Τον Σεπτέμβριο του 1519, ο σπουδαίος θαλασσοπόρος Φερδινάνδος Μαγγελάνος σάλπαρε για το μεγαλύτερο ταξίδι που είχε επιχειρήσει μέχρι τότε ο άνθρωπος: τον περίπλου ολόκληρου του πλανήτη μας. Πέντε καράβια, με περίπου 270 ανθρώπους, ξεκίνησαν από την Ισπανία διασχίζοντας τις γιγάντιες θαλάσσιες εκτάσεις. Στα ταξίδια τους στο νότιο ημισφαίριο συντρόφευαν τους ναύτες δύο μικρά μυστηριώδη σύννεφα, τα οποία δεν φαίνονταν από το βόρειο ημιφαίριο. Τι ήταν άραγε αυτά τα νέφη; Και γιατί θεωρούνται τόσο σημαντικά για την αστρονομία;
Το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου
Οι παρατηρήσεις των αρχών του 20ου αιώνα έδειξαν ότι τα νέφη αυτά είναι νάνοι γαλαξίες, δορυφόροι του δικού μας Γαλαξία. Ας κάνουμε, λοιπόν, ένα ταξίδι 160.000 ετών φωτός και ας επισκεφθούμε τον κοντινότερο γαλαξία από τους δύο: το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου. Ο γαλαξίας αυτός, μαζί με τις εξωτερικές περιοχές του, έχει συνολική διάμετρο περίπου 32.000 έτη φωτός1, δηλαδή, είναι αρκετά μικρότερος από τον δικό μας, που έχει διάμετρο τουλάχιστον 100.000 έτη φωτός. Περιέχει από 10 μέχρι 30 δισεκατομμύρια άστρα όλων των ειδών: Από νεαρά λαμπρά μπλε άστρα, μέχρι γερασμένους κόκκινους γίγαντες και υπεργίγαντες.
To σχήμα του γαλαξία θεωρείται ότι είναι ακανόνιστο, αν και διακρίνεται αμυδρά μια ραβδωτή σπειροειδής δομή, με μία μόνο σπείρα. Ίσως, στο μακρινό παρελθόν, το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου να ήταν ένας ραβδωτός σπειροειδής γαλαξίας, του οποίου το σχήμα αλλοιώθηκε λόγω βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με τον Γαλαξία μας.
Το 1987, σε αυτόν τον μικρό γαλαξία παρατηρήθηκε η πιο λαμπρή έκρηξη supernova εδώ και αιώνες2, η οποία ήταν ορατή με γυμνό μάτι. Ο υπερκαινοφανής SN 1987A, όπως ονομάστηκε, έδωσε την ευκαιρία στους αστροφυσικούς να παρατηρήσουν λεπτομερώς το εκρηκτικό τέλος ενός γιγάντιου άστρου που καταρρέει. Η έκρηξη άφησε πίσω της ένα νεφέλωμα το οποίο διαστέλλεται ταχύτατα. Αν και παρατηρήθηκε το 1987, η έκρηξη στην πραγματικότητα συνέβη περίπου πριν από 168.000 χρόνια.
Παρά το σχετικά μικρό του μέγεθος, το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου περιέχει περιοχές πλούσιες σε σκόνη και αέρια, όπου γεννιούνται νέα άστρα με πολύ μεγάλους ρυθμούς. Η πιο χαρακτηριστική και εντυπωσιακή περιοχή αστρογένεσης είναι το περίφημο «Νεφέλωμα της Ταραντούλας».
Το νεφέλωμα αυτό είναι μια τεράστια μήτρα άστρων, διαμέτρου περίπου 650 ετών φωτός. Είναι με μεγάλη διαφορά η πιο ενεργή και λαμπρή περιοχή αστρογένεσης της γαλαξιακής μας γειτονιάς. Περιέχει εκατοντάδες χιλιάδες άστρα σε διαφορετικές φάσεις της εξέλιξής τους. Μάλιστα, η έκρηξη supernova του ‘87 πραγματοποιήθηκε πολύ κοντά στο Νεφέλωμα της Ταραντούλας.
Στο νεφέλωμα ξεχωρίζει μια εκθαμβωτική περιοχή με πολύ μεγάλη συγκέντρωση άστρων, που ονομάζεται R136. Η περιοχή αυτή περιέχει γιγάντια και πολύ θερμά άστρα και μάλιστα φιλοξενεί το άστρο με τη μεγαλύτερη μάζα που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής: το R136a1. Η μάζα του είναι δύσκολο να εκτιμηθεί με ακρίβεια αλλά υπολογίζεται ότι είναι από 150 μέχρι 300 ηλιακές μάζες.
