το σμήνος απλώνεται (οι ουρές επιμηκύνονται) σαν αποτέλεσμα της παλίρροιας, καθώς η βαρύτητα αυξάνεται έστω και ελάχιστα. Όμως τα ανοιχτά αστρικά σμήνη είναι πολύ χρήσιμα “εργαλεία” για τους αστροφυσικούς.

1. Μάλιστα, τις περισσότερες φορές, γεννιούνται δίδυμα, δηλαδή ως διπλοί αστέρες. ↩︎
2. 1 parsec = 1 pc = 3.26 έτη φωτός, το οποίο είναι περίπου 30.9 τρισεκατομμύρια (3.09×10¹³) χιλιόμετρα. 1000 pc = 1 kpc. ↩︎