Σφαιρίδια Boks, σκοτεινά, μικρά και δημιουργικά

'Αρθρο, Ιανουάριος 2002

Μια "τρύπα" στο διάστημα: ένα  σφαιρίδιο Bok, εδώ ονομάζεται Barnard 68 και κρύβει τα αστέρια που είναι πίσω του, στα οπτικά όμως μήκη κύματος (άνω), αλλά είναι διαφανές στις υπέρυθρες ακτίνες (κάτω) , αποκαλύπτοντας τα αστέρια πίσω από αυτό. Η σκοτεινή περιοχή στο Barnard 68 είναι υπαινιγμός για την εγγύτητά του (περίπου 400 έτη φωτός μακριά), δεδομένου ότι κανένα αστέρι δεν είναι εμφανές μεταξύ αυτού και του ηλιακού μας συστήματός. (Οι φωτογραφίες προέρχονται από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρήτηριο, στη Χιλή.)

Υπάρχουν περιοχές στο Γαλαξία μας τόσο σκοτεινοί και αδιαφανείς, που εμφανίζονται σαν να μην έχουν τίποτα μέσα. Όταν αυτές οι σκοτεινές γωνιές του Γαλαξία μας παρατηρήθηκαν αρχικά με τη βοήθεια ενός τηλεσκοπίου, οι αστρονόμοι νόμιζαν ότι εξέταζαν "μαύρες τρύπες" στο ύφασμα του ιδίου του διαστήματος. Πράγματι, οι εικόνες τέτοιων "τρυπών", που ονομάζονται νεφελώματα, είναι αρκετά μυστηριώδεις. Ένα είδος τους είναι τα σφαιρίδια Bok (αριστερά, κορυφή), που είναι πολύ μικρότερα σε μήκος από τα συνηθισμένα νεφελώματα.

Τώρα όμως ξέρουμε ότι τέτοιες σκοτεινές θέσεις είναι πραγματικά σκοτεινά νεφελώματα -- φτιαγμένα από μοριακό υδρογόνο (H₂), λίγο ήλιο και κάποια διαστρική σκόνη.

Είναι όμως τόσο αδιαφανή που εμποδίζουν τη διέλευση οποιασδήποτε αστρικού φωτός που μπορεί να είναι πίσω από αυτά.  Αυτές οι περιοχές καλούνται γενικά "περιοχές HII" γιατί λάμπουν εξ'αιτίας του φωτός του αερίου υδρογόνου που εκπέμπουν.

Παρά την προφανή ανυπαρξία τους, αυτά τα μοριακά νέφη αποδεικνύονται υπερβολικά σημαντικά: Είναι οι θέσεις όπου γεννιούνται τα αστέρια.

Ένα είδος σκοτεινών νεφελωμάτων πού χαρακτηρίζονται για τον περιορισμένο χώρο πού κατέχουν αλλά και τη μεγάλη πυκνότητά τους, είναι γνωστά σαν σφαιρίδια, όπως τα ονόμασε ο Ολλανδο-Αμερικανός αστρονόμος Bart Bok, το 1948. Συνήθως αυτά προβάλλονται πάνω σε φωτεινά νεφελώματα ή βρίσκονται μέσα σ' αυτά, με αποτέλεσμα να φαίνονται σαν πολύ μικρές σκοτεινές κηλίδες κυκλικού σχήματος.

Το μοριακό νέφος που εμφανίζεται στις εικόνες αριστερά εδώ, αποκαλείται Barnard 68, και είναι ένα σφαιρίδιο Bok. Για τους αστρονόμους, η ομορφιά των σφαιριδίων Bok βρίσκεται στην απλότητά τους. Είναι ένα μικροσκοπικό είδος ανάμεσα στα πολύ μεγαλύτερα γιγαντιαία μοριακά νέφη, που μερικά από αυτά μπορούν να έχουν μήκος μερικές εκατοντάδες έτη φωτός και να περιέχουν τη μάζα εκατομμυρίων ήλιων.

Αλλά το σκοτεινό νεφέλωμα Barnard 68 των εικόνων μας, όπως και τα περισσότερα σφαιρίδια Bok, έχουν μήκος περίπου μόνο μισό έτος φωτός και περιέχουν τη μάζα περίπου δύο ηλιακών μαζών.

Εκτιμώντας ότι η διαδικασία του σχηματισμού των αστεριών σε ένα γιγαντιαίο μοριακό νέφος είναι κρυμμένη μέσα σε μια σύνθετη αναταραχή των νεφών και των ισχυρών μαγνητικών πεδίων, η δράση μέσα σε ένα σφαιρίδιο Bok θεωρείται πολύ απλούστερη.

