Το "κουκούλι" του Πλανητικού Συστήματος
Δρ Μάνος Δανέζης, Επίκουρος Καθηγητής Αστροφυσικής
Σήμερα πάρα πολλοί εραστές του κόσμου των άστρων, όταν φέρνουν στο μυαλό τους το πλανητικό μας σύστημα, το φαντάζονται σαν ένα σύστημα που στο κέντρο του βρίσκεται ο Ήλιος, γύρω του περιφέρονται οι πλανήτες και πέρα από τον κόσμο των πλανητών υπάρχει το συμπαντικό αχανές κενό το οποίο πρέπει να το διανύσουμε για να φτάσουμε στο πιο κοντινό μας αστέρι.
Η αλήθεια όμως είναι διαφορετική. Το πλανητικό μας σύστημα είναι ο πυρήνας, το κουκούτσι, μιας γιγαντιαίας σφαίρας που περιλαμβάνει τρισεκατομμύρια παγωμένα αστρικά αντικείμενα. Το υλικό αυτής της σφαίρας επεκτείνεται μέχρι τα όρια του πλανητικού μας συστήματος, δημιουργώντας ένα πλατύ δακτύλιο που το αγκαλιάζει, τη Ζώνη Kuiper.
Όμως ο σοφός άνθρωπος, χαμένος στην τρέλα του υλικού πλούτου και της ανθρώπινης ματαιοδοξίας, αγνοεί τις πιθανές αυτές απειλές, υπονομεύοντας το μέλλον της Γης.
Σήμερα, όσο ποτέ άλλοτε, η Γη έχει ανάγκη το νου του νέου συμπαντικού ανθρώπου, ενός νου που πρέπει γρήγορα να τον αναπτύξουμε και να τον πολλαπλασιάσουμε.
Kάποιες φορές, παρατηρώντας τον νυχτερινό ουρανό με τηλεσκόπιο μπορούμε να εντοπίσουμε ορισμένα παράξενα φωτεινά ουράνια σώματα μεγάλων διαστάσεων, τα οποία κινούνται μεταξύ των ακίνητων αστεριών. Τις περισσότερες φορές αφήνουν πίσω τους ουρές μεγάλων μεν διαστάσεων, πολύ μικρής όμως πυκνότητας. Tα σώματα αυτά έχουν ελάχιστη πυκνότητα, ελάχιστη μάζα, που μόλις φτάνει το ένα δισεκατομμυριοστό της γήινης και μεταβλητή λαμπρότητα, ενώ χαρακτηριστικό τους γνώρισμα είναι η κόμη, μια φωτεινή νεφέλη, που συνήθως περιβάλλει έναν μικρό στερεό πυρήνα. Λόγω αυτής ακριβώς της κόμης τα ουράνια αυτά αντικείμενα ονομάστηκαν κομήτες.
Tο υλικό το οποίο σχηματίζει τους κομήτες, όπως πιστεύουμε σήμερα, είναι μέρος του πρωταρχικού πλανητικού νεφελώματος, από το οποίο δημιουργήθηκε ολόκληρο το πλανητικό μας σύστημα. Για τον λόγο αυτόν η μελέτη της φύσης των κομητών αποτελεί ένα ερευνητικό πεδίο μεγάλης σπουδαιότητας. Όπως γνωρίζουμε το υλικό των πλανητών και των δορυφόρων τους αρχικά κατέρρευσε και συμπυκνώθηκε. Στη συνέχεια «έλυωσε», και τέλος σταθεροποιήθηκε. Έτσι έσβησαν τα στοιχεία που θα έδιναν πληροφορίες για την προέλευσή του. Δεν έγινε όμως το ίδιο και με τους κομήτες που το υλικό τους είναι ακριβώς το ίδιο με το υλικό των πρώτων περιόδων του πλανητικού μας συστήματος. Mέχρι σήμερα έχουν διατυπωθεί αρκετές θεωρίες, οι οποίες προσπαθούν να εξηγήσουν τις φυσικές διαδικασίες που γέννησαν τους κομήτες. Oι επικρατέστερες από αυτές όμως είναι δύο.
