Η μυστική ζωή του Ηλιου

Ο ΠΡΙΝ ΚΑΙ ΤΟ ΜΕΤΑ ΤΟΥ ΑΣΤΡΟΥ ΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΙΚΟΥ ΜΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Η μυστική ζωή του Ηλιου

Ενεργές περιοχές στην επιφάνεια του Ηλιου, εκεί που ξεπηδούν πυκνά μαγνητικά πεδία, σχηματίζουν ηλιακές κηλίδες, που εδώ εμφανίζονται με λευκοκίτρινο χρώμα. Η μεγαλύτερη από τις εικονιζόμενες χωράει μέσα της τη Γη πολλές φορές. Στο κάτω μέρος της φωτογραφίας φαίνεται μια ηλιακή έκλαμψη, που έχει ήδη αποσπαστεί από τον Ηλιο και ταξιδεύει μακριά του

Στη μικρή διάρκεια της ζωής του ανθρώπου, ο Ηλιος φαίνεται απαράλλαχτος και αιώνιος. Δεν είναι. Βρίσκεται σε διαρκή κίνηση και μεταβολή, όπως οτιδήποτε υπαρκτό. Πέρα από τον εντεκαετή κύκλο κορύφωσης φαινομένων στο εσωτερικό και την επιφάνειά του, που ορισμένες φορές μπορεί να έχουν επιπτώσεις στα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα στη Γη, κάθε στιγμή ένα μικρό μέρος της μάζας του μετατρέπεται σε Ενέργεια, από τη μια στιγμή στην άλλη ο Ηλιος αλλάζει. Στο εσωτερικό του χημικά στοιχεία μεταστοιχειώνονται σε διαφορετικά χημικά στοιχεία. Είναι μια τεράστια ποσότητα στροβιλιζόμενης ύλης, σε συνεχή πυρηνικό και θερμικό αναβρασμό.

Πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, ο Ηλιος δεν είχε σχηματιστεί και μετά από 5 δισεκατομμύρια χρόνια, δεν θα υπάρχει και πάλι, τουλάχιστον όπως τον γνωρίζουμε σήμερα. Η αρχή σχηματισμού του ηλιακού συστήματος έγινε από τα συντρίμμια προηγούμενων άστρων, από το υλικό των οποίων σχηματίστηκε το πρωταρχικό νέφος αερίων και σκόνης. Τυχαίες διαφορές πυκνότητας άρα και βαρυτικού πεδίου στο εσωτερικό του, ένα περαστικό άστρο, ή κάποιο πιο μακρινό άστρο που εξερράγη, ανατάραξαν το νέφος δημιουργώντας μια συμπύκνωση. Οταν αυτή μεγάλωσε αρκετά οι πιέσεις και οι θερμοκρασίες στο κέντρο του συμπυκνώματος επέτρεψαν την έναρξη πυρηνικών αντιδράσεων, δηλαδή το σχηματισμό του Ηλιου. Σύντομα σχηματίστηκαν και οι πλανήτες, ενώ ένα δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα εμφανίστηκε η ζωή στη Γη. Αυτή η περιγραφή της ιστορίας του ηλιακού συστήματος εμπλουτίζεται τα τελευταία χρόνια με νέες λεπτομέρειες, χάρη σε ανακαλύψεις από ισχυρότερα τηλεσκόπια, στο νέο επιστημονικό πεδίο της «κοσμοχημείας», αλλά και σε εφαρμογές μεθοδολογιών από τη βιολογία στην αναζήτηση συγγενειών μεταξύ των άστρων.

