Η γειτονιά του Ήλιου και τα χαμένα αδέρφια του

Του Κώστα Κέντζου

Ένα από τα ερωτήματα που απασχολούν τους θεωρητικούς αστροφυσικούς είναι το πού βρίσκεται το σημείο γέννησης του Ήλιου μέσα στο Γαλαξία. Το ηλιακό σύστημα περιφέρεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο σε μία σχεδόν κυκλική τροχιά, που βρίσκεται λιγότερο ή περισσότερο πάνω στο γαλαξιακό δίσκο.

Προς το παρόν, βρίσκεται περίπου 30.000 έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία και 15 έτη φωτός πάνω από το γαλαξιακό επίπεδο, κινούμενο με ταχύτητα 234 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο. Με αυτήν την ταχύτητα, ο Ήλιος υπολογίζεται ότι έχει κάνει 27 περιφορές από τότε που σχηματίστηκε.

Η τροχιά του δεν είναι ένα κλειστό σχήμα, αλλά ένα μάλλον πιο περίπλοκο σχήμα που προσδιορίζεται από το βαρυτικό πεδίο του γαλαξία, που οι αστρονόμοι υπολογίζουν με βάση την κίνηση των άστρων και των διαστρικών νεφών αερίων.

Το πρόβλημα της σύνθεσης

Υποθέτοντας ότι το βαρυτικό πεδίο δεν έχει μεταβληθεί σημαντικά τα τελευταία 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια (ηλικία του Ήλιου), η τροχιά του άστρου μας μπορεί να υπολογιστεί αντίστροφα στο χρόνο.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς αυτούς, ο Ήλιος σχηματίστηκε περίπου 33.000 έτη φωτός μακριά από το κέντρο του Γαλαξία και 200 έτη φωτός πάνω από το γαλαξιακό επίπεδο. Εκείνο που κάνει παράξενη αυτή την τοποθεσία ως γενέτειρα του Ηλίου είναι το γεγονός ότι τα άκρα του Γαλαξία είναι φτωχότερα σε βαριά στοιχεία απ’ ό,τι οι κεντρικές περιοχές του.

Οι πιο μακρινές περιοχές μπορεί να μην έχουν αρκετό υλικό, για να σχηματιστούν πλανήτες, πόσο μάλλον να εμφανιστεί ζωή. Αν και η υποτιθέμενη γενέτειρα του Ηλίου δεν είναι τόσο φτωχή σε βαριά στοιχεία, είναι παρ’ όλ’ αυτά φτωχότερη συγκριτικά με αυτά που γνωρίζουμε ότι διαθέτει ο Ήλιος.

Βασιζόμενοι μόνο στη σύνθεση του Ηλίου από πλευράς βαρέων στοιχείων, οι αστρονόμοι θα περίμεναν να έχει σχηματιστεί 9.000 έτη φωτός πιο κοντά στο γαλαξιακό κέντρο.

Ίσως ο υπερκαινοφανής αστέρας (σουπερνόβα) του αστρικού σμήνους, στο οποίο σχηματίστηκε ο Ήλιος, όχι μόνο ράντισε τους μετεωρίτες με το ισότοπο σίδηρος-60, αλλά εμπλούτισε και τον ίδιο τον Ήλιο με βαρέα στοιχεία.

Άλλη εξήγηση είναι ότι η διαφορά στον υπολογισμό προκύπτει επειδή το βαρυτικό πεδίο του Γαλαξία δεν ήταν πάντα το ίδιο, ίσως γιατί η τροχιά του Ηλίου μεταβλήθηκε στην πορεία κάτω από βαρυτικές επιδράσεις κοντινών άστρων ή νεφελωμάτων.

Σε αυτήν την περίπτωση, ο Ήλιος γεννήθηκε πιο κοντά στο γαλαξιακό κέντρο και η χημική του σύνθεση δεν είναι τόσο ανώμαλη.

Η παλιά παρέα

Τα παλιά μέλη της κουστωδίας του Ηλίου, τα άλλα άστρα του σμήνους στο οποίο θεωρείται ότι σχηματίστηκε, όπως συμπεραίνεται με βάση νέα στοιχεία που προέκυψαν τα τελευταία χρόνια, πρέπει επίσης να περιφέρονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο με ταχύτητα περίπου 200 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.

Ωστόσο, η σχετική τους ταχύτητα (του ενός σε σχέση με το άλλο), που καθορίζεται από τις αμοιβαίες βαρυτικές δυνάμεις στο αρχικό σμήνος, είναι μόνο μερικά χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Όπως τα αυτοκίνητα στους δρόμους μετά από μποτιλιάρισμα, έτσι και τα άστρα δεν απομακρύνονται πολύ γρήγορα όταν δεν είναι πια βαρυτικά συνδεδεμένα μεταξύ τους.

Το αρχικό σμήνος άπλωσε σε τόξο πολύ αργά. Υπολογίζεται ότι μετά από 27 περιφορές πρέπει να απλώνεται σήμερα περίπου σε ένα ημικύκλιο μέσα στο Γαλαξία.

Σύμφωνα με υπολογισμούς του καθηγητή Σ. Ζβαρτ του πανεπιστημίου Λέιντεν της Ολλανδίας, περίπου 50 από τα αδέρφια του Ηλίου πρέπει να βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη των 300 ετών φωτός από τη σημερινή μας θέση, ενώ 400 από αυτά τα άστρα δεν πρέπει να απέχουν περισσότερα από 3.000 έτη φωτός.

Ανάλογα με την αρχική σχετική ταχύτητα των άστρων και το χρονισμό της απομάκρυνσής τους από το αστρικό σμήνος, ο Ήλιος μπορεί είτε να ακολουθεί, είτε να προπορεύεται των αδερφών του.

Το καλύτερο μέρος, για να αναζητήσει κανείς τα αδέρφια του Ηλίου είναι το γαλαξιακό επίπεδο στην κατεύθυνση που κινείται το ηλιακό σύστημα, ή η ακριβώς απέναντι περιοχή. Το σύστημα που θα μπορούσε να τα εντοπίσει ονομάζεται Παγκόσμιο Αστρομετρικό Συμβολόμετρο για την Αστροφυσική ή συντομότερα GAIA (ΓΑΙΑ) από τα αρχικά της ονομασίας του στα αγγλικά.

Είναι ο δορυφόρος της Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) που εκτοξεύτηκε το 2013. Η GAIA διαθέτει όργανα ικανής ευαισθησίας, ώστε να μετρήσουν με ακρίβεια τις παραπλήσιες τροχιές και την παρόμοια με τον Ήλιο χημική σύνθεση των άστρων αυτών, ώστε να αποκαλυφθεί το κοινό τους παρελθόν.

Στην προβλεπόμενη πενταετή διάρκεια της αποστολής της, η GAIA αναμένεται να κάνει πλήρη απογραφή περίπου ενός δισεκατομμυρίου άστρων, που απέχουν λιγότερο από 30.000 έτη φωτός από τον Ήλιο.

Τα αδέρφια του Ηλίου θα ξεχωρίζουν στον τρισδιάστατο χάρτη που θα σχηματιστεί, καθώς θα βρίσκονται στα σημεία που ο Ήλιος βρέθηκε στο παρελθόν ή εκείνα στα οποία κατευθύνεται.