H πρώτη στηρίζεται στις αρχές της πρωτοπλανητικής θεωρίας και δέχεται ότι οι κομήτες δημιουργήθηκαν τα πρώτα 1.000.000.000 χρόνια της δημιουργίας του πλανητικού μας συστήματος σε μια περιοχή, που η πυκνότητα του τότε υλικού ήταν πολύ μικρή για να σχηματιστεί κάποιο σταθερό πλανητικό πρόπλασμα. Mια τέτοια περιοχή τοποθετείται σε μι απόσταση 40 αστρονομικών μονάδων από τη θέση του σημερινού Ήλιου μας. Σ’ αυτήν την περιοχή, σύμφωνα με τις απόψεις της προηγούμενης θεωρίας, γεννήθηκαν 1.000.000.000.000 προπλάσματα κομητών.
Το Νέφος του Oort
Σύμφωνα με τις απόψεις του διάσημου Oλλανδού αστρονόμου Jan Oort (1900-1992), οι κομήτες συγκροτούν μια ομάδα 200.000.000.000 περίπου αντικειμένων, την οποία ονομάζουμε "Nεφέλωμα του Oort", και η συνολική του μάζα είναι μικρότερη του ενός εκατοστού της μάζας της Γης. Tο νέφος αυτό των κομητών βρίσκεται σε μια απόσταση 50.000-150.000 αστρονομικών μονάδων, και κάθε ένας από αυτούς διαγράφει τροχιές γύρω από τον Ήλιο μας, με πολύ μεγάλη εκκεντρότητα.Mερικοί από τους κομήτες αυτούς, κάτω από τις παρελκτικές δυνάμεις των πλανητών και ιδιαίτερα του Δία, μεταβάλλουν τις τροχιές τους και φτάνουν πολύ κοντά στον Ήλιο μας. Σύμφωνα με μια δεύτερη θεωρητική άποψη, που υποστηρίχτηκε από τους Lyttleton, Bondi, και Hoyle, οι κομήτες δεν δημιουργήθηκαν από το πρωτοπλανητικό υλικό, αλλά από συμπυκνώσεις ομογενούς μεσοαστρικής σκόνης.
Aρχικά, σύμφωνα μ’ αυτήν την άποψη, οι τροχιές των κομητών ήταν υπερβολικές με εστία τον Ήλιο μας. Aργότερα, όμως, κάτω από τις παρελκτικές δυνάμεις που ασκούσαν οι μεγάλοι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, μετατράπηκαν σε παραβολικές ή ελλειπτικές.
Eίναι πολύ πιθανόν, μετά από πολλές διελεύσεις από την περιοχή του Ήλιου το μεγαλύτερο μέρος του πάγου τους να εξαχνωθεί, οπότε οι κομήτες θα γίνουν είτε ανενεργοί είτε θα διαλυθούν. Xαρακτηριστικό παράδειγμα είναι ο κομήτης Biela, που σχημάτησε τη γνωστή βροχή μετεώρων, τους Bιελίδες. Σήμερα όπως πιστεύουμε ορθότερη είναι η άποψη του Oort και ως εκ τούτου είναι ενδιαφέρον να την δούμε καλλίτερα.
Το 1950 ο Ολλανδός αστρονόμος Jan Oort, μετά μια σειρά παρατηρήσεων, συμπέρανε πως οι κομήτες βρίσκονται σε ένα παχύ νέφος, που φθάνει μέχρι τα εξωτερικά σύνορα του ηλιακού μας συστήματος. Στο νέφος αυτό υπάρχουν όχι οι κομήτες με την ουρά τους, όπως τους έχουμε στο νου μας, αλλά μόνο οι πυρήνες τους σε μια υπέρψυχρη κατάσταση. Το απόθεμα αυτό των κομητών, έξω από το Ηλιακό μας Σύστημα, ονομάζουμε Νέφος του Oort.
Στατιστικές μελέτες φανερώνουν πως μπορεί να περιέχει 6-10 τρισεκατομμύρια πυρήνες κομητών. Ο καθένας τους έχει μια μάζα κατά μέσο όρο 20 έως 30 τρισεκατομμύρια τόνους και διάμετρο από μερικά χιλιόμετρα μέχρι 50 km.
