ΥΠΕΡΚΑΙΝΟΦΑΝΕΙΣ ΑΣΤΕΡΕΣ (SUPERNOVA)

ΥΠΕΡΚΑΙΝΟΦΑΝΕΙΣ ΑΣΤΕΡΕΣ (SUPERNOVA) Μαθητές: Καλλέργης Γιώργος Δαγκωνάκης Δημήτρης Εισηγητής: Κάββαλος Στέλιος

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ: 1) Oρισμός Σουπερνόβα 3 2) Τρόποι δημιουργίας 4 3) Σουπερνόβα τύπου Ia 6 4) Σουπερνόβα τύπου ΙΙ 9 5) Τύπος Ιc 12 6) Hypernova 12 7) Επιπτώσεις 13 8) Επιπτώσεις έκρηξης σουπερνοβα κοντά στη Γη 13 9) Βιβλιογραφία 16

Oρισμός Ο όρος υπερκαινοφανείς αστέρες ή σουπερνόβα (supernova) αναφέρεται σε διάφορους τύπους εκρήξεων που συμβαίνουν στο τέλος της ζωής των αστέρων κατά τις οποίες παράγουν εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα, αποτελούμενα από πλάσμα, (ιονισμένη ύλη) και των οποίων η αρχική φωτεινότητά τους στη συνέχεια αδυνατίζει μέχρι του σημείου της αφάνειας μέσα σε λίγους μήνες. Nova στα λατινικά σημαίνει «νέα» και αναφέρεται σε αυτό που μοιάζει να είναι ένα πολύ φωτεινό νέο αστέρι (το ουσιαστικό stella στη Λατινική, που σημαίνει αστέρας, είναι θηλυκό) στην ουράνια σφαίρα. Οι αστρονόμοι του Μεσαίωνα, μη γνωρίζοντας ότι παρατηρούσαν μια έκρηξη, θεωρούσαν ότι επρόκειτο για την εμφάνιση ενός νέου αστεριού, εξ ου και το όνομα, που πρωτοχρησιμοποιήθηκε απ' τον Τύχο Μπράχε. Το πρόθεμα «υπερ-» ("Super") ξεχωρίζει αυτό το γεγονός από τους απλούς καινοφανείς αστέρες ή νόβες (novae), που είναι αστρικές εκρήξεις οι οποίες επίσης σχετίζονται με την αύξηση της φωτεινότητας ενός είδους διπλού αστέρα, αλλά σε μικρότερη κλίμακα και μέσω ενός διαφορετικού μηχανισμού. Παρ' όλα αυτά είναι λάθος να θεωρούμε τη σουπερνόβα ένα νέο αστέρι, επειδή στην πραγματικότητα είναι ο θάνατος ενός αστεριού (η τουλάχιστον η ριζική μετατροπή του σε κάτι τελείως διαφορετικό, ένα αστρικό πτώμα με το πιο φαντασμαγορικό στο σύμπαν κύκνειο άσμα. Τρόποι δημιουργίας Υπάρχουν δύο διαφορετικοί δρόμοι για αυτή την κατάληξη: είτε όταν ένας αστέρας μεγάλης μάζας παύει να παράγει ενέργεια στον πυρήνα του, οπότε και καταρρέει κάτω από τη δύναμη της ίδιας του της βαρύτητας (περίπτωση υπερκαινοφανούς Τύπου Ib και Τύπου II), είτε όταν ένας λευκός νάνος, ήδη συρρικνωμένος και παγομένος αστέρας, που απορροφά το υλικό (τη μάζα) από ένα συνοδό αστέρα όταν φτάσει στο κρίσιμο όριο απορόφησης μάζας, το λεγόμενο Όριο Τσαντρασεκάρ (Chandrasekhar), οπότε και θα υποστεί ομοίως θερμοπυρηνική έκρηξη καταρρέοντας κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας (περίπτωση υπερκαινοφανούς Τύπου Ia). Και στις δύο αυτές περιπτώσεις η θερμοπυρηνική έκρηξη εκτινάσσει μεγάλο μέρος του αστρικού υλικού με μεγάλη δύναμη και ταχύτητα που υπερβαίνει τα 3.000 χλμ/δευτερόλεπτο (ή τα 10,8 εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα), προς όλες τις κατευθύνσεις. Θεωρείται μάλιστα ότι η λάμψη τέτοιων εκρήξεων είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτή ολόκληρου του