Οι αστερισμοί είναι ένα οικείο θέαμα σε έναν ανέφελο ουρανό. Σχεδόν όλοι οι αρχαίοι πολιτισμοί έχουν δώσει ονόματα στα τυχαία μοτίβα που σχηματίζονται από τις θέσεις των αστεριών στον ουράνιο θόλο, με βάσει παραδόσεις και μυθολογίες, καθώς τα μοτίβα αυτά θυμίζουν ζώα, μυθικά πρόσωπα και αντικείμενα. Από αυτούς, ο αστερισμός του Ωρίωνα, ίσως ο πιο εντυπωσιακός και χαρακτηριστικός αστερισμός του ουρανού, έχει πάρει το όνομά του από τους αρχαίους Έλληνες προς τιμήν του κυνηγού Ωρίωνα. Ο Ωρίωνας είναι εύκολα ορατός τον χειμώνα στο βόρειο ημισφαίριο και περιέχει μερικούς από τους λαμπρότερους αστέρες, όπως ο Ρίγκελ και ο Μπετελγκέζ, ένας μπλε και ένας ερυθρός υπεργίγαντας αντιστοίχως. Και οι δυο είναι εύκολα ορατοί με γυμνό μάτι και βρίσκονται στα δυο άκρα του αστερισμού.
Για όσους ζουν σε συγκεκριμένες περιοχές της κεντρικής Ασίας, του Μεξικό, και της νότιας Ευρώπης (της Ελλάδας συμπεριλαμβανομένης), ο γνώριμος αστερισμός του Ωρίωνα θα μεταβληθεί ελαφρώς για ελάχιστες στιγμές λόγω μιας ουράνιας σύμπτωσης. Στις 11 Δεκεμβρίου 2023, στις 03:17 ώρα Ελλάδος, κατά την κίνησή του γύρω από τον Ήλιο, ο αστεροειδής 319 Λεόνα θα περάσει «μπροστά»από τον Μπετελγκέζ, σκοτεινιάζοντας ή ακόμα και εξαφανίζοντάς τον για λίγα δευτερόλεπτα. Οι αστρονόμοι προετοιμάζονται εδώ και μήνες για την παρατήρηση του γεγονότος. Γιατί όμως έχει σημασία;
Αποκρύψεις, επιπροσθήσεις και εκλείψεις
Για έναν παρατηρητή στη Γη ο ουρανός είναι μια δισδιάστατη σφαιρική επιφάνεια, η ουράνια σφαίρα. Παρόλο που τα αστέρια ενός αστερισμού βρίσκονται σε διάφορες αποστάσεις από τη Γη, αυτά προβάλλονται πάνω στην ουράνια σφαίρα, δίνοντας την εντύπωση συγκεκριμένων σχημάτων. Οι πλανήτες, που βρίσκονται πολύ κοντύτερα στη Γη από ό,τι τα αστέρια προβάλλονται και αυτοί πάνω στην ουράνια σφαίρα και, καθώς περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο, φαίνονται σαν να «ταξιδεύουν» ανάμεσα στους αστερισμούς. Το ίδιο συμβαίνει και με τα μικρότερα σώματα του ηλιακού μας συστήματος τους αστεροειδείς, οι οποίοι είναι μικρά και σκοτεινά αντικείμενα και φαίνονται μόνο με τη βοήθεια τηλεσκοπίων. Σε αυτόν τον σε διαρκή κίνηση κόσμο συμβαίνει συχνά κάποια από αυτά τα σώματα να «περνούν» μπροστά από άλλα πιο μακρινά, είτε αυτά είναι ο Ήλιος, οι πλανήτες ή τα μακρινότερα αστέρια.
Το φαινόμενο κατά το οποίο ένα σώμα περνά μπροστά από ένα άλλο, σε σχέση με κάποιον παρατηρητή που βρίσκεται στη Γη, ονομάζεται απόκρυψη ή επιπρόσθηση (occultation).Ανάλογα με το σχετικό φαινόμενο μέγεθος (έκταση) των δυο σωμάτων, εμφανίζονται διαφορετικές, εξίσου ενδιαφέρουσες, ειδικές περιπτώσεις. Για παράδειγμα, όταν ένα μικρό, σχετικά, σώμα, όπως ο πλανήτης Ερμής, περνά μπροστά από ένα εκτεταμένο ουράνιο σώμα, όπως ο Ήλιος, κάνουμε λόγο για διάβαση. Στις περιπτώσεις που έχουμε το σχηματισμό σκιάς πάνω στη Γη, όπως συμβαίνει για παράδειγμα όταν η Σελήνη μπαίνει μπροστά στον Ήλιο ή ο πλανήτης μας ρίχνει τη σκιά του στη Σελήνη, το φαινόμενο ονομάζεται έκλειψη. Μια έκλειψη μπορεί να είναι ολική ή μερική, δηλαδή να αποκρύπτεται μόνο ένα τμήμα του σώματος που βρίσκεται στο υπόβαθρο. Πολύ συχνά έχουμε αποκρύψεις αστέρων η πλανητών από τη Σελήνη, καθώς η τελευταία διασχίζει τον ουράνιο θόλο ενώ άλλο ένα συχνό φαινόμενο είναι οι αποκρύψεις αστέρων από αστεροειδείς. Οι αποκρύψεις μας δίνουν τη δυνατότητα να μελετήσουμε με έμμεσο τρόπο τις γεωμετρικές ιδιότητες των αστεροειδών, των οποίων η άμεση παρατήρηση με τηλεσκόπια είναι ιδιαίτερα δύσκολη λόγω του πολύ μικρού τους μεγέθους.
