Άνοιγμα κυρίου μενού

Αλλαγές

μ
επιμέλεια
Από την αρχαιότητα είχε γίνει αντιληπτή η αιφνίδια εμφάνιση «νέων άστρων» στον ουρανό, και μέχρι σήμερα τους δίνεται το αντίστοιχο όνομα: '''καινοφανείς αστέρες''' ή '''(stellae) novae''' («νέοι αστέρες»). Σε ελάχιστες περιπτώσεις οι νέοι αστέρες ήταν τόσο φωτεινοί, ώστε διακρίνονταν με γυμνό μάτι και την ημέρα, οπότε ονομάζονταν supernovae («υπερνέοι») ή [[υπερκαινοφανείς αστέρες]]. Οι όροι αυτοί διατηρούνται σήμερα, αλλά έχουν προσλάβει διαφορετική έννοια και αναφέρονται σε δύο ξεχωριστές ομάδες φυσικών διαδικασιών. Υπό τις σημερινές σημασίες οι ελληνικοί όροι «καινοφανής» και «υπερκαινοφανής» είναι πολύ ορθότεροι των [[Λατινικά|λατινικών]], επειδή αναφέρονται σε αντικείμενα που προϋπήρχαν αόρατα στο γυμνό μάτι και απλώς «φάνηκαν» όταν η [[λαμπρότητα|λαμπρότητά]] τους αυξήθηκε απότομα κατά χιλιάδες ως δεκάδες χιλιάδες (καινοφανείς) ή κατά εκατομμύρια φορές (υπερκαινοφανείς). Παραδόξως, οι καινοφανείς προκαλούνται από ένα και μόνο ειδικό τύπο ουράνιων σωμάτων, ενώ οι συγκριτικά ελάχιστοι υπερκαινοφανείς οφείλονται σε δύο διαφορετικούς μηχανισμούς.
 
Πλέον γνωρίζουμε ότι οι καινοφανείς αστέρες είναι κατακλυσμικές πυρηνικές εκρήξεις που προκαλούνται από τοντη δίσκοσυσσώρευση επισυσσώρευσηςσυμπιεσμένου πουυδρογόνου βρίσκεταιστην γύρωεπιφάνεια από έναενός [[λευκός νάνος|λευκόλευκού νάνονάνου]], που είναι συνοδός ενός άλλου άστρου, ο οποίος κάποια στιγμή υπόκειται σε πυρηνική σύντηξη με ανεξέλεγκτο τρόπο. Για να εξελιχθεί ένα διπλό σύστημα σε καινοφανή πρέπει τα δύο μέλη βρίσκονται σε μικρή απόσταση. Η έκρηξη κάνει το σύστημα να λάμπει 7 με 16 μεγέθη λαμπρότερο για κάποια ώρα, η οποία ποικίλει από καινοφανή σε καινοφανή. Οι καινοφανείς αστέρες αναγνωρίζονται τώρα ως [[μεταβλητοί αστέρες]] και γι'για αυτό και έχουν την αντίστοιχη ονοματολογία.
 