γαλαξία. Όταν η πυκνότητα της αστρικής καρδιάς γίνεται τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα ενός ατομικού πυρήνα, αναγκάζει όλα τα υλικά του εσωτερικού πυρήνα του άστρου (τα νετρόνια και τα νετρίνα όπως είπαμε) να εξοστρακιστούν με δύναμη προς τα έξω. Η εκτίναξη αυτή του εσωτερικού πυρήνα τον κάνει να συγκρουστεί βίαια με τον καταρρέοντα ακόμα εξωτερικό πυρήνα, δημιουργώντας έτσι ένα ωστικό κύμα με περισσότερη ενέργεια απ' αυτήν που εκλύει ένας ολόκληρος γαλαξίας σε περίπου δέκα χρόνια. Η δημιουργία του κρουστικού αυτού κύματος σηματοδοτεί τη γέννηση της σουπερνόβα. Κι έτσι, καθώς το κύμα αυτό μαζί με τα νετρίνα διαστέλλεται μέσα στον καταρρέοντα εξωτερικό αστρικό πυρήνα, επιτρέπει στα

νετρίνα να διαφύγουν στο διάστημα. Τα νετρίνα αυτά με την ταχύτητα του φωτός μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας από την καρδιά του άστρου και διαδίδουν πλέον στο Σύμπαν τα πρώτα μηνύματα του αστρικού θανάτου. Ένα δευτερόλεπτο μετά την αρχή της δραματικής αυτής κατάρρευσης το ωστικό κύμα με ταχύτητα που φτάνει τα 30.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, σαν μια απόκοσμη τεράστια μπουλντόζα ξεκινάει προς τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, που δεν έχει προφτάσει ακόμη να «συνειδητοποιήσει» τι συμβαίνει στον πυρήνα του. Το ωστικό αυτό κύμα παρασέρνει στο διάβα του και συντρίβει τα αστροϋλικά που συναντά. Η σύγκρουση αυτή παράγει αρκετές ποσότητες όλων των βαρέων χημικών στοιχείων, όπως το ασβέστιο, ο μόλυβδος και το ουράνιο. Το ωστικό κύμα διασχίζει το άστρο μέσα σε μερικές ώρες και η τεράστια έκρηξη που επακολουθεί παράγει ενέργεια ίση με την ενέργεια που παράγει ο ήλιος σε δέκα τρισεκατομμύρια χρόνια, αν μπορούσε να ζήσει τόσο πολύ. Και όλη αυτή η ενέργεια εκλύεται σε μερικά μόνον δευτερόλεπτα! Το ωστικό κύμα μεταφέροντας την γιγάντια αυτή ποσότητα της ενέργειας, παρασύρει τα πάντα και σαρώνει κυριολεκτικά την επιφάνεια του αστέρα. Έτσι το «αστρικό πρότυπο» της αρχικής μάζας των 25 M που αναφερθήκαμε, εκτινάσσει τα 24 M και αφήνει μόνο ένα υπόλειμμα 1 M με τη μορφή ενός αστέρα νετρονίων. Αυτό είναι το φαινόμενο της σουπερνόβα ή της υπερκαινοφανούς έκρηξης. Κατηγοριοποίηση των υπερκαινοφανών Σουπερνόβα τύπου Ia Οι σουπερνόβες τύπου Ia μπορούν να θεωρηθούν ως οι μεγαλύτερες θερμοπυρηνικές βόμβες της φύσης. Εμφανίζονται όταν η μάζα ενός λευκού νάνου που αποτελείται από άνθρακα και οξυγόνο αυξάνεται (λόγω της απορρόφησης υλικού από ένα γειτονικό συνοδό άστρο) και γίνεται 1,38 φορές αυτής του ήλιου, σχεδόν όση είναι η κρίσιμη μάζα (λέγεται και όριο Chandrasekhar) που μπορεί να κρατηθεί στο λευκό νάνο λόγω της εκφυλιστικής πίεσης των ηλεκτρονίων στο κέντρο του (η εκφυλιστική πίεση βασίζεται στην απαγορευτική Αρχή του Πάουλι ότι δύο ηλεκτρόνια δεν μπορούν να βρίσκονται στην ίδια κβαντική κατάσταση).

