Ένας ερυθρός νάνος εξαπολύει μια τρομερή λάμψη

Πηγή: ScienceDaily, 19 Μαΐου 2008

Ο δορυφόρος Swift της NASA παρατήρησε στις 25 Απριλίου την πιο λαμπρή έκλαμψη που φάνηκε ποτέ σε ένα αστέρι εκτός από τον ήλιό μας. Η έκλαμψη, μια εκρηκτική απελευθέρωση ενέργειας από ένα αστέρι, είχε την ισχύ χιλιάδων ηλιακών εκλάμψεων. Θα ήταν ορατή και με το γυμνό μάτι εάν το άστρο ήταν εύκολα ορατό στο νυχτερινό ουρανό την ώρα εκείνη.

Καλλιτεχνική απεικόνιση καλλιτεχνών της απίστευτα ισχυρής έκλαμψης που εξερράγη από τον ερυθρό νάνο αστέρι EV Lacertae

Το αστέρι, γνωστό ως EV Lacertae, έχει περάσει το στάδιο του ήλιου μας και έχει γίνει τώρα ένας ερυθρός νάνος, ο πιο συνηθισμένος τύπος άστρου στον κόσμο. Η ακτινοβολία του είναι μόνο το 1% του φωτός του ήλιου, και περιέχει μόνο το ένα τρίτο της μάζας του ήλιου. Απέχει 16 έτη φωτός και γι αυτό είναι ένας από τους πιο στενούς αστρικούς γείτονές μας. Αλλά με την ασθενή ακτινοβολία του, μεγέθους 10, δεν μπορεί κανείς να τον δει με γυμνό μάτι.

"Είναι ένα μικρό, ψυχρό αστέρι που εκτοξεύει μια τρομερή λάμψη που αποτελεί ρεκόρ, "λέει η Rachel Osten, στο πανεπιστήμιο της πολιτείας Μέρυλαντ, "Οι εκλάμψεις όπως αυτή θα έσβηναν τις ατμόσφαιρες των πλανητών που στηρίζουν τη ζωή, και θα αποστείρωναν τις επιφάνειές τους."

Η έκλαμψη παρατηρήθηκε αρχικά με το όργανο Konus (που φτιάχτηκε από ρώσους) στο δορυφόρο Wind της NASA στις 25 Απριλίου. Το τηλεσκόπιο των ακτίνων-Χ των ακτίνων X Swift, εντόπισε την έκλαμψη σε λιγότερο από δύο λεπτά αργότερα, και στράφηκε γρήγορα προς τη μεριά του άστρου EV Lacertae. Όταν το Swift προσπάθησε να παρατηρήσει το αστέρι με το οπτικό-υπεριώδες τηλεσκόπιό του, η έκλαμψη ήταν τόσο φωτεινή που το όργανο έκλεισε για λόγους ασφάλειας. Το αστέρι παρέμεινε φωτεινό στις ακτίνες X για 8 ώρες προτού φτάσει σε μια κανονική ένταση.

Το άστρο EV Lacertae είναι σχετικά νέο, με μια ηλικία μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Το αστέρι αυτό περιστρέφεται μία φορά κάθε τέσσερις ημέρες, πολύ πιο γρήγορα από τον ήλιο, ο οποίος περιστρέφεται μία φορά κάθε τέσσερις εβδομάδες. Η γρήγορη περιστροφή του EV Lacertae παράγει ισχυρά και περιορισμένα μαγνητικά πεδία, πάνω από 100 φορές πιο ισχυρά από το πεδίο του ήλιου. Η ενέργεια αποθηκεύεται στο μαγνητικό πεδίο και τροφοδοτεί τις γιγαντιαίες εκλάμψεις.

Ο αστερισμός στον οποίο βρίσκεται το άστρο EV Lacertae λέγεται Lacerta κι είναι ορατός την άνοιξη για μερικές μόνο ώρες κάθε νύχτα στο Βόρειο Ημισφαίριο. Αλλά εάν το αστέρι ήταν πιο εύκολα ορατό, η έκλαμψη πιθανώς θα ήταν ορατή και με το γυμνό μάτι για μια έως δύο ώρες.