== Εξέλιξη καινοφανούς ==
=== Η Προέλευσηπροέλευση: Αλληλεπιδρώντες διπλοί αστέρες ===
Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο κάθε καινοφανής προκαλείται από δύο αστέρες που περιφέρονται γύρω από το κοινό τους [[κέντρο μάζας]]. Οι αστέρες αυτοί είναι μεγάλης ηλικίας, με αποτέλεσμα ο ένας να έχει μετατραπεί σε [[Λευκός νάνος|λευκό νάνο]]. Οι λευκοί νάνοι δημιουργούνται από αστέρες μικρής σχετικά μάζας. Ο άλλος αστέρας στα συστήματα που προκαλούν τους καινοφανείς βρίσκεται ακόμα στην [[Κύρια ακολουθία]], συνεχίζει δηλαδή κανονικά να [[Αστρική εξέλιξη|εξελίσσεται]] συντήκοντας [[υδρογόνο]] σε [[ήλιο]] στις κεντρικές περιοχές του, όπως ακριβώς και ο [[Ήλιος]].<ref name="evo">[http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...591..288H «How Massive Single Stars End Their Life»], A. Heger, C. L. Fryer, S. E. Woosley, N. Langer, and D. H. Hartmann, ''The Astrophysical Journal'' '''591''', #1 (2003), pp. 288–300.</ref> Δεν προκαλούν όμως όλα τα διπλά συστήματα λευκού νάνου και αστέρα κύριας ακολουθίας εκρήξεις καινοφανών. Προκειμένου να πυροδοτούνται τέτοιες εκρήξεις, πρέπει τα μέλη του διπλού συστήματος να είχαν έναν αρχικό διαχωρισμό μικρότερο των 14 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Τότε ο [[αστρικός άνεμος]], ροή φορτισμένων σωματιδίων από τον αστέρα κύριας ακολουθίας προς το διάστημα, αφαιρεί τροχιακή [[στροφορμή]] από το σύστημα. Η αιτία βρίσκεται στο ότι τα αστρικά μαγνητικά πεδία ακολουθούν την πορεία των σωματιδίων προς τα έξω και τείνουν να επιβραδύνουν την [[περιστροφή]] του αστέρα (έχει συμβεί και με τον Ήλιο). Αλλά στα συστήματα με μικρό διαχωρισμό οι παλιρροϊκές δυνάμεις συγκρατούν τον αστέρα σε «[[σύγχρονη περιστροφή]]», δηλαδή ίσες περιόδους [[περιφορά|περιφοράς]] και περιστροφής. Στην περίπτωση αυτή η αφαίρεση στροφορμής από τον αστρικό άνεμο γίνεται από την τροχιακή στροφορμή όλου του συστήματος, με αποτέλεσμα οι δύο αστέρες να προσεγγίζουν. Εξάλλου, καθώς ο αστέρας μεγαλύτερης μάζας εξελίσσεται πρώτος, αρχίζει να διογκώνεται, μετατρεπόμενος σε [[ερυθρός γίγαντας|ερυθρό γίγαντα]], οπότε τα εξωτερικά του στρώματα απλώνονται και καλύπτουν αμφότερους τους αστέρες του συστήματος με έναν κοινό περιαστρικό θύλακα αραιού υδρογόνου. Το αέριο του θύλακα αυξάνει επίσης τη στροφορμή του σε βάρος της τροχιακής στροφορμής του συστήματος. Ως αποτέλεσμα, ποσότητες αερίου αποδεσμεύονται στο διάστημα και το ζεύγος των αστέρων καθίσταται ακόμα στενότερο.<ref name=evol/> Στο τέλος της φάσεως του «κοινού θύλακα», ο αστέρας με τη μεγαλύτερη μάζα εξαντλεί εντελώς τα πυρηνικά του αποθέματα και καταρρέει δημιουργώντας ένα συμπαγή λευκό νάνο. Ωστόσο η μαγνητογενής απώλεια στροφορμής συνεχίζεται.<ref>
 
Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο κάθε καινοφανής προκαλείται από δύο αστέρες που περιφέρονται γύρω από το κοινό τους [[κέντρο μάζας]]. Οι αστέρες αυτοί είναι μεγάλης ηλικίας, με αποτέλεσμα ο ένας να έχει μετατραπεί σε [[Λευκός νάνος|λευκό νάνο]]. Οι λευκοί νάνοι δημιουργούνται από αστέρες μικρής σχετικά μάζας. Ο άλλος αστέρας στα συστήματα που προκαλούν τους καινοφανείς βρίσκεται ακόμα στην [[Κύρια ακολουθία]], συνεχίζει δηλαδή κανονικά να [[Αστρική εξέλιξη|εξελίσσεται]] συντήκοντας [[υδρογόνο]] σε [[ήλιο]] στις κεντρικές περιοχές του, όπως ακριβώς και ο [[Ήλιος]].<ref name="evo">[http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...591..288H How Massive Single Stars End Their Life], A. Heger, C. L. Fryer, S. E. Woosley, N. Langer, and D. H. Hartmann, ''The Astrophysical Journal'' '''591''', #1 (2003), pp. 288–300.</ref> Δεν προκαλούν όμως όλα τα διπλά συστήματα λευκού νάνου και αστέρα κύριας ακολουθίας εκρήξεις καινοφανών. Προκειμένου να πυροδοτούνται τέτοιες εκρήξεις, πρέπει τα μέλη του διπλού συστήματος να είχαν έναν αρχικό διαχωρισμό μικρότερο των 14 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Τότε ο [[αστρικός άνεμος]], ροή φορτισμένων σωματιδίων από τον αστέρα κύριας ακολουθίας προς το διάστημα, αφαιρεί τροχιακή [[στροφορμή]] από το σύστημα. Η αιτία βρίσκεται στο ότι τα αστρικά μαγνητικά πεδία ακολουθούν την πορεία των σωματιδίων προς τα έξω και τείνουν να επιβραδύνουν την [[περιστροφή]] του αστέρα (έχει συμβεί και με τον Ήλιο). Αλλά στα συστήματα με μικρό διαχωρισμό οι παλιρροϊκές δυνάμεις συγκρατούν τον αστέρα σε «[[σύγχρονη περιστροφή]]», δηλαδή ίσες περιόδους [[περιφορά|περιφοράς]] και περιστροφής. Στην περίπτωση αυτή η αφαίρεση στροφορμής από τον αστρικό άνεμο γίνεται από την τροχιακή στροφορμή όλου του συστήματος, με αποτέλεσμα οι δύο αστέρες να προσεγγίζουν. Εξάλλου, καθώς ο αστέρας μεγαλύτερης μάζας εξελίσσεται πρώτος, αρχίζει να διογκώνεται, μετατρεπόμενος σε [[ερυθρός γίγαντας|ερυθρό γίγαντα]], οπότε τα εξωτερικά του στρώματα απλώνονται και καλύπτουν αμφότερους τους αστέρες του συστήματος με έναν κοινό περιαστρικό θύλακα αραιού υδρογόνου. Το αέριο του θύλακα αυξάνει επίσης τη στροφορμή του σε βάρος της τροχιακής στροφορμής του συστήματος. Ως αποτέλεσμα, ποσότητες αερίου αποδεσμεύονται στο διάστημα και το ζεύγος των αστέρων καθίσταται ακόμα στενότερο.<ref name=evol/> Στο τέλος της φάσεως του «κοινού θύλακα», ο αστέρας με τη μεγαλύτερη μάζα εξαντλεί εντελώς τα πυρηνικά του αποθέματα και καταρρέει δημιουργώντας ένα συμπαγή λευκό νάνο. Ωστόσο η μαγνητογενής απώλεια στροφορμής συνεχίζεται.<ref>
{{cite conference
| first = B. | last = Paczynski
| pages = 75–80
| publisher = Dordrecht, D. Reidel Publishing Co.
| date = July 28 Ιουλίου -August 1, Αυγούστου 1975
| location = Cambridge, England | url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1976IAUS...73...75P
| accessdate = 2007-01-08 }}
</ref><ref>
{{cite web
| first=K. A. | last=Postnov
| coauthors=Yungelson, L. R. | year = 2006
| url = http://relativity.livingreviews.org/open?pubNo=lrr-2006-6&page=articlesu8.html
| title = The Evolution of Compact Binary Star Systems
|url = http://adsabs.harvard.edu/full/1971ARA%26A...9..183P
|accessdate = 29-07-10
}}</ref> Έτσι ονομάζεται το μεταξύ των δύο αστέρων σημείο της ευθείας που ενώνει τα κέντρα τους, στο οποίο οι βαρυτικές τους δυνάμεις έχουν ίσα μέτρα και επομένως αλληλοαναιρούνται. Τότε αρχίζει μεταφορά μάζας από τον αστέρα κύριας ακολουθίας προς τον λευκό νάνο, χωρίς ο δότης μάζας να έχει εξελιχθεί πρώτα σε ερυθρό γίγαντα, όπως πρώτος υπέδειξε ο Robert P. Kraft. Το αέριο του αστέρα κατευθύνεται προς τον λευκό νάνο σχηματίζοντας ένα [[δίσκοςΔίσκος προσαύξησης|δίσκο προσαύξησης]] πολύ κοντά στην επιφάνειά του, ή και προσπίπτει απευθείας στην επιφάνεια. Η πτώση της ύλης στο ισχυρότατο βαρυτικό πεδίο του λευκού νάνου υπερθερμαίνει τόσο πολύ τον δίσκο ή την επιφάνεια του λευκού νάνου κατά την πρόσκρουση του αερίου με μεγάλες ταχύτητες, ώστε η εκπομπή ακτινοβολίας από εκεί να συνιστά το μεγαλύτερο μέρος της ολικής ακτινοβολίας που δεχόμαστε από το σύστημα.<ref name=evol/> Η τροφοδοσία ύλης από τον αστέρα κύριας ακολουθίας φαίνεται ότι αυξομειώνεται περιοδικά, προκαλώντας αιφνίδιες αυξήσεις της φωτεινότητας του συστήματος κατά δεκάδες φορές. Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως «[[κατακλυσμικοί μεταβλητοί]]» (cataclysmic variables).<ref name=evol/> Οι περίοδοι περιφοράς των αστέρων των συστημάτων αυτών περί το κέντρο μάζας τους είναι μικρότερες στους κατακλυσμικούς μεταβλητούς, από ό,τι στα διπλά συστήματα που περιλαμβάνουν δύο αστέρες κύριας ακολουθίας, πράγμα λογικό αφού ο λευκός νάνος έχει περίπου εκατό φορές μικρότερη διάμετρο από αστέρα κύριας ακολουθίας. Π.χ. ο '''WZ Βέλους''' έχει περίοδο μόλις 1 ώρα 21 λεπτά και 38 δευτερόλεπτα (81 λεπτά), τη μικρότερη περίοδο περιφοράς που είναι γνωστή για οποιοδήποτε διπλό σύστημα που δεν περιλαμβάνει αστέρα νετρονίων ή μαύρη τρύπα.<ref>{{cite web|author = Sion, E. M., Cheng, F. H., Long, K. S., Szkody, P., Gilliland, R. L., Huang, M.
|title = Hubble Space Telescope FOS spectroscopy of the ultrashort-period dwarf nova WZ Sagittae: The underlying degenerate
|journal = The Astrophysical Journal |vol = 439 |pages = 957-962
 
=== Ο μηχανισμός των εκρήξεων ===
 
Η διαδικασία που προκαλεί τις εκρήξεις καινοφανών συνιστά φυσιολογικό επακόλουθο της προσαυξήσεως του λευκού νάνου με μάζα από τον συνοδό αστέρα που λαβαίνει χώρα στους κατακλυσμικούς μεταβλητούς. Τελικά η πλούσια σε υδρογόνο ύλη του άλλου αστέρα σχηματίζει ένα στρώμα πάνω στην επιφάνεια του λευκού νάνου. Καθώς το στρώμα αυτό αυξάνεται, η τεράστια βαρύτητα (η [[επιτάχυνση της βαρύτητας]] εκεί είναι περίπου 330.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στην επιφάνεια της Γης) το συμπιέζει μέχρι που να εκφυλισθεί η ύλη του, δηλαδή οι τροχιές των [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρονίων]] να καταρρεύσουν. Στην εκφυλισμένη ύλη η συμπεριφορά διαφέρει ριζικά από εκείνη ενός συνηθισμένου κλασικού αερίου, καθώς η περιγραφή της μπορεί να γίνει μόνο με βάση τους νόμους της [[Κβαντομηχανική|Κβαντομηχανικής]]: η [[πίεση]] είναι συνάρτηση περισσότερο της [[πυκνότητα|πυκνότητας]] παρά της [[θερμοκρασία|θερμοκρασίας]], πράγμα που στερεί από το υλικό μια βαλβίδα ασφαλείας για την αυξανόμενη θερμοκρασία του. Πάνω από μια ορισμένη θερμοκρασία αρχίζει [[πυρηνική σύντηξη]] του υδρογόνου, όμοια με εκείνη που συμβαίνει στα κέντρα των αστέρων Κύριας Ακολουθίας, εξώθερμη πυρηνική αντίδραση που αυξάνει απότομα τη θερμοκρασία του στρώματος, με αποτέλεσμα [[εκθετική αύξηση]] του ρυθμού των πυρηνικών αντιδράσεων και της παραγόμενης ενέργειας. Μέσα σε λίγες ώρες, ακόμα και ο εκφυλισμός των ηλεκτρονίων αδυνατεί να εξισορροπήσει την κατάσταση. Τότε το επιπρόσθετο στρώμα της ύλης εκτινάσσεται με εκρηκτικό τρόπο στο διάστημα. Ακριβώς αυτές οι εκρήξεις γίνονται αντιληπτές ως καινοφανείς.
 