Καλλιτεχνική απεικόνιση της μεταφοράς μάζας από ένα κόκκινο υπεργίγαντα άστρο στο λευκό νάνο, στη συγκεκριμένη απεικόνιση η ύλη που μεταφέρεται σχηματίζει ένα δίσκο συσσώρευσης γύρω από το άστρο υψηλής πυκνότητας υπό την επίδραση του ισχυρού του βαρυτικού πεδίου. Οι λευκοί νάνοι ανταποκρίνονται στην προσθήκη αυτού του νέου υλικού με διάφορους τρόπους ανάλογα με τη σύνθεση του και κυρίως ανάλογα με τον ρυθμό συσσώρευσης μάζας σε αυτόν. Πάντα όμως οδηγούν σε κάποια μορφή κοσμικής έκρηξης που συνοδεύεται από εκπομπή ακτινοβολίας και ύλης στο διάστημα. Μερικές φορές δεν είναι μία η έκρηξη αλλά πολλές και σε περιοδική ακολουθία. Αν το αέριο που μεταφέρεται (από το συνοδό άστρο) φθάνει στον λευκό νάνο με υψηλή ταχύτητα, οπότε και η αλληλεπίδραση του με την επιφάνεια του νάνου αυξάνει σημαντικά τη θερμοκρασία του, υπάρχει η πιθανότητα το αέριο αυτό να μετέχει άμεσα σε θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις θα αρχίσουν να λαμβάνουν χώρα μετά τη μεταφορά της ύλης από δεκαετίες μέχρι και αιώνες. Η ένταση της θερμοπυρηνικής έκρηξης εξαρτάται από την ποσότητα του εμπλεκόμενου αερίου. Εφόσον στη θερμοπυρηνική έκρηξη συμμετέχει μεγάλη ποσότητα αερίου, οπτικά ο αμυδρός λευκός νάνος μπορεί να γίνει αρκετά πιο λαμπρός από οποιοδήποτε άστρο (με τυπικές φωτεινότητες 20.000-600.000 φορές την ηλιακή φωτεινότητα). Αν λοιπόν η μάζα του λευκού νάνου φθάσει το λεγόμενο κρίσιμο όριο των 2 x 10 9 g/cm 3 (λόγω και της αύξησης της πίεσης και της θερμοκρασίας στο κέντρο του), αρχίζει η ανάφλεξη της σύντηξης του άνθρακα κοντά στο κέντρο του. Η ανάφλεξη εμφανίζεται όταν η σύντηξη του άνθρακα στο κέντρο απελευθερώνει ενέργεια γρηγορότερα από όσο μπορούν τα νετρίνα να την μεταφέρουν μακριά, οπότε συσσωρεύεται πολύ ενέργεια στο κέντρο. Επειδή η πίεση είναι ανεπηρέαστη από τη θερμοκρασία, εμφανίζεται μια εκτός ελέγχου πυρηνική έκρηξη. Η σύντηξη απελευθερώνει ενέργεια, η οποία αυξάνει τη θερμοκρασία, η οποία εν συνεχεία αυξάνει την ταχύτητα της σύντηξης, αλλά το αέριο δεν μπορεί να επεκταθεί και να ψυχθεί. Η εκτός ελέγχουν πυρηνική έκρηξη διαδίδεται περίπου 1 δευτερόλεπτα μέσα στο αστέρι. Η ενέργεια που απελευθερώνεται, με αυτή την πυρηνική σύντηξη, είναι αρκετή ώστε ο λευκός νάνος να διασπαστεί και τα κομμάτια του να κινηθούν με υψηλή ταχύτητα στο διάστημα. Τίποτα δεν μένει πίσω, ούτε αστέρι νετρονίων, ούτε μαύρη τρύπα, και δεν συμβαίνει καμία έκρηξη εκπομπής νετρίνων. Δεν έχουν επίσης ορατές γραμμές Balmer στο φάσμα τους. Τον τύπο αυτό τον βρίσκουμε σε όλους τους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων και των ελλειπτικών. Ας σημειωθεί ότι σουπερνόβες τύπου Ia παράγονται και από τη συγχώνευση δύο

λευκών νάνων με συστατικά άνθρακα και οξυγόνο, που ανήκουν στο ίδιο σύστημα. Μετά τη συγχώνευση η μάζα του τελικού αντικειμένου ξεπερνάει το όριο Chandrasekhar και αρχίζει η σύντηξη του άνθρακα. Οι σουπερνόβες τύπου Ia χρησιμοποιούνται επίσης σαν κοσμικά κεριά αντί για τους Κηφείδες, γιατί είναι πολύ φωτεινότεροι από αυτούς και έτσι μπορούν οι αστρονόμοι να μετρήσουν πολύ μεγάλες αποστάσεις. Η ομοιότητα στις μορφές της φωτεινότητας όλων των γνωστών σουπερνοβών τύπου Ia, έχει οδηγήσει στη χρήση τους ως κοσμικά κεριά στην εξωγαλαξιακή αστρονομία. Η αιτία αυτής της ομοιότητας της καμπύλης της φωτεινότητας τους είναι ακόμα ένα ανοικτό ζήτημα στην αστρονομία. Το 1998, οι παρατηρήσεις των σουπερνοβών τύπου Ia έδειξαν απροσδόκητα ότι ο Κόσμος φαίνεται να υποβάλλεται σε μια επιταχυνόμενη διαστολή. Σαν συμπέρασμα λέμε λοιπόν ότι