Εξερευνώντας το σύμπαν

 

Ελένης Χατζηχρήστου

Αστροφυσικού

 

Οι γαλαξίες είναι συστήματα δισεκατομμυρίων άστρων, αερίου και σκοτεινής ύλης.

Διαφέρουν ως προς το μέγεθος, το σχήμα, το χρώμα, την ποσότητα σκόνης που περιέχουν καθώς και το είδος και ηλικία των αστρικών πληθυσμών που τους αποτελούν.

 

Η βαρυτική κατάρρευση του πρωταρχικού αερίου στο Σύμπαν δημιούργησε τους πρώτους γαλαξίες και αργότερα αυτοί εξελίχθηκαν μέσω συγκρούσεων με γείτονές τους στους γαλαξίες που βρίσκουμε στο Σύμπαν σήμερα. Οι γαλαξίες συγκρούονται ακόμη και σήμερα μεταξύ τους με αποτέλεσμα να παραμορφώνονται, να ανταλλάσουν αέριο και άστρα, ακόμη και να συγχωνεύονται μεταξύ τους, δημιουργώντας ένα νέο μεγαλύτερο γαλαξία και ίσως μια υπερμεγέθη μελανή οπή στο κέντρο του.

  Η βαρύτητα κάνει τους γαλαξίες να ζουν σε ομάδες, τα λεγόμενα σμήνη και υπερσμήνη.

Ο δικός μας γαλαξίας είναι μέλος του τοπικού σμήνους, που αποτελείται από 45 γαλαξίες σε ακτίνα περίπου 3 εκατομμυρίων ετών φωτός, και του τοπικού υπερσμήνους Παρθένος, που αποτελείται από περισσότερους των 4500 γαλαξιών σε ακτίνα μεγαλύτερη των 60 εκατομμυρίων ετών φωτός. Επί πλέον, τα σμήνη και υπερσμήνη, βρίσκονται κατανεμημένα σε νηματοειδείς δομές, με τεράστια κενά ύλης ανάμεσά τους.

 

Όλοι οι γαλαξίες στο Σύμπαν απομακρύνονται μεταξύ τους, και μάλιστα όσο πιο μακριά βρίσκονται τόσο ταχύτερα απομακρύνονται, σύμφωνα με τον νόμο του Hubble.

Ενώ στους περισσότερους κανονικούς γαλαξίες (όπως ο δικός μας) δεν βλέπουμε κανένα ίχνος δραστηριότητας στο κέντρο τους, εντούτοις υπάρχει ένα μικρό ποσοστό γαλαξιών με εξαιρετικά λαμπρούς πυρήνες που είναι ορατοί ακόμη και σε τεράστιες απoστάσεις, στα σύνορα του γνωστού μας Σύμπαντος. Αυτοί ονομάζονται Ενεργοί Γαλαξίες. Οι Ενεργοί Γαλαξίες αποτελούν τα πιο εντυπωσιακά αντικείμενα στον ουρανό και εκπέμπουν σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τις ακτίνες γ και Χ ως τα ραδιο-κύματα.

Οι συμπαγείς πυρήνες τους αποτελούν εξαιρετικά ενεργητικά φαινόμενα, έχοντας λαμπρότητα της τάξης των εκατοντάδων ή και χιλιάδων γαλαξιών, που προέρχεται από μια περιοχή με μέγεθος μικρότερο από το Ηλιακό μας Σύστημα! Οι επιστήμονες έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα πως στα κέντρα τους κρύβουν υπερμεγέθεις μελανές οπές που τρέφονται με αέριο και άστρα μετατρέποντας την βαρυτική ενέργεια σε κινητική και ηλεκτρομαγνητική ενέργεια.

Στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία υπάρχει κάποιο είδος συμπαγούς πυρήνα που καταλαμβάνει μηδαμινό ποσοστό (ίσο με το 1 με 30 μηδενικά μπροστά του) του όγκου ολόκληρου του γαλαξία. Οι μελανές οπές στα κέντρα των Ενεργών Γαλαξιών όμως, έχουν μάζες της τάξης των εκατομμυρίων ή δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών, εξ’ ού και ο χαρακτηρισμός τους ως υπερμεγέθεις. Θα μπορούσαμε λοιπόν να τους θεωρήσουμε τεράστια εργαστήρια όπου πειραματιζόμαστε με ακραίες συνθήκες και νόμους φυσικής. Αλλά το μεγαλύτερο ενδιαφέρον που παρουσιάζουν είναι ότι αποτελούν την κυριότερη μέθοδο εξερεύνησης του Σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα, στις αρχές της δημιουργίας του.

