Το φως αποκαλύπτει την ιστορία του Γαλαξία

Του Κώστα Κάντζου

Ο Γαλαξίας από το πλάι φαίνεται σαν τηγανητό αυγό μάτι: Στο κέντρο έχει ένα φωτεινό, πυκνό «κρόκο» από άστρα, που ονομάζεται γαλαξιακό κέντρο, γύρω από το οποίο οι σπείρες του σχηματίζουν ένα λεπτό δίσκο.

Μια αχνή άλως (σ.σ το οπτικό φαινόμενο που προκαλείται από τη διάθλαση και ανάκλαση του φωτός πάνω στους παγοκρυστάλλους των νεφών) από παλιά άστρα περιβάλλει ολόκληρο το γαλαξιακό δίσκο.

Περίπου 30 γνωστοί νάνοι γαλαξίες περιφέρονται στα εξώτερα τμήματα της άλω. Κατά μέσο όρο, οι συνήθεις νάνοι γαλαξίες περιέχουν μερικά δισεκατομμύρια άστρα, πολύ λιγότερα από τα 200 έως 400 δισεκατομμύρια άστρα που υπάρχουν στο συγκριτικά γιγαντιαίο Γαλαξία μας.

Μερικοί από τους λιγότερο φωτεινούς νάνους γαλαξίες ίσως περιέχουν μόλις μερικές χιλιάδες άστρα, αν και η καταμέτρησή τους είναι δύσκολη.

Αυτοί οι εξαιρετικά αμυδροί νάνοι γαλαξίες εντοπίστηκαν από τους αστρονόμους μόλις την τελευταία δεκαετία.

Τα άστρα τους φαίνεται να είναι από τα παλιότερα που έχουν ανακαλυφθεί. Γνωρίζουμε τη μεγάλη ηλικία των άστρων αυτών από την αναλογία χημικών στοιχείων που περιέχουν. Τα παλιότερα άστρα περιέχουν σχεδόν αποκλειστικά τα τρία ελαφρύτερα χημικά στοιχεία: Το υδρογόνο, το ήλιο και ελάχιστο λίθιο.

Στην πορεία εξέλιξης του ορατού σύμπαντος, πολλά άστρα έγιναν καινοφανείς, αφού πρώτα μεταστοιχειώθηκαν τα ελαφρά στοιχεία τους σε βαριά, μέσω των πυρηνικών αντιδράσεων που πραγματοποιήθηκαν στον πυρήνα τους.

Η έκρηξη των άστρων διέσπειρε τα βαρύτερα στοιχεία και έτσι τα νέα άστρα που σχηματίστηκαν από νέφη αερίων περιείχαν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από τέτοια στοιχεία, τα οποία για ευκολία οι αστρονόμοι ονομάζουν συλλήβδην «μέταλλα». Μόνο τα άστρα κατοπινών γενιών είναι πλούσια σε «μέταλλα».

Οι αμυδροί νάνοι γαλαξίες έχουν λιγότερα άστρα απ’ ό,τι οι πιο φωτεινοί, αλλά μεγαλύτερη αναλογία φτωχών σε βαριά στοιχεία άστρων. Με άλλα λόγια, είναι καλύτερα ενθύμια του μακρινού παρελθόντος των γαλαξιών.

Τη χημική σύσταση των άστρων των νάνων γαλαξιών δορυφόρων του Γαλαξία, την προδίδει το φως που εκπέμπουν και μετά από εκατό και πλέον χιλιάδες χρόνια φτάνει στους φασματογράφους των γήινων τηλεσκοπίων.

Το φως αυτό περιέχει το ανάλογο του χημικού DNA του άστρου. Οι φασματογράφοι διαθλούν το φως και απλώνουν το φάσμα του σε μια μακριά λωρίδα που μοιάζει με το ουράνιο τόξο και οι αστρονόμοι μπορούν να παρατηρήσουν στην οθόνη ηλεκτρονικού υπολογιστή. Η λωρίδα αυτή διακόπτεται σε πολλά σημεία από μαύρες κάθετες μπάρες, γνωστές ως γραμμές απορρόφησης.

Κάθε χημικό στοιχείο έχει τις δικές του χαρακτηριστικές γραμμές απορρόφησης, που αντιστοιχούν στη συγκέντρωση του χημικού στοιχείου στα εξωτερικά στρώματα του άστρου, μέσα από τα οποία περνάει το φως πριν ξεκινήσει την πορεία του στο διαστημικό χώρο. Όσο παχύτερες είναι αυτές οι γραμμές, τόσο περισσότερο από αυτό το χημικό στοιχείο υπάρχει στο μακρινό άστρο και αντίστροφα.

Η φασματοσκοπική ανάλυση είναι τόσο ακριβής, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον – με πολύ καλή προσέγγιση – προσδιορισμό του αριθμού των ατόμων του στοιχείου που υπάρχουν στο άστρο!

Το φως τόσο από τα άστρα της άλω του Γαλαξία, όσο και από τα άστρα των αμυδρών νάνων γαλαξιών δορυφόρων του Γαλαξία, έχει πολύ λεπτές γραμμές απορρόφησης που αντιστοιχούν στα βαριά στοιχεία, όπως ο σίδηρος.

Για παράδειγμα στην άλω βρέθηκε άστρο που έχει μόλις το 1% του σιδήρου που υπάρχει στον πυρήνα της Γης. Πρόκειται για άστρο που έχει μάζα 60 φορές μεγαλύτερη από του Ηλίου, ο οποίος έχει 300.000 φορές μεγαλύτερη μάζα από τον πλανήτη μας…

Τέτοια φτωχά σε βαριά χημικά στοιχεία άστρα δε θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί μέσα στο Γαλαξία, ανάμεσα στις πρόσφατες γενιές άστρων. Πρέπει να σχηματίστηκαν από τα ίδια νεφελώματα που σχημάτισαν και τους νάνους γαλαξίες.

Τα στοιχεία δείχνουν ότι τα αρχαία άστρα της άλω είναι χημικά όμοια με τα άστρα των νάνων γαλαξιών, ακριβώς επειδή κάποτε ανήκαν σε τέτοιους νάνους γαλαξίες. Στο πέρασμα του χρόνου, ο Γαλαξίας «κατάπιε» τους κοντινούς σε αυτόν νάνους γαλαξίες, κλέβοντας τα άστρα τους, με αποτέλεσμα να γίνεται όλο και μεγαλύτερος.

Η χημική ομοιότητα δεν είναι η μόνη ένδειξη για τον κανιβαλισμό του Γαλαξία.

Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει και τους «λεκέδες» από προηγούμενα γεύματα, λωρίδες άστρων στην άλω που φαίνεται να ξετυλίχθηκαν από τους γαλαξίες – δορυφόρους, που συνέλαβε το βαρυτικό πεδίο του Γαλαξία.

Αυτήν την περίοδο (με την αστρονομική έννοια), ο Γαλαξίας «τρώει» τον ελλειπτικό νάνο γαλαξία του αστερισμού του Τοξότη, καθώς αυτός περιφέρεται γύρω του. Σε κάθε περιφορά, άστρα ξεκόβουν από το νάνο γαλαξία και μπαίνουν στην άλω του δικού μας.