Νέα κατηγορία ουράνιων σωμάτων: Διαστρικοί παρείσακτοι

Το ουράνιο σώμα 1I/Ουμουαμούα (καλλιτεχνική απεικόνιση), το πρώτο διαστρικό αντικείμενο που παρατηρήθηκε να διασχίζει το ηλιακό σύστημα, πέρασε κοντά από τη Γη το 2017

Στις 18 Οκτώβρη του 2017, ο αστρονόμος που χειριζόταν το τηλεσκόπιο Pan-STARRS στη Χαβάη, εντόπισε ένα άγνωστο ουράνιο σώμα με πολύ παράξενη τροχιά. Ταξίδευε τόσο γρήγορα, που ο Ήλιος δεν μπορούσε να το συγκρατήσει. Αντί να είναι κλειστή έλλειψη, η τροχιά του είχε τη μορφή καμπύλης που ονομάζεται υπερβολή, δηλαδή ανοιχτή καμπύλη που τα άκρα της δεν συνδέονται. Το σώμα αυτό περνούσε από το ηλιακό σύστημα και δεν επρόκειτο να ξαναεμφανιστεί. Άρχιζε μια νέα εποχή για την αστρονομία.

Το άγνωστο αντικείμενο ονομάστηκε αρχικά C/2017 U1 (το C από το αρχικό γράμμα της λέξης κομήτης στα αγγλικά), μετά άλλαξε σε A/2017 U1 (A από το αρχικό της λέξης αστεροειδής) και τελικά πήρε το όνομα 1I/Ουμουαμούα, καθώς αποδείχτηκε ότι ήταν το πρώτο ουράνιο σώμα που είχε παρατηρηθεί ποτέ αστρονομικά μέσα στο ηλιακό σύστημα και προερχόταν έξω απ΄ αυτό. Ο χαρακτηρισμός «1I» σημαίνει «πρώτο διαστρικό» (Interstellar) και το όνομα Ουμουαμούα τού το έδωσε ο αστρονόμος που το ανακάλυψε και σημαίνει στα χαβανέζικα «αγγελιοφόρος που έρχεται από μακριά και καταφτάνει πρώτος».

Ο 2I/Μπορίσοφ, ήταν ο δεύτερος διαστρικός επισκέπτης του ηλιακού συστήματος, που εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2019

Υπολογίζοντας και αφαιρώντας την επιπλέον ταχύτητα που απέκτησε από τη βαρυτική έλξη του Ήλιου καθώς τον πλησίαζε, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι ο Ουμουαμούα είχε αρχική ταχύτητα ως προς το ηλιακό σύστημα 26 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Καμιά αλληλεπίδραση με άλλο ουράνιο σώμα του ηλιακού συστήματος δεν θα μπορούσε να του έχει δώσει τέτοια ταχύτητα. Έπρεπε να προέρχεται έξω από το ηλιακό σύστημα. Ο Ουμουμούα μπορεί να περιπλανιόταν μέσα στον Γαλαξία επί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Οι αστρονομικές παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι προήλθε από την κατεύθυνση του λαμπρού άστρου του βόρειου ημισφαιρίου, του Βέγα, στον αστερισμό της Λύρας, αν και ο Βέγας δεν βρισκόταν σε αυτήν την περιοχή του Διαστήματος, όταν με βάση την ταχύτητά του ο Ουμουαμούα βρισκόταν εκεί, πριν από 300.000 χρόνια.

Αν και οι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι διαστρικά σώματα σίγουρα περνάνε μέσα από το ηλιακό σύστημα, η πιθανότητα να εντοπιστεί κάποιο απ΄ αυτά ήταν πολύ μικρή, όπως είχε συμπεράνει και σχετική διεξοδική ανάλυση, που είχε πραγματοποιηθεί συμπτωματικά από αστρονόμους του πανεπιστημίου της Χαβάης, μόλις ένα χρόνο νωρίτερα. Τα σώματα αυτά ήταν πολύ μικρά και αχνά, ώστε να έχουμε ελπίδες να τα ανακαλύψουμε στο σύντομο πέρασμά τους. Αλλά όσο οι αστρονόμοι ανακάλυπταν περισσότερες λεπτομέρειες για τον Ουμουαμούα, η έκπληξή τους μεγάλωνε. Όλα πάνω του, από το σχήμα και το μέγεθος, έως την έλλειψη χαρακτηριστικών που εκδηλώνουν οι κομήτες, ήταν αντίθετα με τις προσδοκίες τους. Αν αυτός ήταν ένας τυπικός επισκέπτης από τις εσχατιές του Γαλαξία, τότε είχαμε πολλά να μάθουμε.