Η απίστευτη φωτεινότητα της φλόγας επέτρεψε στο Swift να κάνει λεπτομερείς μετρήσεις. "Ήταν μια χρυσή ευκαιρία για να μελετήσει ο δορυφόρος πώς εξελίχθηκε μια αστρική έκλαμψη,"  λέει ο Stephen Drake της NASA.

Επειδή το άστρο EV Lacertae είναι 15 φορές νεώτερο από τον ήλιό μας, μας προσφέρει μια ευκαιρία για να δούμε την πρώιμη ιστορία του ηλιακού συστήματός μας. Τα νεώτερα αστέρια περιστρέφονται γρηγορότερα και παράγουν ισχυρότερες εκλάμψεις, έτσι στο πρώτο δισεκατομμύριο της ηλικίας του ο ήλιος μας πρέπει να είχε εκατομμύρια ενεργητικές εκλάμψεις, που θα είχαν βαθιές επιπτώσεις στη Γη και τους άλλους πλανήτες.

Οι εκλάμψεις απελευθερώνουν ενέργεια σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, αλλά οι εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες του αερίου που παράγονται από τις εκλάμψεις μπορούν να μελετηθούν μόνο με τα τηλεσκόπια υψηλής ενέργειας, όπως είναι ο δορυφόρος Swift. Το ευρύ πεδίο παρατήρησης του Swift και η ταχύτατη τοποθέτηση του σε μια θέση, με σκοπό να μελετήσει τις ξαφνικές εκρήξεις ακτίνων-γ, τον καθιστούν ιδανικό για τη μελέτη των αστρικών εκλάμψεων. Τα περισσότερα παρατηρητήρια ακτίνων X έχουν μελετήσει αυτό το άστρο, και άλλα όπως ο δορυφόρος Swift πρέπει να είναι εξαιρετικά τυχερά για να πιάσουν και να μελετήσουν τις ισχυρές εκλάμψεις λόγω των πολύ μικρότερων οπτικών πεδίων τους.

Ερυθροί νάνοι, δολοφονικές εκλάμψεις, και πλανήτες σαν τη Γη

"Τα δεδομένα των εκλάμψεων των ερυθρών νάνων, που είναι γνωστά κι ως αστέρια M, είναι σημαντικά όχι μόνο για να καταλάβουμε τη φύση αυτών των εκλάμψεων, αλλά και λόγω του ανανεωμένου ενδιαφέροντος για έρευνα των γήινων εξωπλανητών γύρω από αστέρια Μ," εξήγησε η Osten.

Περίπου το 75% όλων των άστρων στο Γαλαξία μας είναι αστέρια Μ, τα οποία είναι μακρόβια, σταθερά, και καίνε υδρογόνο. Μέχρι σήμερα, τα αστέρια Μ είχαν θεωρηθεί μικρής πιθανότητας υποψήφια άστρα για κατοικήσιμους πλανήτες στο σύστημα τους. Κι αυτό οφειλόταν, εν μέρει, στις βίαιες εκλάμψεις τους που παράγονται από την έντονη μαγνητική δραστηριότητα, που μπορούν να διαβρώσουν ή ακόμα και να εκτινάξουν μακριά τις πλανητικές ατμόσφαιρες. Αυτό το πρόβλημα φαινόταν πολύ δύσκολο για την ύπαρξη κατοικήσιμων πλανητών, από το γεγονός ότι η κατοικήσιμη ζώνη για τους πλανήτες γύρω από έναν ερυθρό νάνο θα ήταν πολύ πιο κοντά τους, από αυτή για τα μεγαλύτερα και πιο ακτινοβόλα αστέρια όπως είναι ο ήλιος μας.

Εντούτοις, πρόσφατες θεωρητικές μελέτες έχουν δείξει ότι το περιβάλλον των αστεριών Μ μπορεί να μην αποκλείει πλανήτες με ζωή στην γειτονιά τους, γι αυτό κι έχουν γίνει τα αστέρια Μ πιο ενδιαφέροντα στους αστρονόμους. "Τα αστέρια Μ είναι ιδανικοί στόχοι στην αναζήτηση κατοικήσιμων πλανητών, επειδή το μικρότερο μέγεθος αυτών των αστεριών κάνει πολύ πιο εύκολο την ανίχνευση τους μικρότερους πλανήτες τους, χρησιμοποιώντας τις τεχνικές διέλευσης και ακτινικής ταχύτητας," συμπληρώνει η Osten.

