Τι θα συμβεί στα περισσότερα αστέρια που παρατηρούμε;

Κάθε βράδυ ο ουρανός μοιάζει να μένει απαράλλαχτα προβλέψιμος όταν τον παρατηρούμε. Όλοι οι αστερισμοί παραμένουν αναλλοίωτοι, τίποτα το νέο δεν εμφανίζεται, κανένα αστέρι δεν απουσιάζει από τη θέση στην οποία το έχουμε καταγράψει. Αυτή η στασιμότητα του νυχτερινού ουρανού όμως δεν είναι παρά μια ψευδαίσθηση. Στην πραγματικότητα, δεν θα διαρκέσει για πάντα. Μπορεί μεν στη χρονική κλίμακα μιας ανθρώπινης ζωής να μην σταθούμε τυχεροί ώστε να παρατηρήσουμε κάποια συγκλονιστική και εντυπωσιακή μεταβολή του νυχτερινού ουρανού, αλλά νομοτελειακά όλα τα αστέρια που βλέπουμε εκεί έξω, κάποια στιγμή θα “σβήσουν”.

Υπολογίζεται ότι το 97% των άστρων της κύριας ακολουθίας¹, όσα από αυτά δηλαδή έχουν μάζα μικρότερη από περίπου 10 ηλιακές μάζες (Μsun= 2×10³⁰ kg), αφού εξαντλήσουν τα πυρηνικά τους αποθέματα και αποβάλλουν σταδιακά το περίβλημά τους, δημιουργώντας ένα πλανητικό νεφέλωμα, ένα από τα πιο εντυπωσιακά είδη νεφελωμάτων, θα μετατραπούν σε λευκούς νάνους. Όχι, δεν πρόκειται για κάποιον χαρακτήρα από βιβλίο του Tolkien, είναι στην ουσία ο πυρήνας του πρωταρχικού άστρου, ο οποίος θα συνεχίσει να ψύχεται για πάντα², δεδομένου ότι δεν παράγεται πλέον ενέργεια στο εσωτερικό του. ‘Οσο η θερμοκρασία του θα πέφτει, τόσο θα μειώνεται το ποσό της ακτινοβολίας που εκπέμπει, έτσι η μοίρα του είναι να καταλήξει ένας μαύρος νάνος. Ο χρόνος που χρειάζεται για να αποβάλλει ολόκληρη τη θερμική του ενέργεια και να φτάσει σε μια θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν, είναι μεγαλύτερος από την τρέχουσα ηλικία του σύμπαντος, συνεπώς τη στιγμή που διαβάζετε αυτό το κείμενο, κανένας μαύρος νάνος δεν βρίσκεται εκεί έξω.

Ένας λευκός νάνος, έχει μέγεθος συγκρίσιμο με αυτό της Γης και μάζα όχι μεγαλύτερη από ~1.4 φορές τη μάζα του Ήλιου. Όπως είναι αντιληπτό, αυτoύ του είδους τα αστέρια είναι εξαιρετικά συμπαγή: ένα μόλις κυβικό εκατοστό από ένα λευκό νάνο ζυγίζει περίπου έναν ολόκληρο τόνο! Γι’ αυτό συγκαταλέγονται στην κατηγορία των συμπαγών αντικειμένων, μαζί με τους αστέρες νετρονίων και τις μαύρες τρύπες.

Η πλειονότητά τους αποτελείται από άνθρακα (C), οξυγόνο (O) και ελεύθερα ηλεκτρόνια, τα οποία και συγκρατούν το λευκό νάνο από την πλήρη βαρυτική κατάρρευση, αντισταθμίζοντας την ιδιοβαρύτητά του με την πίεση που έχουν αποκτήσει λόγω του εκφυλισμού τους³. Υπάρχουν όμως και λευκοί νάνοι που αποτελούνται κυρίως από οξυγόνο (O), νέον (Ne) και μαγνήσιο (Mg), όπως επίσης και κάποιοι πιο σπάνιοι με σύνθεση από ήλιο (He). Αυτό που καθορίζει τα χημικά στοιχεία που θα κυριαρχούν στο εσωτερικό ενός λευκού νάνου είναι η μάζα του πρωταρχικού άστρου, δηλαδή του άστρου της κύριας ακολουθίας από το οποίο προήλθε.

Ο κοντινότερος στη Γη λευκός νάνος (Sirius B), και ταυτόχρονα ο πρώτος που παρατηρήθηκε, βρίσκεται στο διπλό σύστημα του Σειριου (α Canis Majoris), σε απόσταση περίπου 8.66 ετών φωτός. Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι ένας λευκός νάνος που είναι μέλος ενός διπλού συστήματος αστέρων (binary star), είναι σε θέση να προκαλέσει κάποια από τα πιο ενδιαφέροντα αστροφυσικά φαινόμενα στο σύμπαν : τους καινοφανείς αστέρες (novae) και τους υπερκαινοφανείς τύπου Ia (type Ia supernovae). Περισσότερες πληροφορίες για αυτού του είδους τις εκρήξεις όμως, σε επόμενο άρθρο…

1. Η αρχική φάση της ζωής ενός άστρου, κατά την οποία πραγματοποιείται στον πυρήνα του αποκλειστικά και μόνο σύντηξη υδρογόνου σε ήλιο.
2. Δείτε σχετική ερώτηση: “Τα αστρικά πτώματα μπορούν να “πεθάνουν” περισσότερο ή μένουν για πάντα όπως είναι;”
3. Πίεση εκφυλισμού : Η πίεση των σωματιδίων που βρίσκονται σε κατάσταση εκφυλισμού. Εκφυλισμός σημαίνει οτι σε μία συγκεκριμένη ενεργειακή στάθμη μπορούν να βρίσκονται περισσότερα από ένα σωματίδια. Η απαγορευτική αρχή του Pauli όμως, ορίζει ότι για τα φερμιόνια αυτός ο αριθμός είναι πεπερασμένος. Έτσι, τα ηλεκτρόνια, όντας φερμιόνια, ενός λευκού νάνου καθώς συμπιέζονται εξαναγκάζονται να καταλαμβάνουν ολοένα και υψηλότερες ενεργειακές στάθμες, με την αντίστοιχη τιμή της συνολικής τους πίεσης να αυξάνεται. Το αποτέλεσμα είναι οι λευκοί νάνοι μεγάλης μάζας να πρέπει να έχουν μικρότερη ακτίνα ωστέ να αυξηθεί η πίεση των ηλεκτρονίων και να βρεθεί ο λευκός νάνος σε κατάσταση υδροστατικής ισορροπίας.