Απρόσμενα χαρακτηριστικά

Παρατηρήσεις από διάφορα αστεροσκοπεία σε όλο τον κόσμο έδειξαν ότι ο Ουμουαμούα δεν είχε ουρά, ούτε κόμη, όπως σχηματίζουν οι κομήτες όταν περνούν κοντά από τον Ήλιο, καθώς εξαχνώνεται ο πάγος που περιέχουν, παρασύροντας και αρκετή σκόνη. Έμοιαζε περισσότερο με αστεροειδή. Παρ΄ όλ΄ αυτά, με δεδομένο ότι προερχόταν από τον διαστρικό χώρο, όπου η θερμοκρασία είναι μόλις μερικούς βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν, η απουσία οποιουδήποτε ίχνους εξάχνωσης πάγου ήταν εντελώς απρόσμενη.

Το σχήμα του ήταν από τα πιο παράξενα που είχαν δει οι αστρονόμοι. Καταγράφοντας τη μέση φωτεινότητά του και χρησιμοποιώντας τη συνήθη ανακλαστικότητα των αστεροειδών, με βάση την απόστασή του έπρεπε να έχει διάμετρο γύρω στα 100 μέτρα, δηλαδή αρκετά μικρός συγκριτικά με όλους τους γνωστούς αστεροειδείς. Αν βρισκόταν στη ζώνη των αστεροειδών, όπου περιφέρονται οι περισσότεροι αστεροειδείς του ηλιακού μας συστήματος, δεν θα τον είχαμε εντοπίσει ποτέ. Ευτυχώς, όμως, πέρασε μόλις 60 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τη Γη (το 40% της απόστασης Γης – Ήλιου).

Παρατηρώντας την περιστροφή των αστεροειδών, που συνήθως μοιάζουν με πατάτες που έχουν εξογκώματα, οι αστρονόμοι διαπιστώνουν μια μεταβολή της φωτεινότητάς τους κατά 10% – 20%. Αντίθετα, ο Ουμουαμούα άλλαζε φωτεινότητα κατά την περιστροφή γύρω από τον άξονά του, κατά 1.000%! Αυτό σημαίνει ότι το σχήμα του πρέπει να είναι εξαιρετικά επίμηκες, σχεδόν σαν βελόνα και άλλοτε επιδείκνυε προς τη Γη μια μακριά και φωτεινή επιφάνεια και άλλοτε μια πολύ στενή άκρη. Η ομοιότητα του Ουμουαμούα με πύραυλο – για παράδειγμα ο πύραυλος «Κρόνος 5» των αποστολών στη Σελήνη («Απόλλων») είχε μήκος 110 μέτρα και διάμετρο 10 μέτρα – ήταν δύσκολο να μην παρατηρηθεί. Υπολείμματα πυραύλων από το πρόγραμμα «Απόλλων» έχουν εντοπιστεί και άλλες φορές από τους αστρονόμους, αλλά η τροχιά του Ουμουαμούα δεν ταίριαζε καθόλου με πύραυλο από τη δεκαετία του 1960. Μπορούσε ίσως να είναι ένας πύραυλος από κάποιον άλλο πολιτισμό; Όσο απίθανο κι αν ήταν αυτό το ενδεχόμενο, οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να το απορρίψουν μονομιάς.

«Πύραυλος»

Ενώ οι αστρονόμοι προσπαθούσαν να απαντήσουν στο αίνιγμα, παρατηρήσεις Ιταλού αστρονόμου του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος αποκάλυψαν ότι ο Ουμουαμούα δεχόταν μια ασθενική προωθητική δύναμη, πέρα από τις βαρυτικές επιδράσεις του Ήλιου και των πλανητών. Τέτοιες μη βαρυτικές δυνάμεις εμφανίζονται σε κομήτες ως αποτέλεσμα της ασύμμετρης ώθησης που προκαλεί η εκτίναξη των αερίων και της σκόνης από το μέρος της επιφάνειάς τους, που φωτίζεται από τον Ήλιο. Αλλά ο Ουμουαμούα δεν ήταν κομήτης. Μπορεί, βέβαια, να εξέπεμπε μόνο αέρια, χωρίς καθόλου σκόνη, κάνοντας δύσκολη την παρατήρησή τους, αλλά ποτέ στο παρελθόν οι αστρονόμοι δεν εντόπισαν ουράνιο σώμα οποιουδήποτε είδους, που να εκπέμπει μόνο αέρια και καθόλου σκόνη. Όλα αυτά έδωσαν αφορμή για διάφορες θεωρίες, όπως ότι ο Ουμουαμούα μπορεί να είναι ένα «ηλιακό ιστίο», που έστειλε κάποιος εξωγήινος πολιτισμός, αξιοποιώντας την πίεση ακτινοβολίας (την πίεση από την πρόσκρουση των φωτονίων σε μια μεγάλη ελαφριά επιφάνεια, που σε συνθήκες κενού δημιουργεί ώθηση ικανή να επιταχύνει το «πανί»). Όμως για την περίπτωση του Ουμουαμούα, αυτό θα σήμαινε ότι η πυκνότητά του είναι 100 φορές μικρότερη του αέρα!

Οι αστρονόμοι με στατιστικές μεθόδους υπολόγισαν ότι τέτοιοι διαστρικοί παρείσακτοι πρέπει να είναι συχνό φαινόμενο και αν δεν τους είχαμε εντοπίσει έως τώρα οφείλεται στο ότι μόλις τα τελευταία χρόνια αναπτύξαμε τεχνολογία με τέτοια διακριτική ικανότητα και επιπλέον πρέπει να περάσουν κοντά μας και κάποιο μεγάλο τηλεσκόπιο να τύχει να παρατηρεί το κατάλληλο τμήμα του ουρανού. Ίσως μέσα στο ηλιακό σύστημα να υπάρχουν κάθε στιγμή γύρω στα 10.000 τέτοια αντικείμενα. Αν κατά μέσο όρο το καθένα χρειάζεται 10 χρόνια για να διασχίσει το ηλιακό σύστημα, τότε προκύπτει ένας ρυθμός αφίξεων τριών κάθε μέρα! Μάλλον οι εξωγήινοι δεν πρέπει να ασχολούνται με τίποτα άλλο παρά να εκτοξεύουν αντικείμενα μεγέθους πυραύλου «Κρόνος 5», με κατεύθυνση προς το σύστημα του άστρου που εμείς ονομάζουμε Ήλιο…

Μετά τον Ουμουαμούα, οι αστρονόμοι περίμεναν την επόμενη διαστρική άφιξη, ώστε να δουν αν θα ήταν και αυτή τόσο παράξενη. Υπολόγισαν ότι με βάση την εκτίμηση για ύπαρξη ενός τέτοιου αντικειμένου σε κάθε κύβο διαστήματος με ακμή 10 αστρονομικές μονάδες (μία αστρονομική μονάδα είναι η απόσταση Γης – Ήλιου), ο επόμενος επισκέπτης θα κατέφτανε σε δύο χρόνια. Πράγματι, ένας Ουκρανός ερασιτέχνης αστρονόμος, χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο τηλεσκόπιο, που κατασκεύασε ο ίδιος, εντόπισε το 2019 τον C/2019 Q4, που σύντομα μετονομάστηκε σε 2I/Μπορίσοφ (από το όνομα του αστρονόμου). Κι αυτός ο διαστρικός παρείσακτος έχει μια ασυνήθιστη τροχιά, ακόμη πιο ακραία από αυτή του Ουμουαμούα, ωστόσο πρόκειται για έναν μάλλον συνηθισμένο κομήτη. Ο πυρήνας του έχει διάμετρο μεταξύ 200 και 500 μέτρων, δεν έχει παράξενη καμπύλη μεταβολής φωτεινότητας λόγω ιδιοπεριστροφής και η μη βαρυτική ώθηση που εμφανίζει μπορεί να ερμηνευτεί με βάση τις εκλύσεις αερίων και σκόνης από την επιφάνειά του. Μάλιστα κατά το πέρασμά του ένα μικρό κομμάτι του αποκολλήθηκε, όπως συμβαίνει συχνά και με τους κομήτες του ηλιακού συστήματος. Με άλλα λόγια, ο 2I/Μπορίσοφ είναι ακριβώς το διαστρικό σώμα που θα περίμεναν οι αστρονόμοι.

Πρωτοπλανητικοί δίσκοι

Πηγή των διαστρικών ουράνιων σωμάτων θεωρούνται τα πλανητικά συστήματα στη φάση που σχηματίζονται και τα οποία λόγω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων αποβάλλουν βράχους και κομμάτια πάγου και σκόνης, που διαχέονται μέσα στον Γαλαξία και κάποια απ΄ αυτά φτάνουν και στη δική μας γωνιά του σύμπαντος. Στη διαδρομή δέχονται βαρυτικές επιδράσεις από τα άστρα κοντά από τα οποία περνάνε, με αποτέλεσμα να είναι αδύνατο να εντοπίσουμε από πού ακριβώς προήλθαν ο Ουμουαμούα και ο 2I/Μπορίσοφ, ούτε και το χρόνο που αποβλήθηκαν από τον πρωτοπλανητικό δίσκο.

Επειδή ο 2I/Μπορίσοφ έχει τα αναμενόμενα χαρακτηριστικά των διαστρικών ουράνιων σωμάτων και ο Ουμουαμούα όχι, οι επιστήμονες συνεχίζουν να διατυπώνουν θεωρίες για τη φύση αυτού του αντικειμένου. Σύμφωνα με μία απ” αυτές, ο Ουμουαμούα αποτελείται από πάγο μοριακού υδρογόνου, ένα διαστημικό παγόβουνο, που σχηματίστηκε στις πιο κρύες περιοχές ενός διαστρικού νέφους υδρογόνου. Άλλοι επιστήμονες όμως υποστηρίζουν ότι το μοριακό υδρογόνο είναι τόσο πτητικό (εξαχνώνεται τόσο εύκολα), που ούτε θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί ένα τέτοιο παγόβουνο, ούτε και να είχε επιζήσει σε διαστρικό ταξίδι. Σύμφωνα με άλλη θεωρία, διατυπωμένη από Κινέζους επιστήμονες, ο Ουμουαμούα μπορεί να είναι θραύσμα πλανήτη που κομματιάστηκε βαρυτικά όταν πλησίασε πάρα πολύ το άστρο του.

Βρισκόμαστε ακόμη στα πολύ αρχικά στάδια παρατήρησης των διαστρικών παρείσακτων. Η ύπαρξη σήμερα τηλεσκοπίων με μεγαλύτερο οπτικό πεδίο και υπολογιστών, που μπορούν να συγκρίνουν γρήγορα τις τεράστιες εικόνες από διαδοχικές σαρώσεις του ουρανού, θα μας επιτρέψει να μάθουμε τα επόμενα χρόνια περισσότερα για τη συχνότητα εμφάνισης, τα χαρακτηριστικά, τη φύση και την προέλευση αυτών των αντικειμένων. Σε αυτό αναμένεται να βοηθήσει πολύ το αστεροσκοπείο Ρούμπιν, που κατασκευάζεται αυτήν την περίοδο σε μια βουνοκορφή των χιλιάνικων Ανδεων και θα διαθέτει κάτοπτρο διαμέτρου 8,4 μέτρων, με ανιχνευτή ανάλυσης 3 δισεκατομμυρίων εικονοστοιχείων (πίξελ), δίνοντας τη δυνατότητα κάθε φωτογραφία του να καλύπτει τμήμα του ουρανού ισοδύναμο με 40 φορές τον δίσκο της Σελήνης.

Επιμέλεια: Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ – Πηγή: «Scientific American»

(Αναδημοσίευση από τον Ριζοσπάστη του Σαββατοκύριακου 26-27 Σεπτέμβρη 2020)