Οι Μεταβλητοί αστέρες

Οι Μεταβλητοί αστέρες

του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου, δασκάλου -συγγραφέα

Μεταβλητός είναι κάθε αστέρας του οποίου η λαμπρότητα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, παρουσιάζοντας μία κύμανση του φαινομένου μεγέθους, δηλαδή του μεγέθους του όπως φαίνεται από τη Γη. 

Η μεταβλητότητα φωτεινότητας αποτελεί ένα μόνιμο και σταθερό χαρακτηριστικό ορισμένων αστέρων, που μελετάται μέσω της λεγόμενης καμπύλης φωτός, μιας συνάρτησης δηλαδή που περιγράφει τη μεταβολή της λαμπρότητάς του σε σχέση με το χρόνο. Κάθε μεταβλητός αστέρας παρουσιάζει ιδιαίτερη καμπύλη φωτός που με τη βοήθεια αυτής προσδιορίζεται το μέγιστο και το ελάχιστο καθώς και το εύρος της μεταβολής της λαμπρότητάς του.

Συγχρόνως μεταβάλλονται και άλλα φυσικά χαρακτηριστικά των συγκεκριμένων αστέρων που δημιουργούν επίσης καμπύλες σε συνάρτηση με το χρόνο [δείκτης χρωματισμού, ακτινική ταχύτητα, φασματικός τύπος κ.ά]. Ο πρώτος μεταβλητός αστέρας παρατηρήθηκε από τον Johannes Holwarda, το 1638 και ήταν ο Όμικρον του αστερισμού του Κήτους, [αργότερα ονομάστηκε Mira=θαυμάσιος], που ταλαντωνόταν σε έναν περιοδικό κύκλο 11 μηνών. Ο δεύτερος μεταβλητός αστέρας παρατηρήθηκε το 1669 από τον Geminiano Montanari και ήταν ο μεταβλητός Αλγκόλ ή Β του Περσέα. Το 1784 δόθηκε η σωστή ερμηνεία του φαινομένου της μεταβλητότητας. Και ενώ μέχρι το 1786 είχαν παρατηρηθεί δέκα μεταβλητοί αστέρες, το 1850 ο αριθμός τους είχε πολλαπλασιαστεί. Μετά την ανακάλυψη της φωτογραφίας [1890], η αύξηση αυτών ήταν ραγδαία. Π.χ. το 1960 αριθμούνταν 15.504 μεταβλητοί αστέρες, ενώ το 2008 έφθασαν τους 46.000 μόνο στο Γαλαξία μας και περίπου 10.000 σε άλλους γαλαξίες. Βέβαια οι αριθμοί αυτών είναι ελαχιστότατοι στον τεράστιο αριθμό του συνόλου των αστέρων του έναστρου ουρανού. Συστηματικές έρευνες - παρατηρήσεις για την ανακάλυψη νέων μεταβλητών αστέρων διεξάγονται σήμερα από ένα τεράστιο δίκτυο αστεροσκοπείων που κατανέμονται σε διάφορα σημεία της επιφάνειας της Γης. Απ΄ τη στιγμή που υπάρξουν κάποιες ενδείξεις ότι η λαμπρότητα κάποιου αστέρα μεταβάλλεται εγγράφεται στον διεθνή "κατάλογο υπόπτων δια μεταβλητότητα αστέρων".

Όταν διαπιστωθεί αναμφισβήτητα ότι ο συγκεκριμένος αστέρας είναι μεταβλητός εγγράφεται στο "Γενικό κατάλογο μεταβλητών αστέρων".

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ: Οι μεταβλητοί αστέρες ταξινομούνται σε τρεις κύριες κατηγορίες ανάλογα με τις αιτίες που προκαλούν τη μεταβλητότητά τους: α΄ στους Παλλόμενους μεταβλητούς (pulsating variables), β΄στους Εκρηκτικά μεταβλητούς (eruptive variables) και γ΄ στους μεταβλητούς λόγω Εκλείψεων (eclipsing variables). Βεβαίως, γνήσιοι μεταβλητοί αστέρες θεωρούνται μόνο οι αστέρες των δύο πρώτων κατηγοριών, επειδή οι μεταβολές της λαμπρότητας τους οφείλονται σε εσωγενή αίτια, ενώ οι αστέρες της τρίτης κατηγορίας οφείλουν τη μεταβλητότητά τους σε εξωτερικούς υποκειμενικούς παράγοντες [το πως δηλαδή βλέπουμε εμείς από τη Γη τον “κρυμμένο” αστέρα1]. Οι μεταβλητοί αστέρες μορφολογικά διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Τους περιοδικά μεταβλητούς και τους μη περιοδικά μεταβλητούς. Οι μη περιοδικά μεταβλητοί διακρίνονται σε ανώμαλους μεταβλητούς και σε Καινοφανείς μεταβλητούς (Novae) και Υπερκαινοφανείς (Supernovae).