Η συνολική μάζα του Νέφους του Oort υπολογίζεται περίπου σε 40 γήινες μάζες. Δυστυχώς λόγω της μικρής μάζας των κομητών και της μεγάλης απόστασης τους δεν είναι εύκολη η άμεση παρατήρηση του Νέφους Oort, παρ’όλη την έμμεση θεωρητική επαλήθευση της ύπαρξής του, μέσω πολλών παρατηρησιακών φαινομένων.
Τα αντικείμενα του νέφους αυτού τα ονόμασαν οι αστρονόμοι «σκοτεινούς» κομήτες επειδή δεν τους έχουμε δει ως τώρα στο σύνολό τους ως σχηματισμό.
Όπως δήλωσε ο Μπίλ Νάπιερ, συνταξιούχος πλέον αστρονόμος που εργαζόταν στο Παρατηρητήριο Armagh στη Βόρεια Ιρλανδία «Οι σκοτεινοί κομήτες αποτελούν μια μεγάλη πρόκληση για τους αστρονόμους που έχουν επιφορτιστεί με την αποστολή να αναζητούν στο Διάστημα αντικείμενα που είναι πιθανό να πλησιάσουν ή και να πέσουν πάνω στη Γη».Και συνέχισε ο Νάπιερ «Είναι τόσο σκοτεινοί που δεν μπορείς να τους δεις. Αυτοί οι κομήτες μπορεί να εμφανιστούν ξαφνικά από το πουθενά και να χτυπήσουν χωρίς καμία προειδοποίηση» Υπάρχουν όμως και αντιρρήσεις σε αυτά που υποστηρίζει ο βετεράνος αστρονόμος. Όπως δηλώνει ο Αλαν Φιτζσίμονς, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Κουίνς του Μπέλφαστ. «H θεωρία του Νάπιερ είναι ενδιαφέρουσα. Εχουμε εντοπίσει πολύ σκοτεινά αντικείμενα, αλλά ο Νάπιερ μιλάει για αντικείμενα τόσο σκοτεινά που είναι σχεδόν αόρατα. Παρ' όλα αυτά αν οι κομήτες που αναφέρει ο Νάπιερ υπήρχαν θα είχαν εντοπιστεί από τα διάφορα ειδικά όργανα και τηλεσκόπια, όπως το Spitzer που μπορεί να εντοπίζει αντικείμενα από τη θερμότητα που εκπέμπουν»
H Ζώνη Kuiper
Ενώ τα εξωτερικά όρια του Νέφους του Oort είναι 1.6 έτη φωτός μακριά από τον ήλιο μας, το εσωτερικό όριό του, είναι 20.000 Αστρονομικές Μονάδες μια απόσταση που είναι 500 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση του Πλούτωνα. Το σχήμα του νέφους του Oort είναι περίπου σφαιρικό και τα εσωτερικά του στρώματα, όπως προσεγγίζουν το πλανητικό μας σύστημα, απλώνονται πάνω στο επίπεδο της εκλειπτικής και περικυκλώνουν το πλανητικό μας σύστημα σαν μια πυκνή ζώνη που ονομάζεται Ζώνη του Kuiper προς τιμή του αστρονόμου που την ανακάλυψε.
Λόγω της συχνής σύγκρουσης των κομητών με τον Ήλιο ή τους μεγάλους πλανήτες όπως συνέβη με τον κομήτη Shoemaker-Levy 9, που τον Μάρτιο του 1993 έπεσε πάνω στον Δία, η Ζώνη Oort αναπληρώνει τους κομήτες που χάνονται με αυτές τις συγκρούσεις.