Η πρόκληση για τους αστρονόμους είναι να πάρουν κάποιες πληροφορίες από το σκοτάδι. Περίπου το 99 τοις εκατό του σφαιριδίου Bok αποτελείται από υδρογόνο και ήλιο, που και τα δύο βρίσκονται σε μια ήρεμη κατάσταση, αν κρίνουμε από το ψυχρό (μόνο 16 βαθμοί πάνω από το απόλυτο μηδέν) περιβάλλον του Barnard 68, και έτσι προσφέρουν λίγες ενδείξεις για το νέφος. Το μεγαλύτερο μέρος του υπόλοιπου ένα τοις εκατό είναι το ίδιο το συστατικό που καθιστά τα σφαιρίδια Bok αδιαφανή -- η διαστρική σκόνη. 

Κατά ειρωνικό τρόπο, η κρυμμένη σκόνη είναι επίσης ο μόνος τρόπος για την κατανόηση της δομής του νέφους. Η διαστρική σκόνη απορροφά και το φως κοκκινίζει με έναν τρόπο που οι αστρονόμοι καταλαβαίνουν πολύ καλά. Με την αξιολόγηση του βαθμού με τον οποίο το φως μειώνεται σε διαφορετικά μέρη του νέφους, οι αστρονόμοι μπορούν να βγάλουν τα συμπεράσματά τους για την πυκνότητα του νέφους.

Σήμερα πιστεύουμε ότι τα σφαιρίδια αποτελούν τα πρώτα στάδια της συμπυκνώσεως των νεφελωμάτων, τους γνωστούς πρωτοαστέρες, οι οποίοι αργότερα, έπειτα από μεγαλύτερη συμπύκνωση, θα γίνουν καινούρια άστρα.

Ποιά είναι όμως η αιτία εκείνη πού αναγκάζει κάποτε την αραιή και διάχυτη ύλη των νεφελωμάτων να συμπυκνώνεται σε ορισμένες περιοχές τους και να δημιουργεί τα νέα άστρα;

Μιά δύναμη άπό τίς πιό σημαντικές στον κοσμικό χώρο είναι η πίεση της ακτινοβολίας. Η δύναμη αυτή ασκείται από το ίδιο το φως σε πολύ μικρά σωματίδια ϋλης, είτε στο εσωτερικό των άστρων είτε στον διαστρικό χώρο, αρκεί η διάμετρος των σωματιδίων νά είναι περίπου ίση με το μήκος κύματος του φωτός. Η δύναμη αυτή συμβάλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό στην εξισορρόπιση της δύναμης της βαρύτητας που επιδρά στα διάφορα στρώματα της αστρικής ύλης.

Η πίεση της ακτινοβολίας, λοιπόν, που ασκείται από διάφορες κατευθύνσεις στην ύλη μιας περιοχής του νεφελώματος είναι δυνατό να προκαλέσει τη συμπύκνωσή της και τη δημιουργία των πρωτοαστέρων.

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν πως η μόνη ακτινοβολία που μπορεί να εξέλθει από την διαστρική σκόνη είναι η υπέρυθρη. Μια εικόνα του Barnard 68 (αριστερά, κάτω) τραβηγμένη στο υπέρυθρο αποκαλύπτει την παρουσία αστεριών πίσω από το σφαιρίδιο Bok.

Σκέφτονται δε ότι, το Barnard 68, μπορεί να είναι στα πρόθυρα της κατάρρευσης. Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθός του, αυτό το ιδιαίτερο σφαιρίδιο Bok θα καταρεύσει για να διαμορφώσει ένα ή δύο χαμηλής μάζας αστέρια παρόμοια με τον ήλιό μας. Σε μερικά εκατομμύρια έτη, λοιπόν, το σκοτεινό νεφέλωμα Barnard 68 μπορεί να γίνει τόσο εκθαμβωτικό που θα λάμπει στον ουρανό.

Εικόνα του Hubble

Παράξενα λάμποντα σκοτεινά νέφη σαν να επιπλέουν ήρεμα, σε αυτήν την αξιοπρόσεκτη και όμορφη εικόνα που έχει τραβηχθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Αυτά τα πυκνά, αδιαφανή νέφη της σκόνης, βρίσκονται σε μια περιοχή που σχηματίζονται τα αστέρια, την IC 2944. Για πρώτη φορά, το 1950, κατασκόπευσε αρχικά τα σφαιρίδια στην περιοχή αυτή, ο αστρονόμος Μ.Χ. Thackeray .