Η ΦΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΑΣΤΕΡΩΝ: Οι περισσότεροι μεταβλητοί αστέρες βρίσκονται εκτός της Κύριας Ακολουθίας2. Αυτό σημαίνει ότι οι αστέρες, περνώντας το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους πάνω στην Κύρια Ακολουθία, διατηρούν μια σταθερή φωτεινότητα. Αντίθετα, όταν εγκαταλείπουν την ασφάλεια αυτής της περιοχής, ή πριν φθάσουν σ' αυτήν, η φωτεινότητα τους παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις. Έτσι, όταν κατά τις πρώτες περιόδους της ζωής του [πρωτοαστέρας] συστέλλεται στην προσπάθειά του να μετατραπεί σε πραγματικό αστέρι, συμβαίνουν σημαντικές αυξομιώσεις της φωτεινότητας του και ο πρωτοαστέρας εμφανίζεται σαν εκρηκτικά μεταβλητός. Όταν, πολύ αργότερα, ο αστέρας εγκαταλείπει την Κύρια Ακολουθία και κινείται προς την περιοχή των ερυθρών γιγάντων, αναπτύσσει εκτεταμένη ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα αυτή του “γερασμένου” άστρου αρχίζει να πάλλεται και ο αστέρας μεταβάλλεται σε παλλόμενο μεταβλητό. Καθώς ο αστέρας συνεχίζει να γιγαντώνεται, η ατμόσφαιρα του εκτείνεται όλο και περισσότερο, ενώ συγχρόνως γίνεται αραιότερη. Η επιφανειακή θερμοκρασία του όμως διαρκώς μειώνεται, ευνοώντας τη δημιουργία τοπικών συμπυκνώσεων μέσα στην ατμόσφαιρα του. Οι συμπυκνώσεις αυτές επηρεάζουν την εκπεμπόμενη από τον αστέρα ακτινοβολία, ενώ ταυτόχρονα η παλμική κίνηση της ατμόσφαιρας του γίνεται όλο και πιο άρρυθμη. 'Ετσι η περιοδικότητα της μεταβλητότητας του άστρου γίνεται ανώμαλη (ανώμαλος μεταβλητός αστέρας). Όταν η ατμόσφαιρα του αστεριού απομακρυνθεί τόσο πολύ ώστε να “γλιστράει” στο διάστημα, τότε γίνεται ορατό το θερμό σώμα του άστρου, που συγκροτείται πλέον από “εκφυλισμένη” ύλη. Ο αστέρας από εκείνη τη στιγμή, αρχίζει να μεταβάλλεται σε λευκό νάνο. Πολλοί αστέρες, σ' αυτή τη φάση, πριν μεταβληθούν σε λευκούς νάνους υφίστανται μία βίαιη έκρηξη και έτσι μεταβάλλονται σε καινοφανείς αστέρες. Αξίζει να σημειώσουμε, κλείνοντας, ότι τελικά οι μεταβλητοί αστέρες, εξελισσόμενοι, μεταβάλλουν τη λαμπρότητα, το απόλυτο μέγεθος και τα φασματικά τους χαρακτηριστικά, αλλά εν τέλει, κάποια στιγμή και μετά, παύουν να είναι μεταβλητοί. Δηλαδή, η περίοδος της μεταβλητότητας είναι μόνο μία φάση της ζωής ενός αστεριού.

……………………………….

1. Οι μεταβλητοί εξ εκλείψεων είναι συνήθως διπλοί αστέρες, με σταθερή λαμπρότητα. Καθώς όμως περιφέρονται γύρω από το κέντρο του συστήματός τους, συμβαίνουν εκλείψεις, του ενός από τον άλλο, με συνέπεια η ολική λαμπρότητα του συστήματός τους να παρουσιάζει μεταβολές.

2. H Κύρια Ακολουθία είναι μία συνεχής και διακριτή λωρίδα αστέρων που εμφανίζεται στο διάγραμμα αστρικού χρώματος και λαμπρότητας. Τα αστέρια αυτά είναι γνωστά ως αστέρες κύριας ακολουθίας ή νάνοι αστέρες. Μετά τον σχηματισμό ενός αστέρα, παράγεται ενέργεια στον καυτό, πυκνό πυρήνα του μέσω πυρηνικής σύντηξης [όπως περιγράψαμε στο άρθρο μας για τον Ήλιο] ατόμων υδρογόνου που μετατρέπονται σε ήλιο. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου της ζωής του, το άστρο βρίσκεται στην κύρια ακολουθία σε μία θέση που καθορίζεται από τη μάζα του, τη χημική σύνθεσή του και άλλους παράγοντες. Η ενέργεια που παράγεται στον πυρήνα κατευθύνεται προς την επιφάνεια και ακτινοβολεί μέσω της φωτόσφαιρας. Ο Ήλιος βρίσκεται τώρα βρίσκεται στην κύρια ακολουθία.