Η θεωρία του Oort εξηγεί ικανοποιητικά την προέλευση των κομητών μακράς περιόδου, όσων δηλαδή έχουν περίοδο περιφοράς γύρω από τον Ήλιο μεγαλύτερη των 200 ετών. Δεν εξηγεί όμως την προέλευση των κομητών με περίοδο μικρής περιόδου, ειδικά των κομητών με περίοδο μικρότερη των 20 ετών. Οι κομήτες αυτοί έχουν τροχιές που βρίσκονται κοντά στις τροχιές των πλανητών και η περιοχή προέλευσής τους βρίσκεται κοντά στον Πλούτωνα μέσα στη Ζώνη Kuiper. Ας δούμε όμως κάποια περισσότερα στοιχεία για την περίεργη αυτή ζώνη Kuiper.
H Ζώνη Kuiper είναι μια περιοχή σε σχήμα δίσκου, πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα που απέχει περίπου 30 έως 100 Αστρονομικές Μονάδες από τον Ήλιο, και περιέχει πολλά μικρά παγωμένα σώματα. Αυτή η περιοχή θεωρείται πως είναι η πηγή των κομητών μικρής περιόδου. Κάποιες φορές η τροχιά ενός αντικειμένου της ζώνης αυτής διαταράσσεται κάτω από την επίδραση των γιγαντιαίων πλανητών με τέτοιο τρόπο ώστε να διασταυρώνεται με τη τροχιά του Ποσειδώνα. Αυτή η προσέγγιση με τον Ποσειδώνα θα στείλει το αντικείμενο ή έξω από το ηλιακό μας σύστημα ή σε μια τροχιά που θα τα αναγκάσει να διασταυρωθεί με τις τροχιές των άλλων μεγάλων ή των μικρών πλανητών του ηλιακού μας συστήματος.
Υπάρχουν προς το παρόν εννέα τέτοια γνωστά αντικείμενα μεταξύ του Δία και του Ποσειδώνα. Τα αντικείμενα αυτά παρόλο που είναι κομήτες τα ονόματα που τους δίνονται παραπέμπουν σε αστεροειδείς. Αυτό συμβαίνει διότι ο διαχωρισμός των αστεροειδών και των κομητών δεν είναι ακόμα απόλυτος. Η ανακάλυψη ενός τέτοιου αντικειμένου που έχει τα ονόμα Χείρων έγινε από τον Charles Kowal το Νοέμβριο του 1977 ενώ ενός άλλου του Φόλου το 1992. Ακολούθησε η ανακάλυψη άλλων τεσσάρων αντικειμένων και η Διεθνής Αστρονομική Ένωση ονόμασε όλα αυτά τα αντικείμενα Κενταύρους. Οι Κένταυροι είναι μια κατηγορία σωμάτων που οι ιδιότητές τους βρίσκονται ανάμεσα στους αστεροειδείς και στους κομήτες. Η ονομασία τους προήλθε από το γεγονός ότι οι Κένταυροι στην Μυθολογία ήταν μισοί άνθρωποι και μισοί ίπποι και ο Χείρων ήταν δάσκαλος του Αχιλλέα ενώ ο Φόλος σκοτώθηκε κατά λάθος από τον Ηρακλή.
Αυτό που δεν θα πρέπει να ξεχνάμε είναι ότι ένας κομήτης, μετά από χιλιάδες περιστροφές γύρω από τον Ήλιο μας, μένει μόνο με τον πυρήνα του, εφόσον από το περιβάλλον του έχουν απομακρυνθεί όλα τα πτητικά υλικά. Έτσι μοιάζει εκπληκτικά με έναν βραχώδη αστεροειδή. Το μόνο διαφορετικό χαρακτηριστικό που ξεχωρίζει τον παλιό κομήτη από έναν αστεροειδή είναι η μεγάλη εκκεντρότητα της τροχιάς του. Όλα αυτά τα αντικείμενα που έχουν ασταθείς τροχιές θεωρούνται «φυγάδες» από την περιοχή της Ζώνης Kuiper. Η μελλοντική τους μοίρα δεν είναι ακριβώς γνωστή.
Κάποια από αυτά τα αντικείμενα συνεχίζουν να συμπεριφέρνονται σαν κομήτες. Ο μεγαλύτερος από αυτούς είναι όπως είπαμε ο Χείρων που έχει διάμετρο περίπου 170 km, 20 φορές μεγαλύτερη από τον διάσημο κομήτη του Halley. Αν αποδειχθεί στο μέλλον ότι η τροχιά του συνεχώς θα προσεγγίζει τον Ήλιο τότε πρόκειται για ένα αληθινά εντυπωσιακό κομήτη.