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb φωτογράφισε ένα τμήμα του Νεφελώματος της Ταραντούλας, αναδεικνύοντας το πυκνό αυτό αστρικό σμήνος. Επίσης, αποκάλυψε χιλιάδες άστρα τα οποία μέχρι πρότινος κρύβονταν μέσα στις εκτάσεις σκόνης του νεφελώματος. Οι κοκκινωπές περιοχές περιέχουν αέρια χαμηλότερης θερμοκρασίας με ενώσεις υδρογόνου και άνθρακα.
Credit: NASA/ESA/CSA
Το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου
Σε απόσταση 200.000 ετών φωτός από εμάς βρίσκεται το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου. Η διάμετρός του, αν συμπεριλάβουμε τα αραιά εξωτερικά του τμήματα, είναι περίπου 19.000 έτη φωτός. Θεωρείται ακανόνιστος νάνος γαλαξίας, αν και, όπως το Μεγάλο Νέφος, εμφανίζει κάποια αμυδρά χαρακτηριστικά σπειροειδούς γαλαξία. Έχει, όμως, παραμορφωθεί έντονα εξαιτίας των βαρυτικών δυνάμεων που δέχεται από το Μεγάλο Νέφος και από τον Γαλαξία μας.
Το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου έχει περίπου 3 δισεκατομμύρια άστρα και φιλοξενεί και αυτό περιοχές αστρογένεσης. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του είναι το ανοιχτό σμήνος NGC 602, ένα σύνολο νεαρών λαμπρών άστρων που βρίσκονται μέσα σε ένα νεφέλωμα. Η ακτινοβολία των άστρων εξωθεί τα αέρια και τη σκόνη του νεφελώματος, με αποτέλεσμα να συσσωρεύεται ύλη περιμετρικά και να πυροδοτείται η γέννηση νέων άστρων. Ένας ακόμα εντυπωσιακός προορισμός στο Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου είναι το σμήνος NGC 346. Περιέχει και αυτό νεογέννητα άστρα, με τα πιο κεντρικά από αυτά να έχουν ηλικίες μικρότερες των 2 εκατομμυρίων ετών.
Φωτογραφία: ESO
Η αξία της παρατήρησής τους και η μοίρα των δύο γαλαξιών
Τα δύο Νέφη του Μαγγελάνου απέχουν μεταξύ τους μόνο 75.000 έτη φωτός και αλληλεπιδρούν βαρυτικά. Μάλιστα έχει παρατηρηθεί μια ροή αερίων από το Μικρό προς το Μεγάλο Νέφος. Αν και τους αποκαλούμε δορυφόρους του δικού μας Γαλαξια, τα Νέφη του Μαγγελάνου δεν ήταν πάντα τόσο κοντά στον Γαλαξία μας και, πιθανότατα, σήμερα βρίσκονται σε πολύ πιο κοντινές αποστάσεις από αυτόν από αυτές που βρίσκονταν για το μεγαλύτερο μέρος της ύπαρξής τους. Αξίζει να σημειωθεί ότι η βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ του Γαλαξία μας και των Νεφών του Μαγγελάνου έχει επηρεάσει το σχήμα τους, αλλά και τα εξωτερικά τμήματα του δικού μας Γαλαξία έχουν επίσης παραμορφωθεί.
Οι παρατηρήσεις των Νεφών του Μαγγελάνου είναι πολύτιμες για την αστροφυσική διότι μας επιτρέπουν να παρατηρούμε δύο ολόκληρους γαλαξίες από κοντινή απόσταση και, έτσι, να βγάζουμε πολύτιμα συμπεράσματα για τη δομή και την εξέλιξη των γαλαξιών. Εξάλλου, φαίνεται να σχηματίστηκαν την ίδια περίοδο με τον δικό μας Γαλαξία, δηλαδή περίπου πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Επίσης, μας επιτρέπουν να μελετούμε από σχετικά κοντινή απόσταση περιοχές έντονης αστρογένεσης.
Στις αρχές του 20ου αιώνα η Αμερικανίδα αστρονόμος Henrietta Swan Leavitt μελέτησε 1.777 μεταβλητούς αστέρες στα Νέφη του Μαγγελάνου, δηλαδή, αστέρες των οποίων η φωτεινότητα μεταβάλλεται περιοδικά. Η Leavitt κατέληξε σε μια πολύτιμη μαθηματική σχέση μεταξύ της πραγματικής φωτεινότητας και της περιόδου των μεταβλητών αστέρων. Η σχέση αυτή είναι ένα από τα σημαντικότερα εργαλεία που έχουμε σήμερα για την εκτίμηση των αποστάσεων των μακρινών άστρων3.
Τα Νέφη του Μαγγελάνου, ο Γαλαξίας μας αλλά και ο γαλαξίας της Ανδρομέδας ανήκουν σε μια ομάδα βαρυτικά συνδεδεμένων γαλαξιών που ονομάζεται Τοπική Ομάδα (Local Group). Στο μακρινό μέλλον οι γαλαξίες της Τοπικής Ομάδας πιθανότατα θα συνενωθούν σε έναν μεγάλο ενιαίο γαλαξία. Μάλιστα, η σύγκρουση με το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου εκτιμάται ότι θα γίνει πριν από τη σύγκρουση με τον γαλαξία της Ανδρομέδας, δηλαδή, περίπου σε 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια, και αναμένεται να πυροδοτήσει μια νέα εποχή αστρογένεσης στον Γαλαξία μας.
Ποιοι είναι οι κοντινότεροι γαλαξίες σε εμάς;
Παρά τη σχετικά μικρή τους απόσταση από τον Γαλαξία μας, τα Νέφη του Μαγγελάνου δεν είναι οι πιο κοντινοί γαλαξίες σε εμάς. Ο Σφαιροειδής Νάνος του Τοξότη, που ανακαλύφθηκε το 1994, είναι ο πιο κοντινός επιβεβαιωμένος γαλαξίας, σε απόσταση 70.000 ετών φωτός από τη Γη. Μάλιστα φαίνεται να έχει περάσει αρκετές φορές μέσα από το γαλαξιακό επίπεδο.
Ένας ακόμα πιο κοντινός γαλαξίας, που παραμένει, όμως, υποθετικός, είναι ο Νάνος του Μεγάλου Κυνός. Ο γαλαξίας αυτός απέχει 25.000 έτη φωτός από εμάς και 42.000 έτη φωτός από το γαλαξιακό κέντρο. Παραμένει όμως άγνωστο εάν αποτελεί απλώς μια περιοχή αυξημένης αστρικής συγκέντρωσης ή αν είναι πράγματι ένας μικρός γαλαξίας ο οποίος διαλύεται μέσα στον δικό μας.
Αρχική εικόνα: Nicolas Martin & Rodrigo Ibata, Observatoire de Strasbourg, 2003
Από τους 270 ταξιδιώτες που ξεκίνησαν για τον περίπλου της Γης, επέστρεψαν μόνο 18. Ο ίδιος ο Μαγγελάνος έχασε τη ζωή του σε μια μάχη στις Φιλιππίνες. Ανάμεσα στους λιγοστούς επιζώντες του μοναδικού πλοίου που κατάφερε να φτάσει στην Ισπανία ήταν ο διανοούμενος Αντόνιο Πιγκαφέτα, ο οποίος κατέγραψε στο ημερολόγιό του τη θέαση των δύο μικρών γαλαξιών. Παρόλο που ήταν ήδη γνωστά στους κατοίκους του νοτίου ημισφαιρίου, τα δύο αντικείμενα αναγνωρίστηκαν παγκοσμίως με την ονομασία Νέφη του Μαγγελάνου και θα μας θυμίζουν για πάντα την επική αυτή αποστολή του περίπλου του πλανήτη μας.
1. Ποια είναι η πραγματική διάμετρος των νεφών του Μαγγελάνου; Στο διαδίκτυο θα βρείτε πολλές και διαφορετικές τιμές για τις διαμέτρους στον γαλαξιών. Αυτό οφείλεται στον τρόπο με τον οποίο προσδιορίζεται η διάμετρος ενός γαλαξία. Οι τιμές που δόθηκαν στο βίντεο είναι αυτές που συμπεριλαμβάνουν και την άλω των γαλαξιών, δηλαδή τα πιο εξωτερικά και αραιά τους τμήματα. Το ορατό τους τμήμα, όμως, το οποίο απεικονίζεται συνήθως στις αστροφωτογραφίες, έχει διάμετρο περίπου 14.000 και 7.000 έτη φωτός αντίστοιχα.
2. Πριν από τον SN 1987A, ο τελευταίος υπερκαινοφανής που ήταν ορατός με γυμνό μάτι ήταν ο υπερκαινοφανής του Κέπλερ, το 1604.
3. Γιατί η γνώση της φωτεινότητας ενός αστέρα μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε την απόστασή του; Συγκρίνοντας την πραγματική φωτεινότητα ενός αστέρα, δηλαδή, την ενέργεια που εκπέμπει από την επιφάνειά του ανά δευτερόλεπτο, με τη φαινομενική του λαμπρότητα στον νυχτερινό ουρανό, μπορούμε να εκτιμήσουμε την απόστασή του.
