29/11/11

Γιατί δεν υπάρχουν πράσινα αστέρια;

Το χρώμα που έχει ένα άστρο εξαρτάται από τη θερμοκρασία του: τα θερμότερα άστρα έχουν χρώμα  μπλε ή λευκό, τα λιγότερο θερμά κίτρινο ή πορτοκαλί και τα ψυχρότερα κόκκινο.
Τι θερμοκρασία έχει ένα άστρο που φαίνεται πράσινο;
Αυτή η ερώτηση δεν έχει νόημα γιατί δεν υπάρχουν πράσινα άστρα!
Στη συνέχεια δίνεται μια εξήγηση στο φαινόμενο αυτό.....
Όταν θερμαίνουμε ένα μέταλλο τότε παρατηρούμε ότι το χρώμα του αλλάζει αρχικά σε κόκκινο, μετά γίνεται πορτοκαλί και στις πολύ υψηλές θερμοκρασίες μπλε – λευκό. Στη συνέχεια λιώνει...
Κάθε σώμα που έχει κάποια θερμοκρασία εκπέμπει φως. Η ποσότητα του φωτός που εκπέμπεται και το μήκος κύματός του, εξαρτάται από την θερμοκρασία του σώματος.
Τα ψυχρά αντικείμενα εκπέμπουν ραδιοκύματα. Τα αντικείμενα που έχουν εξαιρετικά μεγάλες θερμοκρασίες εκπέμπουν υπεριώδες φως ή ακτίνες Χ. Σε ένα πολύ στενό εύρος θερμοκρασιών τα θερμά αντικείμενα εκπέμπουν ορατό φως (με μήκη κύματος από περίπου 300 νανόμετρα μέχρι περίπου 700 νανόμετρα).
Σκεφτείτε για λίγο – αυτό είναι πολύ σημαντικό – τα σώματα δεν εκπέμπουν μόνο ένα μήκος κύματος. Αντίθετα, εκπέμπουν φωτόνια με ένα μεγάλο εύρος μηκών κύματος.
Εάν χρησιμοποιούσατε κάποιο είδος ανιχνευτή που ανιχνεύει τα μήκη κύματος του φωτός (των φωτονίων) που εκπέμπει ένα αντικείμενο και στη συνέχεια σχεδιάζατε τον αριθμό τους συναρτήσει του μήκους κύματος, θα παίρνατε την αποκαλούμενη καμπύλη ακτινοβολίας του μέλανος σώματος.
Πρόκειται για μια κάπως κωδωνοειδή καμπύλη, που σταματάει απότομα στα μικρότερα μήκη κύματος, όπως για παράδειγμα η καμπύλη του σχήματος που ακολουθεί:
 
Ο οριζόντιος άξονας παριστάνει το μήκος κύματος (το χρώμα) – και ένα φάσμα αναφοράς των ορατών χρωμάτων είναι ένθετο στο σχήμα.
Βλέπουμε το χαρακτηριστικό σχήμα της καμπύλης του μέλανος σώματος και παρατηρούμε ότι όσο το αντικείμενο γίνεται θερμότερο το μέγιστό της μετατοπίζεται προς τα αριστερά – σε μικρότερα μήκη κύματος.

Για ένα αντικείμενο με θερμοκρασία 4500 βαθμούς Kelvin η κορυφή της καμπύλης βρίσκεται στο πορτοκαλί χρώμα, με θερμοκρασία 6000 K στο μπλε-πράσινο (η θερμοκρασία του Ήλιου είναι 5700 Κ), και όσο αυξάνει η θερμοκρασία του η κορυφή μετατοπίζεται προς το μπλε ή και μικρότερα μήκη κύματος που δεν μπορούμε να δούμε με τα μάτια μας.
Αλλά για μια στιγμή ... αφού το μέγιστο για τη θερμοκρασία του Ήλιου αντιστοιχεί στο μπλε-πράσινο, τότε γιατί δεν τον βλέπουμε γαλαζοπράσινο;

Αυτό είναι και το βασικό ερώτημα. Και η απάντηση είναι ότι ναι μεν τα περισσότερα φωτόνια είναι γαλαζοπράσινα, εκπέμπει όμως φωτόνια και με άλλα χρώματα.
Παρατηρήστε την καμπύλη που αντιστοιχεί στην θερμοκρασία του Ήλιου – εκπέμπει επίσης φωτόνια με χρώμα βαθύτερου μπλε, όπως και φωτόνια με χρώμα κόκκινο.