Αρκετά αντικείμενα της Ζώνης Kuiper έχουν ανακαλυφθεί πρόσφατα μεταξύ των οποίων και τα αντικείμενα που φέρουν τα ονόματα 1992 QB1 και 1993 SC. Τα σώματα αυτά έχουν τη μορφή μικρών παγωμένων αντικειμένων όμοιων με τον Πλούτωνα και τον Τρίτων όμως πολύ μικρότερα από αυτούς. Όπως πιστεύουμε σήμερα, κοντά στον Ποσειδώνα, υπάρχουν περισσότερα από 300 τέτοια γνωστά αντικείμενα.
Όπως υπολογίζεται υπάρχουν τουλάχιστον 35.000 αντικείμενα της Ζώνης Kuiper που η διάμετρός τους είναι μεγαλύτερη από 100 km. Ο αριθμός αυτών των αντικειμένων και η συνολική τους μάζα υπερέχει εκατοντάδες φορές του αριθμού, και της μάζας, των όμοιων σε μέγεθος αντικειμένων που προέρχονται από την κύρια ζώνη των αστεροειδών.
Είναι πάρα πολλοί οι αστρονόμοι που πιστεύουν ότι ο Τρίτων ο δορυφόρος του Ποσειδώνα, ο Πλούτωνας και το φεγγάρι του ο Χάροντας, δεν είναι παρά τα μεγαλύτερα αντικείμενα που προέρχονται από τη Ζώνης Kuiper.
Τελικά η Ζώνη Kuiper μπορεί να θεωρηθεί αφενός μεν ως μια δεύτερη εξωτερική ζώνη αστεροειδών που περιβάλλει το πλανητικό μας σύστημα, αφετέρου δε σαν μια δεύτερη δεξαμενή κομητών, μετά την περιοχή του Νέφους του Oort. Αυτό που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι, ο αριθμός των αντικειμένων της Ζώνης Kuiper είναι μικρότερος των αντικειμένων που βρίσκουμε στο Νέφος του Oort.
Βέβαια συνεχίζουν να υπάρχουν πολλά ερωτήματα όσον αφορά τα μακρινά αυτά αντικείμενα. Το βασικό ερώτημα που διατυπώνεται είναι το από πού προήλθαν. Η απάντηση είναι ότι προέρχονται από τα πρωτόγονα υπολείμματα του Νεφελώματος από το οποίο φτιάχτηκε ολόκληρο το Ηλιακό μας Σύστημα. Με βάση αυτή την άποψη η μελέτη της σύνθεσή τους, αλλά και ο τόπος κατανομής τους γύρω μας, μπορεί να μας δώσει σημαντικές πληροφορίες για το πώς γεννήθηκε και εξελίχθηκε το ηλιακό μας σύστημα.
Όπως πιστεύουν, μετά τη δημιουργία του Ηλιακού μας συστήματος, απέμειναν τεράστιες ποσότητες ύλης που σχημάτισαν δισεκατομμύρια μικρά αντικείμενα, που, λόγω της μικρής μάζας τους, επηρεάζονταν από τους ήδη σχηματισμένους πλανήτες. Τα βαρυτικά πεδία των μεγάλων πλανητών, του Δία, του Κρόνου, του Ουρανού και του Ποσειδώνα, με την πάροδο του χρόνου, εκτόξευσαν με μεγάλες ταχύτητες το υλικό αυτό, που θα μπορούσε να φτιάξει κομητικούς πυρήνες, σε πολύ απομακρυσμένες τροχιές, στην περιοχή δηλαδή του Νέφους του Oort.
ΠΗΓΗ: Από το βιβλίο των Μάνου Δανέζη και Στράτου Θεοδοσίου: "Το Σύμπαν που αγάπησα - Εισαγωγή Στην Αστροφυσική", Εκδόσεις Δίαυλος, Αθήνα 2000
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου