Οι υπερφυσαλίδες

Υπερφυσαλίδα είναι ένας αστρονομικός όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια κοιλότητα με πλάτος εκατοντάδες έτη φωτός, γεμάτη με αέριο θερμοκρασίας 10⁶ Kelvin, που εκτοξεύεται στο διαστρικό μέσον ή από πολλές σουπερνόβα ή τους αστρικούς ανέμους. Το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται κι αυτό στο κέντρο μιας παλιάς υπερφυσαλίδας, γνωστής ως η Τοπική Φυσαλίδα, που τα όρια της μπορούν να ανιχνευτούν από την ξαφνική εξαφάνιση της σκόνης των άστρων σε αποστάσεις μεγαλύτερες από μερικές εκατοντάδες έτη φωτός.

Η εικόνα δείχνει το νεφέλωμα Ν 70. Πρόκειται για μία υπερ-φυσαλίδα στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου (LMC), ένας δορυφορικός γαλαξίας του δικού μας, που βρίσκεται στο νότιο ουρανό και σε απόσταση περίπου 160.000 ετών φωτός. Το N 70 είναι μία φωτεινή φυσαλίδα από διαστρικό αέριο πλάτους περίπου 300 έτη φωτός. Δημιουργήθηκε από τους αστρικούς ανέμους από καυτά μεγάλα άστρα καθώς και από υλικό από τις εκρήξεις σουπερνόβα. Το εσωτερικό της είναι γεμάτο με ένα ασθενές, καυτό αέριο που διαστέλλεται. Η έρευνα του μας βοηθάει να εξερευνήσουμε τη σύνδεση μεταξύ των κύκλων ζωής των άστρων και της εξέλιξης των γαλαξιών.

Σχηματισμός των υπερφυσαλίδων

Τα πιο μεγάλα άστρα, με μάζες που κυμαίνονται από οκτώ έως περίπου εκατό ηλιακές μάζες και φασματικού τύπου O και στις αρχές του Β, βρίσκονται συνήθως σε ομάδες που ονομάζεται ενώσεις OB. Τα μεγάλα αστέρια τύπου O έχουν ισχυρούς αστρικούς ανέμους, και όλα αυτά τα αστέρια εκρήγνυται ως σουπερνόβα στο τέλος της ζωής τους.

Οι ισχυρότεροι αστρικοί άνεμοι απελευθερώνουν κινητική ενέργεια 10⁴⁴ Joule κατά τη διάρκεια της ζωής ενός άστρου, που ισοδυναμεί με μια έκρηξη σουπερνόβα. Αυτοί οι άνεμοι λοιπόν μπορούν να σχηματίσουν φυσαλίδες, αστρικού ανέμου όπως λέγονται, μήκους δεκάδων ετών φωτός. Επειδή στις ενώσεις OB τα αστέρια είναι αρκετά κοντά, οι φυσαλίδες αυτές συγχωνεύονται σχηματίζοντας μια γιγαντιαία φυσαλίδα, αυτή που ονομάζεται υπερφυσαλίδα.

Όταν δε τα αστέρια πεθαίνουν, οι εκρήξεις σουπερνόβα, ομοίως, φτιάχνουν εκρηκτικά κύματα που μπορούν να φτάσουν σε ακόμα μεγαλύτερα μεγέθη, με ταχύτητες επέκτασης έως και αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Οι περισσότερες από τις εκρήξεις σουπερνόβα συμβαίνουν μέσα σε μια κοιλότητα που σχηματίζεται από φυσαλίδες αστρικού ανέμου. Αυτές οι εκρήξεις ποτέ δεν σχηματίζουν ένα ορατό υπόλειμμα σουπερνόβα, αλλά δίνουν την ενέργειά τους στην καυτή εσωτερική κοιλότητα, όπως τα ηχητικά κύματα. Και οι αστρικοί άνεμοι και οι αστρικές εκρήξεις έτσι δίνουν ενέργεια για την επέκταση της υπερφυσαλίδας στο διαστρικό μέσο.

Αρκετά μεγάλες υπερφυσαλίδες μπορούν να εκτοξεύσουν υλικό ακόμα και σε ολόκληρο το γαλαξιακό δίσκο, απελευθερώνοντας την ενέργεια τους στο γαλαξιακό φωτοστέφανο (άλως) ή ακόμα και στο διαγαλαξιακό μέσο.

Η Τοπική Φυσαλίδα

Η Τοπική Φυσαλίδα είναι μια κοιλότητα στο διαστρικό μέσο (ISM) που βρίσκεται στον βραχίονα του Ωρίωνα του Γαλαξία μας. Είναι πλάτους τουλάχιστον 300 ετών φωτός και έχει μια πυκνότητα του ουδέτερου υδρογόνου περίπου 0,05 άτομα ανά κυβικό εκατοστό, ή περίπου το ένα δέκατο του μέσου όρου για το διαστρικό μέσο ISM στο Γαλαξία μας (0,5 άτομα/cc), και το μισό του Τοπικού Διαστρικού Νέφους (0,1 άτομα/cc).

Το πολύ αραιό, καυτό αέριο της Τοπικής Φυσαλίδας οφείλεται σε σουπερνόβα που εξερράγη κατά τα τελευταία 10 με 20.000.000 χρόνια πριν. Κάποτε πίστευαν οι αστρονόμοι ότι ο πιο πιθανός υποψήφιος για τα λείψανα αυτού του σουπερνόβα ήταν το Geminga ένα πάλσαρ στον αστερισμό των Διδύμων. Πιο πρόσφατα, ωστόσο, έχει προταθεί ότι πολλαπλές σούπερ-νόβα στην υποομάδα Β1 των Πλειάδων ήταν οι πιο πιθανές υπεύθυνες για το αέριο της Φυσαλίδας.

3D αναπαράσταση της Τοπικής Φυσαλίδας (Λευκό) με τα γειτονικά μοριακά νέφη (μωβ)

Το Ηλιακό Σύστημα διερχόταν από την περιοχή που καταλαμβάνεται σήμερα από την Τοπική Φυσαλίδα κατά τα τελευταία πέντε έως δέκα εκατομμύρια χρόνια. Η τρέχουσα θέση του βρίσκεται στο Τοπικό Διαστρικό Νέφος, μια μικρή περιοχή από πυκνότερο υλικό στο εσωτερικό της φυσαλίδας.

Η Τοπική Φυσαλίδα δεν είναι σφαιρική, αλλά φαίνεται να είναι στενότερη στο γαλαξιακό επίπεδο, και κάπως ελλειπτική. 

Η ηλιόσφαιρα (μια τεράστια δομή σε σχήμα ελλειψοειδές που περιβάλει τον Ήλιο και τους πλανήτες) περιέχει τον ηλιοσφαιρικό κολεό (heliosheath) που είναι γεμάτος με μαγνητικές φυσαλίδες, οι οποίες προστατεύουν μερικώς το Ηλιακό Σύστημα από τις κοσμικές ακτίνες