Γνωρίζοντας ήδη τις τροχιές μεγάλου αριθμού αστεροειδών είμαστε σε θέση να προβλέψουμε πότε θα συμβούν αποκρύψεις αστεριών. Μια τέτοια περίπτωση είναι και αυτή του αστεροειδή 319 Λεόνα, για την οποία η επιστημονική κοινότητα προετοιμάζεται εδώ και καιρό. Μάλιστα, τέτοια γεγονότα είναι ιδανικά για συνεργασίες μεταξύ επαγγελματιών και ερασιτεχνών αστρονόμων, καθώς λόγω της λαμπρότητας του Μπετελγκέζ το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί με λεπτομέρεια σχετικά εύκολα, χωρίς να απαιτούνται μεγάλα τηλεσκόπια.
Κατά τη διάρκεια της απόκρυψης, το φαινόμενο μέγεθος (φωτεινότητα) του αστεριού θα μειώνεται σταδιακά μέχρι μια ελάχιστη τιμή και στη συνέχεια θα ανακάμψει. Από τον τρόπο που θα εξελιχθεί αυτή η μείωση μπορούμε να βγάλουμε χρήσιμα συμπεράσματα τόσο για τον αστέρα όσο και για τον αστεροειδή. Η μείωση της φωτεινότητας κατά την απόκρυψη μπορεί να καταγραφεί σχετικά εύκολα χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο και μια ψηφιακή κάμερα. Καθώς το φαινόμενο θα κρατήσει μερικά δευτερόλεπτα, απαιτείται η πολύ γρήγορη λήψη εικόνων. Κατόπιν ψηφιακής επεξεργασίας των εικόνων μπορεί να μετρηθεί η φωτεινότητα του αστέρα σε κάθε έκθεση, έτσι ώστε να κατασκευαστεί ένα διάγραμμα, που ονομάζεται καμπύλη φωτός. Η τεχνική ονομάζεται φωτομετρία, επειδή μετράμε ουσιαστικά το φως που φτάνει σε εμάς από ένα ουράνιο σώμα.Η φωτομετρία είναι ένας από τους κύριους τρόπους μελέτης των μεταβλητών αστεριών, δηλαδή των αστεριών ή ομάδων αστεριών των οποίων η φωτεινότητα μεταβάλλεται, και έχει οδηγήσει στην ανακάλυψη χιλιάδων εξωπλανητών, δηλαδή πλανητών που περιστρέφονται γύρω από άλλα άστρα, προκαλώντας και αυτοί με τη σειρά τους αποκρύψεις.
Τι μαθαίνουμε από τις αποκρύψεις
Η σημασία των αποκρύψεων στην αστροφυσική φαίνεται και από τις ίδιες τις γνώσεις που έχουμε για τον αστεροειδή 319 Λεόνα. Μέχρι πρόσφατα γνωρίζαμε ότι το σώμα είχε μια ακτίνα περίπου εξήντα χιλιομέτρων, χωρίς ωστόσο να γνωρίζουμε το σχήμα του. Τον περασμένο Σεπτέμβριο όμως, οι αστρονόμοι κατάφεραν να παρατηρήσουν άλλες δυο αποκρύψεις που προκάλεσε ο αστεροειδής, αυτή τη φορά σε πολύ αμυδρότερα αστέρια. Με την πρώτη απόκρυψη έγινε γνωστό ότι το σχήμα του είναι ελαφρώς ελλειπτικό. Στη συνέχεια, με τα δεδομένα της δεύτερης απόκρυψης προσδιορίστηκαν οι διαστάσεις του, περίπου ογδόντα χιλιόμετρα κατά μήκος του μεγάλου άξονα και πενήντα χιλιόμετρα κατά μήκος του μικρού. Με το μοντέλο που κατασκευάστηκε, οι αστρονόμοι μπορούν να προβλέψουν περίπου το φαινόμενο σχήμα του 319 Λεόνα κατά τη διάρκεια της απόκρυψης.
Με βάση το προσδιορισμένο μέγεθος του 319 Λεόνα αναμένεται ότι αυτός θα μπορεί να αποκρύψει σχεδόν ολόκληρο τον αστέρα για μερικά δευτερόλεπτα. Ωστόσο, δεν είναι βέβαιο αν λόγω της εκτεταμένης ατμόσφαιρας του Μπετελγκέζ η έκλειψη θα είναι ολική. Η μελέτη της απόκρυψης με διαφορετικά φίλτρα, όπως για παράδειγμα στο ερυθρό, το μπλε ή το πράσινο τμήμα του ορατού φωτός έχει μεγάλη σημασία καθώς σε διαφορετικά μήκη κύματος μια αστρική ατμόσφαιρα μπορεί να έχει διαφορετική έκταση, αναλόγως με τις ιδιότητες του αστεριού.