Κοατλίκ

Εκατομμύρια χρόνια πριν την έναυση του Ηλιου, άλλα άστρα, οι πρόγονοί του, κυριαρχούσαν στη γαλαξιακή του περιοχή. Μέσα σε μερικά εκατομμύρια χρόνια από το σχηματισμό τους, τα μεγαλύτερα απ' αυτά άρχισαν να πεθαίνουν, με το βίαιο θάνατο που πεθαίνουν τα άστρα με μάζα πολλαπλάσια εκείνης του Ηλιου. Η περιοχή εμπλουτίστηκε με χημικά στοιχεία μεγάλου ατομικού βάρους, όπως ο σίδηρος και το αργίλιο. Τα υπολείμματα αυτών των άστρων γέννησαν καινούριες γενιές άστρων, που αποτέλεσαν τους προγόνους του Ηλιου. Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν αυτήν την ιστορία χρησιμοποιώντας μετεωρίτες, που αποτελούν απομεινάρια του νεαρού ηλιακού συστήματος. Συγκρίνουν τις συγκεντρώσεις διάφορων ραδιενεργών ισοτόπων στους μετεωρίτες, με τις συγκεντρώσεις των αντίστοιχων ισοτόπων στο διαστρικό μέσο, το διαστημικό χώρο ανάμεσα στα άστρα. Καθώς τα ραδιενεργά υλικά διασπώνται αυθόρμητα, η συγκέντρωσή τους μειώνεται στο πέρασμα του χρόνου. Ομως, επειδή το διαστρικό μέσο εμπλουτίζεται τακτικά με υλικό από αστρικούς θανάτους, εκεί η συγκέντρωση των ραδιενεργών υλικών παραμένει σχετικά σταθερή. Ετσι η σύγκριση των διαστρικών επιπέδων αναφοράς με τις συγκεντρώσεις στους μετεωρίτες, λειτουργεί σαν ρολόι.

Χρησιμοποιώντας το ραδιενεργό ισότοπο αργίλιο-26 με χρόνο ημιζωής (διάσπασης της μισής ποσότητας) 730.000 χρόνια, που συναντάται ακόμη και στους μεγαλύτερης ηλικίας μετεωρίτες, ερευνητές από τη Γαλλία και την Ελβετία έψαξαν για προγόνους του Ηλιου τρεις γενιές πίσω. Πολλοί αστρονόμοι θεωρούν ότι το ισότοπο αυτό προέρχεται από την έκρηξη κάποιου υπερκαινοφανούς κοντά στην περιοχή που δημιουργήθηκε ο Ηλιος, αλλά μια τέτοια σύμπτωση δεν είναι απαραίτητη. Το ισότοπο θα μπορούσε να έχει δημιουργηθεί μέσα σε ένα πρόδρομο άστρο με μάζα 30 φορές μεγαλύτερη από του Ηλιου, που όπως όλα τα άστρα με δεκάδες φορές τη μάζα του Ηλιου έχουν σύντομη ζωή, εκρήγνυνται και η ύλη τους διασκορπίζεται. Αυτό μπορεί να έδωσε όχι μόνο το αργίλιο-26, αλλά και το υδρογόνο, τα βαρέα μέταλλα και τα ραδιενεργά υλικά, από τα οποία σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα. Οι ερευνητές ονόμασαν το άστρο αυτό Κοατλίκ, από το όνομα της μητέρας του Ηλιου, σύμφωνα με τις παραδόσεις του πολιτισμού των Αζτέκων.

Αδέρφια

Αλλες ερευνητικές ομάδες συμπέραναν ότι τα ευγενή μέταλλα (άργυρος, χρυσός, λευκόχρυσος) έφτασαν στην περιοχή που σχηματίστηκε ο Ηλιος 100 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, ενώ ένα μέρος των σπανίων γαιών, όπως το στοιχείο νεοδύμιο, κατέφτασε μόλις 30 εκατομμύρια χρόνια πριν. Με αυτά τα δεδομένα ο σχηματισμός του Ηλιου δεν πρέπει να διήρκεσε περισσότερο από 30 εκατομμύρια χρόνια. Αν και οι αστρονόμοι δεν μπορούν να ταξιδέψουν πίσω στο χρόνο για να επιβεβαιώσουν τις θεωρίες τους, μπορούν να συγκρίνουν τα συμπεράσματά τους με αυτό που παρατηρούν σε άλλα πλανητικά συστήματα, ανάλογης σύνθεσης. Το συμπέρασμα από αυτήν τη σύγκριση είναι ότι ο Ηλιος είναι ένα πολύ συνηθισμένο άστρο από πλευράς των συνθηκών σχηματισμού του.