|url = http://cdsads.u-strasbg.fr/full/1954PASP...66..230W
|bibcode = 1954PASP...66..230W |doi = 10.1086/126703
}}</ref> Οι μικρότερες αυτές μεταβολές οφείλονται στο ότι ο αστέρας κύριας ακολουθίας συμβαίνει να αποκρύπτει από εμάς τον λευκό νάνο, καθώς αμφότερα τα σώματα περιφέρονται περί το κοινό τους κέντρο μάζας. Και όπως το φως από τον λευκό νάνο παύει προσωρινά να έρχεται προς εμάς, το φως του «αστέρα» (γιατί ακόμα και με τις μεγαλύτερες μεγεθύνσεις αντιλαμβανόμαστε τους δύο αστέρες ως ένα και μόνο φωτεινό σημείο) φαίνεται να μειώνεται. Τέτοιοι αστέρες αποκαλούνται «[[μεταβλητοί δι’δι' εκλείψεων]]». Από τη συχνότητα των εκλείψεων μπορούμε να βρούμε την περίοδο περιφοράς των δύο αστέρων περί το κοινό τους κέντρο μάζας, π.χ. 4 ώρες και 39 λεπτά στην περίπτωση του Καινοφανούς του Ηρακλέους 1934. Η απότομη μείωση του φωτός στην αρχή της κάθε εκλείψεως και η απότομη αύξηση στο τέλος της φανερώνουν ότι το αποκρυπτόμενο μέλος, αν και λαμπρότερο από το άλλο, έχει εξαιρετικά μικρή διάμετρο, περίπου ίση με τη διάμετρο της Γης, διαπίστωση που οδηγεί στο αναπόφευκτο συμπέρασμα ότι πρόκειται για λευκό νάνο. Στη συνέχεια οι Krzeminski και Kraft έδειξαν ότι και άλλοι παλαιότεροι καινοφανείς ήταν μεταβλητοί δι’δι' εκλείψεων αστέρες, με τα μέλη τους πολύ κοντά το ένα στο άλλο, και ότι σε όλες τις περιπτώσεις ο ένας αστέρας ήταν λευκός νάνος, ενώ ο άλλος αστέρας της κύριας ακολουθίας. (Σε [[μεταβλητοί δι’ εκλείψεων|μεταβλητούς δι’ εκλείψεων]] αστέρες στους οποίους και τα δύο μέλη του συστήματος ανήκουν στην κύρια ακολουθία, παρατηρούνται δύο εκλείψεις σε κάθε περιφορά, με διαφορετική γενικά μείωση του φωτός στην κάθε έκλειψη, αφού ο ένα αστέρας αποκρύπτει τον άλλο εναλλάξ. Αλλά στην περίπτωση που το ένα μέλος είναι λευκός νάνος, η έκλειψη που αυτός προκαλεί στον άλλο αστέρα είναι αδιόρατη εξαιτίας των πολύ μικρών διαστάσεων του λευκού νάνου.) Το [[1972]] οι G. Siegfried Kutter, Warren M. Sparks, Sumner Starrfield και James W. Truran ανέπτυξαν προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, που υπεδείκνυαν το πώς ακριβώς το αέριο από τον δίσκο προσαυξήσεως πυροδοτεί την έκρηξη.<ref>{{cite journal
| authors = G. Siegfried Kutter, Warren M. Sparks, Sumner Starrfield, James W. Truran
|title = CNO Abundances and Hydrodynamic Models of the Nova Outburst |year = 1972
== Πηγές ==
 
* Δανέζης, Μάνος & Θεοδοσίου, Στράτος: ''ΤΟΤο ΣΥΜΠΑΝΣύμπαν ΠΟΥπου ΑΓΑΠΗΣΑαγάπησα (Εισαγωγή στην Αστροφυσική)'', τόμος Α, εκδόσεις Δίαυλος (Αθήνα 1999)
* Bruning, David: ''«Neon Nova''», περιοδικό "''Astronomy"'', Ιούλιος 1993
* Sahade, J., McCluskey, G.E., Kondo, Y. (eds.): ''The Realm of Interacting Binary Stars'', Kluwer Academic Publishers (1993)
* Seeds, M.A.: ''Horizons: Exploring the Universe'', 5th ed. Belmont: Wadsworth Publishing Company, 1998
{{Portal bar|Αστρονομία}}
 
{{DEFAULTSORT: Καινοφανης αστερας}}
 
[[Κατηγορία:Αστρική εξέλιξη]]
26.530

επεξεργασίες