Ο ίδιος ο Μπετελγκέζ είναι ένας πολύ ενδιαφέρων αστέρας. Βρίσκεται σε απόσταση πεντακοσίων πενήντα ετών φωτός και είναι εφτακόσιες εξήντα φορές μεγαλύτερος από τον Ήλιο. Είναι ο δέκατος λαμπρότερος αστέρας του ουρανού και είναι ένας ερυθρός γίγαντας, δηλαδή ένας αστέρας που βρίσκεται κοντά στο τέλος της ζωής του. Σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε, μέσα στα επόμενα εκατό χιλιάδες χρόνια είναι πολύ πιθανό να εκραγεί σαν υπερκαινοφανής, ένα θέαμα που, λόγω της εγγύτητάς του, πρόκειται να είναι από τα πιο εντυπωσιακά του νυχτερινού ουρανού. Πρόσφατα είχε απασχολήσει την επιστημονική κοινότητα η δραματική μείωση της λαμπρότητάς του, η οποία διήρκεσε μερικούς μήνες. Από πολλούς υποστηριζόταν ότι αυτή η μείωση μπορεί να είναι ένας προπομπός της έκρηξης του αστέρα, ωστόσο η λαμπρότητα του αστεριού τελικά αποκαταστάθηκε. Σήμερα γνωρίζουμε ότι στην επιφάνεια του Μπετελγκέζ καταλήγουν τεράστια ανοδικά ρεύματα από το εσωτερικό του, με έκταση συγκρίσιμη με την ακτίνα του αστεριού (τα αντίστοιχα ανοδικά ρεύματα που παρατηρούνται σε ένα αστέρι σαν τον Ήλιο έχουν μέγεθος μόλις δυο χιλιοστά της ακτίνας του). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα η επιφάνεια του Μπετελγκέζ να παρουσιάζει τεράστιες θερμές περιοχές, οι οποίες εμφανίζονται και εξαφανίζονται μεταβάλλοντας συχνά δραστικά τη λαμπρότητά του. Καθώς ο αστεροειδής θα διασχίζει το δίσκο του αστέρα θα αποκρύπτει περιοχές διαφορετικής λαμπρότητας, επομένως υποστηρίζεται ότι η μεταβολή της φωτεινότητάς του κατά την απόκρυψη θα βοηθήσει τους επιστήμονες να «χαρτογραφήσουν» αυτά τα ανοδικά ρεύματα
Παίζοντας με έναν αστεροειδή και έναν ερυθρό γίγαντα
Ο μη κερδοσκοπικός οργανισμός The Virtual Telescope Project ετοίμασε ένα βίντεο στο οποίο δείχνει πώς θα φαίνεται στον ουρανό η απόκρυψη του Μπετελγκέζ από τον αστεροειδή 319 Λεόνα. (https://www.youtube.com/watch?v=tac59aq8jsQ).
Γενικά, γνωρίζοντας τη γεωμετρία του φαινομένου, και τους πιθανούς παράγοντες που υπεισέρχονται μπορούμε να κατασκευάσουμε μοντέλα και να προβλέψουμε τον τρόπο με τον οποίο θα μεταβληθεί η λαμπρότητα του αστεριού. Το πανεπιστήμιο της Γρανάδας έχει αναπτύξει έναν τέτοιο προσομοιωτή έκλειψης με τον οποίο μπορεί κανείς να «δει» το φαινόμενο χρησιμοποιώντας διαφορετικούς συνδυασμούς παραμέτρων, όπως τη φαινόμενη διάμετρο του Μπετελγκέζ, το μέγεθος του αστεροειδή, την απόσταση του παρατηρητή από την κύρια διαδρομή της «σκιάς» του αστεροειδή πάνω στη Γη, καθώς και την αμαύρωση χείλους (limb darkening) του αστέρα. Η τελευταία σχετίζεται με το πώς μεταβάλλεται η διαφάνεια της ατμόσφαιρας του αστεριού καθώς απομακρυνόμαστε από την επιφάνειά του, εξαρτάται από τις ιδιότητες του αερίου της ατμόσφαιρας (θερμοκρασία, πίεση, κ.λπ.)και έχει ως αποτέλεσμα ο δίσκος του αστέρα να φαίνεται σκοτεινότερος προς το χείλος.
Ο προσομοιωτής μπορεί να βρεθεί στον ακόλουθο σύνδεσμο:
https://starblink.org/occult_simulator_en
Πηγές
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/asteroid-will-cover-betelgeuse-may-reveal-its-visible-surface/
https://earthsky.org/space/betelgeuse-will-dim-disappear-asteroid-leona-dec-11-12-2023/