Για να βρουν άστρα που γεννήθηκαν από το ίδιο νέφος που γεννήθηκε ο Ηλιος και με μικρή χρονική διαφορά απ' αυτόν, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μεθοδολογίες της βιολογίας για την κατηγοριοποίηση και σύγκριση πληθυσμών άστρων με βάση την ηλικία τους και τα μοτίβα κίνησής τους μέσα στο Γαλαξία. Τα συγγενή άστρα έχουν και κάποια κοινά χημικά χαρακτηριστικά, καθώς άστρα σαν τον Ηλιο φέρουν τη χημική υπογραφή των άστρων προγενητόρων τους, όπως το Κοατλίκ. Εξέτασαν λεπτομερώς 22 κοντινά άστρα παρόμοια με τον Ηλιο, επικεντρώνοντας σε 17 χαρακτηριστικά χημικά στοιχεία για την ταυτοποίησή τους. Οκτώ από τα άστρα βρέθηκαν να ανήκουν στην ίδια ομάδα με τον Ηλιο. Τα άστρα που γεννήθηκαν την ίδια περίοδο κοντά του, μπορεί να ήταν πολύ περισσότερα, αλλά στο πέρασμα δισεκατομμυρίων ετών οι μικρές διαφορές στην ταχύτητα και την τροχιά τους τα έκαναν να διασκορπιστούν μέσα στο Γαλαξία.

Χρησιμοποιώντας χημική ταυτοποίηση, με βάση τις αναλογίες συγκεκριμένων ελαφρών και βαρέων χημικών στοιχείων μέσα στα άστρα, άλλοι επιστήμονες βρήκαν πριν τέσσερα χρόνια ότι ανάμεσα στα 30 άστρα που εξέτασαν, το HD 162826 στον αστερισμό του Ηρακλή έχει ίδιες χημικές υπογραφές και ταξιδεύει με παραπλήσια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση. Το υποψήφιο αδερφό άστρο του Ηλιου είναι 15% μεγαλύτερο και γι' αυτό ελαφρώς πιο γαλαζωπό. Σήμερα απέχει 110 έτη φωτός από τη Γη.

Μια μέρα μετά από 5 δισ. χρόνια, το υδρογόνο θα τελειώσει στον πυρήνα του Ηλιου. Το κιτρινωπό μας άστρο θα αρχίσει να φουσκώνει και να μετατρέπεται σε ερυθρό γίγαντα. Διογκούμενο θα καταπιεί τον Ερμή, την Αφροδίτη και πιθανότατα τη Γη, ίσως και τον Αρη. Μετά την κατανάλωση κάθε διαθέσιμου καυσίμου ο πυρήνας του Ηλιου θα αρχίσει να κρυώνει. Καθώς ο Ηλιος θα έχει φουσκώσει σαν «μπαλόνι», το βαρυτικό του πεδίο δεν θα μπορεί πια να συγκρατήσει τα γιγαντιαία και αραιά ακραία τμήματά του, που θα απομακρυνθούν σχηματίζοντας ένα πλανητικό νεφέλωμα. Ο,τι απομείνει θα σχηματίσει έναν λευκό νάνο. Υλικά που προέρχονται από τον Ηλιο και το πλανητικό του σύστημα, ίσως κάποτε κάπου μέσα στο Γαλαξία συμμετάσχουν στο σχηματισμό άλλων άστρων, που θα φωτίσουν νέους κόσμους.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»