Ο αστερισμός Lacerta ( Σαύρα), είναι ένας από τους 88 επίσημους αστερισμούς που αναγνωρίζονται από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση. Οι αρχαίοι αστερισμοί κατά τον Πτολεμαίο ήταν μόνο 48. Δημιουργήθηκε περίπου το 1687 από τον αστρονόμο Johannes Hevelius. Δεν περιέχει κανένα πραγματικά φωτεινό άστρο, κανένα αντικείμενο του καταλόγου Messier, κανένα γαλαξία πιο φωτεινό από μέγεθος 14.5m, κανένα σφαιρωτό σμήνος και κανένα διάσημο αστέρι. Το βόρειο μέρος του βρίσκεται στο Γαλαξία. Ο αστερισμός Lacerta βρίσκεται μεταξύ του Κύκνου, Κασσιόπειας και Ανδρομέδας στη βόρεια ουράνια σφαίρα. 

Οι εκλάμψεις (flares) στην χρωμόσφαιρα του ήλιου παρατηρούνται συνήθως σε περιοχές όπου υπάρχουν ηλιακές κηλίδες και εμφανίζονται σαν απότομες εκρήξεις, με μια λάμψη τεραστίων διαστάσεων. Η ενέργεια που εκλύεται - προκύπτουν από την απότομη απελευθέρωση της ενέργειας που αποθηκεύεται στα συστραμένα μαγνητικά πεδία στη ζώνη γύρω από τις ηλιακές κηλίδες - κατά τη διάρκεια των ηλιακών εκλάμψεων είναι της τάξεως 10²⁸  - 10³² erg, ενώ εκλύεται σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα: από ακτίνες γ έως τα ραδιοκύματα. Επίσης, εκπέμπονται ενεργητικά φορτισμένα σωματίδια με μορφή κοσμικής ακτινοβολίας τα οποία βομβαρδίζουν τη γη μας με πυκνότητα ροής 1000 σωματίδια/cm²/sec και προκαλούν μαγνητοσφαιρικά φαινόμενα, και λαμπρό βόρειο σέλας. Η θερμοκρασία στην περιοχή μιας έκλαμψης φτάνει τους 15.000 Κelvin, που είναι 10.000 φορές καυτότερη από μια ηφαιστειακή έκρηξη. Η κινητική θερμοκρασία των σωματιδίων μπορεί να φτάσει τους 10⁶ Κ. Η σπουδαιότητα μιας έκλαμψης καθορίζεται από την λαμπρότητα και την έκτασή της.

Υπάρχουν δύο τύποι εκλάμψεων: ωστικές εκλάμψεις και βαθμιαίες εκλάμψεις. Οι ωστικές εκλάμψεις επιταχύνουν συνήθως ηλεκτρόνια, με μερικά πρωτόνια. Αυτές διαρκούν πολλά λεπτά ή μερικές ώρες και η πλειοψηφία τους εμφανίζεται κοντά στον ηλιακό ισημερινό. Οι ωστικές εκλάμψεις εμφανίζονται με ένα ρυθμό περίπου 1000 ετησίως κατά τη διάρκεια του ηλιακού μεγίστου.

Οι βαθμιαίες εκλάμψεις επιταχύνουν ηλεκτρόνια, πρωτόνια, και βαριά ιόντα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, και τα γεγονότα αυτά τείνουν να κρατήσουν για μέρες. Εμφανίζονται κυρίως κοντά στους πόλους του ήλιου και συμβαίνουν περίπου 100 φορές ανά έτος.

Αυτή η επιτάχυνση των σωματιδίων των ηλιακών εκλάμψεων σε εξαιρετικά υψηλές ενέργειες περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία στην ηλιακή ατμόσφαιρα. Έτσι διεγείρονται τα άτομα πολλών στοιχείων, όπως ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο, το νέο, το μαγνήσιο, το πυρίτιο, και ο σίδηρος, σχηματίζοντας ιόντα των στοιχείων. Αυτά είναι οι ηλιακές κοσμικές ακτίνες, που ονομάζονται επίσης και ηλιακά ενεργητικά σωματίδια (SEP).