 

Με τι μοιάζει λοιπόν το κέντρο ενός Ενεργού Γαλαξία;

 

Αριστερά βλέπουμε τι προβλέπει η θεωρία και δεξιά μια πραγματική φωτογραφία του κέντρου του Ενεργού Γαλαξία NGC7052, από το διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble.

Στη συνέχεια βλέπουμε εικόνες από αρκετούς ακόμη, διάσημους Ενεργούς Γαλαξίες:

 

 

Και οι ραδιογαλαξίες που παρουσιάζουν εξαιρετικά εντυπωσιακή εικόνα όταν φωτογραφίζονται στα ραδιοκύματα:

 

 

 

Παρά τις συνεχείς προσπάθειες των αστρονόμων να ενοποιήσουν όλους τους Ενεργούς Γαλαξίες με βάση κάποιες κοινές θεμελιώδεις παραμέτρους, αυτό έχει μέχρι στιγμής αποδειχτεί ιδιαίτερα δύσκολο και πολύπλοκο. Τέτοια θεμελιώδη χαρακτηριστικά πιστεύεται ότι είναι: η μάζα και η στροφορμή της μελανής οπής και ο ρυθμός με τον οποίο «καταβροχθίζει» την ύλη (αέριο και άστρα), το είδος του γαλαξία που την φιλοξενεί και οι πιθανές  αλληλεπιδράσεις του με άλλους γειτονικούς γαλαξίες.

 

Παραμένουν όμως πολλά ερωτήματα:

·        Έχουν όλοι οι γαλαξίες μελανές οπές σε χ. νάρκη;

·        Στους Ενεργούς Γαλαξίες οι μελανές οπές έχουν «ξυπνήσει»;

·        Οι Ενεργοί Γαλαξίες γεννήθηκαν διαφορετικοί ή εξελίχθηκαν από τους κανονικούς;

·        Είναι γαλαξίες κανίβαλοι;

·        Στο νεαρό Σύμπαν υπήρχαν περισσότεροι Ενεργοί Γαλαξίες;

Χάρη στην ικανότητα των υπερσύγχρονων διαστημικών τηλεσκοπίων να εισχωρούν στα βάθη του Σύμπαντος καταγράφοντας το αμυδρό φως των πρώτων κοσμικών αντικειμένων, οδηγηθήκαμε στην ανακάλυψη των μακρινότερων Ενεργών Γαλαξιών, γνωστών με το όνομα quasars, που δημιουργήθηκαν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη από 3 δισεκατομμύρια χρόνια (σύμφωνα με τα τελευταία παρατηρησιακά δεδομένα η ηλικία του Σύμπαντος κυμαίνεται μεταξύ 12-15 δισεκατομμυρίων χρόνων με αβεβαιότητα της τάξης των 1-2 δισεκατομμυρίων). Φαίνεται οτι οι Ενεργοί Γαλαξίες ήταν πολύ συχνότεροι και λαμπρότεροι στο μακρινό παρελθόν απ’οτι σήμερα, ίσως γιατί και οι γαλαξιακές συγκρούσεις ήταν πολύ συχνότερες τότε.

Τι απέγιναν λοιπόν όλες εκείνες οι μελανές οπές του παρελθόντος; Οι αστρονόμοι πιστεύουν οτι αφού εξάντλησαν όλη την «τροφή» τους, έπεσαν σε ένα είδος χειμερίας νάρκης και ζούν υπολανθάνουσες στα κέντρα όλων των γαλαξιών, ακόμη και των πιο κοινών όπως ο δικός μας.

Η κοντινότερη χαρτογράφηση της περιοχής του Γαλαξιακού κέντρου, που δείχνει τη θέση των έξι φωτεινότερων άστρων στη διάρκεια τεσσάρων ετών, καθώς  περιστρέφονται γύρω από την μελανή οπή μάζας 3 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας..

Τί επιφυλάσσει το Μέλλον; Θα εισχωρήσουμε βαθύτερα στο παρελθόν του Σύμπαντος για να βρούμε πότε δημιουργήθηκαν τα πρώτα άστρα κι οι πρώτοι γαλαξίες και ποιά είναι η πραγματική ηλικία του Σύμπαντος; Τα τελευταία 50 χρόνια σημειώθηκε εκπληκτική πρόοδος στην κατανόηση των αρχών και της φύσης του Σύμπαντος, ενώ έχουμε δει κβάζαρς που γεννήθηκαν την εποχή που το  Σύμπαν ήταν μόνον 500 εκατομμυρίων ετών!

 

 

Φωτογραφίες από την εκδήλωση