οι σουπερνόβες τύπου Ia δεν έχουν υδρογόνο και παράγονται από λευκούς νάνους μόλις αυτοί ξεπεράσουν το κρίσιμο όριο Chandrasekhar. Σουπερνόβα τύπου ΙΙ Ένας σύνηθες τύπος σουπερνόβα ΙΙ προκύπτει από ένα αστέρι λίγο πιο πάνω από 8 ηλιακές μάζες, που βρίσκεται στην κύρια ακολουθία, και το οποίο περνά τα τελευταία χρόνια του ως ερυθρός υπεργίγαντας, καίγοντας σταδιακά τα βαρύτερα καύσιμα στο κέντρο του. Η ακτίνα του άστρου, μετά από την καύση του υδρογόνου και όταν έχει αρχίσει να καίει το ήλιο, είναι κατά προσέγγιση 500 ηλιακές ακτίνες, και η φωτεινότητά του είναι ήδη περίπου 100.000 φορές αυτή του ήλιου Κάθε στάδιο καύσης του επόμενου στοιχείου (ήλιο, άνθρακας, νέο, οξυγόνο, πυρίτιο) είναι πιο σύντομο από το προηγούμενο. Το τελευταίο στάδιο είναι αυτό που το πυρίτιο μετατρέπεται σε μια σφαίρα σιδήρου κατά προσέγγιση 1,38 ηλιακών μαζών. Μόλις παραχθεί ο σίδηρος, δεν υπάρχει διαθέσιμη άλλη πυρηνική ενέργεια. Το άστρο καίει σιγά-σιγά όλα τα καύσιμα του μένοντας μόνο με σίδηρο στο κέντρο του. Στα γιγάντια άστρα, με μερικές δεκάδες ηλιακές μάζες, τα αποθέματα του υδρογόνου στον πυρήνα του εξαντλούνται μέσα σε μερικά εκατομμύρια χρόνια παράγοντας ήλιο, το οποίο εξαντλείται σε μερικές χιλιάδες χρόνια. Μετά τα πάντα γίνονται σχεδόν αστραπιαία σε σύγκριση με την όλη διάρκεια της ζωής του άστρου. Η πυρηνική 'στάχτη' του ηλίου, δηλαδή ο άνθρακας, εξαντλείται σε 200 χρόνια, ύστερα το νέον εξαντλείται σε ένα χρόνο και μερικοί μόνο μήνες είναι αρκετοί για να καεί όλο το οξυγόνο σχηματίζοντας πυρίτιο και θείο. Τελικά το πυρίτιο, μέσα σε μία μόνον ημέρα, μεταστοιχειώνεται σε σίδηρο. Όταν στον πυρήνα ενός άστρου η θερμοκρασία φτάσει τα τρία δισεκατομμύρια βαθμοί Κελσίου, το πυρίτιο που έχει συγκεντρωθεί εκεί αρχίζει να μετατρέπεται σε σίδηρο κι έτσι μέσα σε μερικές ώρες η ποσότητα του σιδήρου στο κέντρο

αρχίζει να μεγαλώνει. Όταν η σιδερένια καρδιά του υπεργίγαντα αρχίσει να συμπιέζεται από τη βαρύτητα των ανώτερων στρωμάτων του, π θερμοκρασία του αυξάνει ακόμη πιο πολύ. Έτσι φτάνει κάποια στιγμή που η κεντρική θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή για να αρχίσει η καύση του σιδήρου. Κάτι τέτοιο όμως οδηγεί σε πραγματικά καταστροφικές διαδικασίες γιατί ο σίδηρος διαθέτει τον πιο σταθερό ατομικό πυρήνα, άρα για να μετατραπεί ο σίδηρος σε βαρύτερα χημικά στοιχεία χρειάζεται ενέργεια που σημαίνει ότι η ενέργεια αυτή δεν είναι διαθέσιμη για να συγκρατήσει το τεράστιο βάρος των ανώτερων στρωμάτων του άστρου. Το αποτέλεσμα είναι η ακόμη μεγαλύτερη συμπίεση του σιδερένιου αστρικού πυρήνα και η ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της θερμοκρασίας μέσα σ' αυτόν. Πιο αναλυτικά τα πολύ μεγάλα άστρα είναι αρκετά βαριά και μπορούν να παράγουν τις θερμοκρασίες και τις πιέσεις που απαιτούνται για να αναγκάσουν τον άνθρακα στον πυρήνα να αρχίσει να συντήκεται στο τέλος του σταδίου της καύσης του ηλίου. Οι πυρήνες αυτών των μεγάλων άστρων έχουν στρώσεις όπως τα κρεμμύδια, με τους πιο βαρείς πυρήνες να είναι συγκεντρωμένοι στο κέντρο τους, με το πιο ακραίο στρώμα να αποτελείται από αέριο υδρογόνο, και το οποίο να περιβάλλει ένα στρώμα υδρογόνου που συντήκεται σε ήλιο, που με τη σειρά του περιβάλλει ένα στρώμα ηλίου που συντήκεται σε άνθρακα κ.ο.κ. Τα άστρα αυτής της κατηγορίας αρχίζουν τη σύντηξη των στοιχείων, όταν η θερμοκρασία και η πίεση είναι επαρκής για αυτή τη διαδικασία. Μόλις η σύντηξη σταματήσει λόγω έλλειψης του στοιχείου αρχίζει το άστρο να καταρρέει, αυξάνει πάλι η θερμοκρασία και η πίεση οπότε αρχίζει το επόμενο στάδιο της σύντηξης για να σταματήσει την κατάρρευση. Ο παράγοντας που περιορίζει αυτήν την διαδικασία είναι το ποσό της ενέργειας που αποδεσμεύεται μέσω της σύντηξης, η οποία εξαρτάται από την ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο αυτών των πυρήνων των στοιχείων. Κάθε πρόσθετο βήμα παράγει σταδιακά βαραν η μάζα του αρχικού άστρου είναι περίπου 20 ηλιακές τότε παραμένει σαν κατάλοιπο του αρχικού άστρου ένα άστρο νετρονίων. Πάνω από αυτό το όριο για την μάζα του αρχικού άστρου, ο πυρήνας από νετρόνια καταρρέει και σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα. Το θεωρητικό όριο της αρχικής μάζας για το σχηματισμό μαύρης τρύπας είναι 40 50 ηλιακές μάζες. Θεωρητικά μοντέλα δείχνουν ότι πάνω από 50 ηλιακές μάζες το άστρο καταρρέει κατευθείαν σε αστρική μαύρη τρύπα χωρίς να κάνει υπερκαινοφανή έκρηξη, αν και το όριο αυτό δεν είναι σίγουρο λόγω πολλών αβεβαιοτήτων. ύτερους ατομικούς πυρήνες, οι οποίοι απελευθερώνουν σταδιακά λιγότερη ενέργεια κατά τη σύντηξη, μέχρι να παραχθεί ο σίδηρος. Δεδομένου ότι ο σίδηρος έχει (σχεδόν) τη χαμηλότερη ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο όλων των στοιχείων, δεν μπορεί να παραγάγει ικανή ενέργεια μέσω της σύντηξης για να δημιουργήσει το επόμενο στοιχείο, και γι αυτό παραμένουν οι πυρήνες του σιδήρου χωρίς να καούν. Αυτός όμως ο σιδερένιος πυρήνας του άστρου υφίσταται την τεράστια βαρυτική πίεση από τα υπερκείμενα στρώματα. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει καμία σύντηξη πια για να αυξήσει περαιτέρω τη

θερμοκρασία του, για να αντιμετωπίσει την πίεση του υπερκείμενου αερίου, στηρίζεται στην πίεση εκφυλισμού των ηλεκτρονίων. Όταν το μέγεθος του πυρήνα του άστρου υπερβαίνει το όριο Chandrasekhar, η πίεση εκφυλισμού δεν μπορεί πλέον να στηρίξει το βάρος των πάνω στρωμάτων, και εμφανίζεται η καταστροφική κατάρρευση. Συνοπτικά οι υπερκαινοφανείς τύπου τύπου ΙΙ συμβαίνουν στο τέλος της ζωής ενός άστρου με μεγάλη μάζα (πάνω από 9 ηλιακές μάζες), όταν τα πυρηνικά του καύσιμα έχουν εξαντληθεί και έτσι δεν μπορεί ο πυρήνας του άστρου να αντέξει το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων, αφού δεν ελευθερώνει πυρηνική ενέργεια. Όταν ο πυρήνας από σίδηρο ξεπεράσει το όριο Chandrasekhar (1.44 ηλιακές μάζες), τότε τα ηλεκτρόνια του πυρήνα έχουν την ίδια κατάσταση και έτσι παύει η εκφυλιστική πίεση των ηλεκτρονίων να αντέχει το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων. Τελικά τα ηλεκτρόνια ενώνονται με τα πρωτόνια του πυρήνα και σχηματίζουν νετρόνια και νετρίνα. Όμως η κατάρρευση των υπερκείμενων στρωμάτων σταματά αιφνίδια πάνω στον πυρήνα από νετρόνια (λόγω των δυνάμεων που αναπτύσσουν τα νετρόνια), και τότε τα πάνω στρώματα αναπηδούν. Έτσι απότομα η κατάρρευση γίνεται εκτόξευση προς τα πάνω των πάνω στρωμάτων του άστρου (κι ακολουθεί η έκρηξη σουπερνόβα). Αν η μάζα του αρχικού άστρου είναι περίπου 20 ηλιακές τότε παραμένει σαν κατάλοιπο του αρχικού άστρου ένα άστρο νετρονίων. Πάνω από αυτό το όριο για την μάζα του αρχικού άστρου, ο πυρήνας από νετρόνια καταρρέει και σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα. Το θεωρητικό όριο της αρχικής μάζας για το σχηματισμό μαύρης τρύπας είναι 40 50 ηλιακές μάζες. Θεωρητικά μοντέλα δείχνουν ότι πάνω από 50 ηλιακές μάζες το άστρο καταρρέει κατευθείαν σε αστρική μαύρη τρύπα χωρίς να κάνει υπερκαινοφανή έκρηξη, αν και το όριο αυτό δεν είναι σίγουρο λόγω πολλών αβεβαιοτήτων. Τέλος το φάσμα τους περιέχει γραμμές υδρογόνου, ενώ του τύπου Ι όχι.

Τύπος Ιc Ο τρόπος δημιουργίας τους μοιάζει με αυτό τον Ιb, αντίθετα όμως εμφανίζεται λίγο ή καθόλου Ήλιο και καθόλου Πυρίτιο. Hypernova Ο πυρήνας σε άστρα Wolf Rayet, καταρρέει με τελικό προϊόν ένα αστέρι νετρονίων ή μελανή οπή. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό μιας μεγάλης έκρηξης σε μορφή δύο πιδάκων (jet) που σχετίζονται με την αρχική περιστροφή του πυρήνα και την παρουσία μαγνητικών πεδίων δίνοντας μια έκλαμψη ακτίνων-γ. Επιπτώσεις Η έκρηξη υπερκαινοφανούς δημιουργεί ένα κύμα στον γύρω χώρο, αφήνοντας ένα είδος νεφελώματος που είναι γνωστό ως υπόλειμμα υπερκαινοφανούς. Οι εκρήξεις σουπερνόβα είναι η κύρια πηγή όλων των βαρύτερων του οξυγόνου στοιχείων, και η μοναδική πηγή πολλών σημαντικών στοιχείων. Για παράδειγμα, όλο το ασβέστιο στα οστά μας και όλος ο σίδηρος του οργανισμού μας έχουν παραχθεί σε κάποια έκρηξη υπερκαινοφανούς, εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Η έκρηξη μεταφέρει αυτά τα βαρέα στοιχεία στο μεσοαστρικό χώρο, εμπλουτίζοντας τα μοριακά νέφη (αστρική σκόνη ή αστρόσκονη) που αποτελούν την πρώτη ύλη για τον σχηματισμό των αστέρων και των πλανητών. Αυτή η διαδικασία εμπλουτισμού είναι που καθόρισε τη σύνθεση του Ηλιακού Συστήματος πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, και τελικά έκανε εφικτή τη χημεία της ζωής στη Γη. Κάθε άτομο του σώματός μας, κάθε μόριο του αέρα που αναπνέουμε δημιουργήθηκαν σ ένα άστρο κι έφτασαν ως εδώ με μια έκρηξη υπερκαινοφανούς. Κατά μια έννοια, είμαστε κυριολεκτικά «παιδιά των αστεριών». Η έκρηξη υπερκαινοφανούς δημιουργεί ασύλληπτα μεγάλες θερμοκρασίες, και κάτω από τις σωστές συνθήκες, οι αντιδράσεις σύντηξης που λαμβάνουν χώρα μπορούν να δημιουργήσουν ορισμένα από τα βαρύτερα στοιχεία, όπως το καλιφόρνιο. Επιπτώσεις έκρηξης σουπερνοβα κοντά στη Γη Για να γίνει όμως αυτό θα πρέπει τα αστέρια αυτά να βρίσκονται σε απόσταση ίση ή μικρότερη από 500 έτη φωτός. Μέχρι στιγμής στην ανθρώπινη ιστορία καμία έκρηξη σουπερνόβα δεν ήταν τόσο κοντά. Η πιο κοντινή έκρηξη που παρατηρήθηκε στην Ιστορία της ανθρωπότητας σημειώθηκε το 1054 στον αστερισμό Ταύρο και ξέσπασε από απόσταση 6.300 ετών φωτός. Στην Προϊστορία, η έκρηξη που δημιούργησε τον αστέρα νετρονίων Geminga στον αστερισμό Δίδυμοι πρέπει να έγινε σε απόσταση περίπου 510 ετών φωτός από τη Γη. Υπολογίζεται πως στα επόμενα 1.000 χρόνια κάποια από τα αστέρια που απέχουν μόλις μερικές εκατοντάδες έτη φωτός, όπως ο Betelgeuse που απέχει από εμάς 427 έτη φωτός, θα εκραγούν πιθανότατα ως υπερκαινοφανείς.

ΑΠΟΧΑΙΡΕΤΙΣΜΟΣ ΣΤΟ ΟΖΟΝ Το πρώτο κύμα υπεριώδους ακτινοβολίας της σουπερνόβα θα καταστρέψει το στρώμα όζοντος της Γης μέσα σε μερικές μέρες, μετατρέποντάς το σε οξυγόνο (αποτελεσματικότερα απ' ό,τι οι ανθρωποποίητοι CFCs). Η καταστροφή του όζοντος θα έχει διπλή βλαβερή συνέπεια: τώρα θα φτάνουν στην επιφάνεια της Γης όχι μόνο οι υπεριώδεις ακτινοβολίες της σουπερνόβα, αλλά και αυτές του Ηλίου.Καθώς η ένταση της ακτινοβολίας θα μειώνεται, το ηλιακό φως θα αρχίσει να«επιδιορθώνει» το στρώμα του όζοντος. Με άλλα λόγια, ενώ τα υψηλά επίπεδα ιονίζουσας ακτινοβολίας από τη σουπερνόβα θα καταστρέψουν το όζον, τα χαμηλότερα επίπεδα της ίδιας ακτινοβολίας θα το βοηθήσουν να«ανανήψει»ύστερα από μερικές δεκαετίες. Η κορύφωση της ακτινοβολίας θα πραγματοποιηθεί ύστερα από ένα μήνα. Κατόπιν η σουπερνόβα θα αρχίσει να γίνεται αμυδρότερη ώσπου θα μεταβληθεί σε διαστρικό νεφέλωμα που θα είναι ορατό επί χιλιετηρίδες στο νυχτερινό ουρανό. Ενώ η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία της σουπερνόβα θα βομβαρδίζει τη Γη επί 50 χρόνια, τα σωματίδια που εκπέμφθηκαν από τα ανώτερα στρώματα του άστρου θα συνεχίσουν να έρχονται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Κι αυτό γιατί αυτά τα σωματίδια εκτοξεύθηκαν με ταχύτητα είκοσι φορές μικρότερη εκείνης των φωτονίων της ακτινοβολίας. Η φάση αυτή αναμένεται να διαρκέσει χίλια χρόνια, ίσως και περισσότερο, αφού τα απομεινάρια συγκρούονται με σωματίδια διαστρικής σκόνης και αερίου και η πορεία τους επιβραδύνεται. Ευτυχώς, μέχρι τη στιγμή που το «ωστικό κύμα» των σωματιδίων θα φτάσει στη Γη, θα έχει γίνει τόσο αδύναμο και αραιό που δε θα έχει μεγάλες επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα του πλανήτη. Επειδή στη διαδικασία δημιουργίας της σουπερνόβα δημιουργούνται και πολλά «βαριά» χημικά στοιχεία, τα απομεινάρια της θα εμπλουτίσουν τα ανώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα με ένα εξωτικό μείγμα τέτοιων στοιχείων. Τα στοιχεία αυτά θα πέσουν τελικά στη Γη, επηρεάζοντας ριζικά τη χημεία των ωκεανών και του εδάφους. Η ΠΟΛΥΧΡΟΝΗ ΚΑΤΑΡΑ Οι σουπερνόβες αποτελούν την πηγή και μιας άλλης εκπομπής, αυτής των κοσμικών ακτινών. Οι κοσμικές ακτίνες είναι στην πραγματικότητα σωματίδια εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας και υψηλής ενέργειας. Η λέξη «ακτίνες» προέρχεται από τη λανθασμένη εκτίμηση για τη φύση τους, αφού όταν αυτές ανακαλύφθηκαν το 1912, λίγα πράγματα ήταν γνωστά για τη φύση της ενέργειας και της ύλης. Το μεγαλύτερο μέρος της κοσμικής ακτινοβολίας αποτελείται από πρωτόνια. Το υπόλοιπο αποτελείται από ηλεκτρόνια και πυρήνες ηλίου ή άλλων ατόμων. Οι κοσμικές ακτίνες διαφοροποιούνται από τα άλλα σωματίδια που εκπέμπονται από την έκρηξη της σουπερνόβα, κυρίως εξαιτίας της μεγάλης τους ταχύτητας που ανέρχεται στο 90% εκείνης του φωτός. Οι κοσμικές ακτίνες του Αντάρ θα φτάσουν στη Γη 5-10 χρόνια μετά την άφιξη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η ενέργεια των κοσμικών ακτινών είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη κάθε άλλου σωματιδίου που φτάνει στη Γη. Για παράδειγμα, ένα σωματίδιο μιας κοσμικής ακτίνας μεταφέρει αρκετή ενέργεια για να κάνει μια μικρή ηλεκτρική λάμπα να

ανάψει επί ένα δευτερόλεπτο. Φυσιολογικά, χρειάζονται 600 τετράκις εκατομμύρια (600.000.000.000.000.000) ηλεκτρόνια για να κάνουν κάτι τέτοιο. Επειδή οι κοσμικές ακτίνες είναι φορτισμένα σωματίδια, επηρεάζονται από μαγνητικά πεδία. Αυτές με τη χαμηλότερη ενέργεια θα παγιδευτούν στις ζώνες Βαν Αλεν της Γης, με αποτέλεσμα τη δημιουργία θεαματικού βόρειου σέλας. Όμως εκείνες που θα εισχωρήσουν βαθύτερα θα πλήξουν με ορμή τα μόρια του αέρα, διασπώντας τα. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία δευτερεύουσας κοσμικής ακτινοβολίας. Φυσιολογικά, η ακτινοβολία αυτή υπάρχει υπό κανονικές συνθήκες και αποτελεί το 10% της ακτινοβολίας του περιβάλλοντος την οποία δέχεται ο καθένας μας αυτή τη στιγμή. Όμως η ακτινοβολία αυτή θα παρουσιάσει δραματική αύξηση τα χρόνια μετά την έκρηξη του Αντάρ. Τελικά, τα απομεινάρια της σουπερνόβας, δηλαδή το κέλυφος των αερίων και της σκόνης θα αρχίσει να εκπέμπει ακτινοβολία από μια ποικιλία πηγών δηλαδή τη ραδιενεργό αποσύνθεση των χημικών στοιχείων που δημιουργήθηκαν, τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του εναπομείναντος και του ήδη υπάρχοντος διαστρικού αερίου και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ εναπομεινάντων και των ήδη υπαρχόντων μαγνητικών πεδίων του Γαλαξία. Αυτές οι ακτινοβολίες θα συνεχίσουν να υφίστανται επί χιλιάδες χρόνια. ΕΝΑ ΠΑΓΚΟΣΜΙΟ ΤΣΕΡΝΟΜΠΙΛ Μέσα σε μερικές μέρες από την αρχική δόση των ακτινών «Χ» και γάμμα, όλα τα ζώα και τα φυτά θα αρχίσουν να πεθαίνουν από ακτινοπάθεια. Αυτό ακριβώς συνέβη στη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι το 1945, αλλά και στην περιφέρεια του Τσερνόμπιλ το 1986. Ολόκληρα είδη θα εξολοθρευτούν δια μιας. Η ακτινοβολία θα προκαλέσει καρκίνους τα επόμενα χρόνια, οι οποίοι θα εξολοθρεύσουν πολλούς ανθρώπους και άλλες μορφές ζωής. Ταυτόχρονα, η υπεριώδης ακτινοβολία θα προκαλέσει τρομακτική αύξηση του καρκίνου του δέρματος και του καταρράκτη. Η καταστροφή θα ολοκληρωθεί μετά την άφιξη της πρωτογενούς και δευτερογενούς κοσμικής ακτινοβολίας από τη σουπερνόβα. Ο όλεθρος θα έχει άμεσες επιπτώσεις στις τροφικές αλυσίδες. Στους ωκεανούς το πλαγκτόν και άλλοι μικροσκοπικοί οργανισμοί θα εκλείψουν. Ως αποτέλεσμα, πολλοί υδρόβιοι οργανισμοί που εξαρτώνται τροφικά από το πλαγκτόν, θα λιμοκτονήσουν. Κι αυτό θα έχει αλυσιδωτή συνέπεια στους ανώτερους κρίκους της τροφικής αλυσίδας. Τα φυτά και τα ζώα που θα επιβιώσουν θα υποστούν μαζικά γενετικές μεταλλάξεις εξαιτίας της ακτινοβολίας. Οι μεταλλάξεις θα αρχίσουν στις επόμενες γενιές. Οι περισσότερες από τις γενετικές μεταβολές θα οδηγήσουν στο θάνατο του μεταλλαγμένου φυτού ή ζώου. Ελάχιστες από τις μεταλλάξεις θα αποβούν προς όφελος του ζωντανού οργανισμού. Έτσι, παράλληλα με το μεγάλο αριθμό των μη βιώσιμων μεταλλάξεων, οι επιτυχημένες θα έχουν ως άμεσο αποτέλεσμα την επιτάχυνση της βιολογικής εξέλιξης. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, τα είδη έχουν την ευκαιρία να προσαρμοστούν σε μια μετάλλαξη. Αν για παράδειγμα ένα είδος ποντικού αρχίσει και εκκρίνει στο δέρμα του μια ουσία που είναι δηλητηριώδης για όλους τους κυνηγούς του, αυτός ο ποντικός θα μπορεί να πολλαπλασιαστεί με μεγαλύτερη επιτυχία. Αντί

να βρίσκεται στη μέση της τροφικής αλυσίδας, ο μεταλλαγμένος ποντικός θα βρεθεί στην κορυφή της νέας αυτή τη φορά δικής του αλυσίδας. Τα ζώα που τρέφονται με ποντικούς θα πρέπει να βρουν άλλη πηγή τροφής για να αποφύγουν τη λιμοκτονία. Όμως ο πληθυσμός των μεταλλαγμένων ποντικών θα διογκωθεί και θα καταναλώσει όλη την υπάρχουσα τροφή, με αποτέλεσμα να αντιμετωπίσει κι αυτός με τη σειρά του το φάσμα της πείνας και της εξάλειψης. Κι αυτό αν θεωρήσουμε ότι πραγματοποιήθηκε μία μόνο μετάλλαξη. Στην μετά τη σουπερνόβα εποχή θα πραγματοποιηθούν πολλές μεταλλάξεις, σε όλες τις τροφικές αλυσίδες, ταυτόχρονα. Όλες οι υπάρχουσες σχέσεις στις αλυσίδες θα καταστραφούν. Το τι θα επακολουθήσει δεν είναι δυνατόν να προβλεφθεί, αλλά ένα είναι σίγουρο: Η φύση θα έχει μπροστά της το τιτάνιο έργο να αποκαταστήσει τη διαταραγμένη ισορροπία των ιεραρχιών της ζωής. Πηγές: www.astronomia.gr www.inout.gr news247.gr wikipedia.org