Όταν παρατηρούμε τον Ήλιο όλα αυτά τα χρώματα αναμειγνύονται και τα μάτια μας βλέπουν ένα χρώμα – το λευκό. Μερικοί ισχυρίζονται ότι ο Ήλιος είναι κίτρινος ... αλλά αν πράγματι ήταν κίτρινος τότε τα σύννεφα θα φαίνονταν κίτρινα, όπως  και το χιόνι επίσης ή όταν μια ακτίνα φωτός θα περνούσε μέσα από ένα πρίσμα θα αναλυόταν κυρίως στο κίτρινο χρώμα!

Εντάξει όσον αφορά τον Ήλιο, θα πει κάποιος, δεν φαίνεται πράσινος. Ίσως όμως σε ένα άστρο λίγο θερμότερο ή λίγο ψυχρότερο απ’ αυτόν να κυριαρχεί το πράσινο χρώμα.
Κι όμως αυτό δεν συμβαίνει ποτέ. Ένα θερμότερο άστρο θα έχει περισσότερο μπλε και ένα ψυχρότερο περισσότερο κόκκινο χρώμα, αλλά δεν είναι αυτό το θέμα – τα μάτια μας δεν θα το δουν ποτέ πράσινο.

Το πρόβλημα δεν βρίσκεται στα άστρα, αλλά στα μάτια μας.

Στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ανθρώπινου ματιού υπάρχουν τα κύτταρα που ονομάζονται φωτοϋποδοχείς ή φωτοαισθητήρες. Οι φωτοϋποδοχείς περιλαμβάνουν δύο τύπους κυττάρων τα κωνία και τα ραβδία. Τα ραβδία είναι υπεύθυνα για την αντίληψη του αμυδρού φωτός ενώ τα κωνία (ή κωνικά κύτταρα) για την αντίληψη των χρωμάτων. Υπάρχουν τρία είδη κωνικών κυττάρων:
S-κωνία: είναι ευαίσθητα σε φωτόνια μικρού μήκους κύματος και παρουσιάζουν μέγιστη ευαισθησία σε μήκος κύματος περίπου 4.200 Å (420 nm). Είναι ευαίσθητα στο μπλε φως.
Μ-κωνία: είναι ευαίσθητα σε φωτόνια μεσαίου μήκους κύματος και παρουσιάζουν μέγιστη ευαισθησία σε μήκος κύματος περίπου 5.300 Å (530 nm). Είναι ευαίσθητα στο πράσινο φως.
L-κωνία: είναι ευαίσθητα σε φωτόνια μεγάλου μήκους κύματος και παρουσιάζουν μέγιστη ευαισθησία σε μήκος κύματος περίπου 5.600 Å (560 nm). Είναι ευαίσθητα στο κόκκινο φως.
Όταν το φως φτάνει σ’ αυτά η καθεμιά κατηγορία ενεργοποιείται σε διαφορετικό ποσοστό. Αν το χρώμα προέρχεται από μια κόκκινη φράουλα, τότε ενεργοποιούνται τα κόκκινα κωνία, ενώ τα πράσινα μάλλον «αδιαφορούν». Αν προέρχεται από ένα πορτοκάλι τότε ενεργοποιούνται διπλάσιοι κόκκινοι κώνοι σε σχέση με τους πράσινους και καθόλου μπλε. Όταν εγκέφαλος παίρνει τα σήματα από τα τρία είδη κώνων αντιλαμβάνεται ένα αντικείμενο χρώματος πορτοκαλί. Όταν ενεργοποιείται ίσος αριθμός πράσινων κώνων με τους κόκκινους – χωρίς μπλε – τότε ο εγκέφαλος αντιλαμβάνεται το κίτρινο και ούτω καθεξής.

Έτσι ο μόνος τρόπος για να δούμε ένα άστρο πράσινο είναι να εκπέμπει μόνο πράσινο φως.
Όπως φαίνεται στο γράφημα παραπάνω αυτό είναι λίγο πολύ αδύνατο.
Κάθε άστρο που θα εξέπεμπε πράσινο χρώμα θα έστελνε επίσης και αρκετό κόκκινο και μπλε χρώμα, με αποτέλεσμα να φαίνεται λευκό. Και αλλάζοντας τη θερμοκρασία του άστρου αυτό θα φαίνονταν στα μάτια μας πορτοκαλί ή κόκκινο ή μπλε αλλά ποτέ πράσινο.
Δεν υπάρχουν πράσινα άστρα όχι γιατί αυτά δεν εκπέμπουν το πράσινο χρώμα, αλλά γιατί τα μάτια μας είναι έτσι κατασκευασμένα ώστε όταν αυτό αναμιγνύεται με άλλα χρώματα να εξαφανίζεται.

Όμως ..... τον Ιανουάριο του 2006, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble πήρε αυτήν την λεπτομερή εικόνα του αστρικού σμήνους NGC 1846 .

Το σφαιρωτό αυτό σμήνος περιέχει όλα τα γνωστά είδη άστρων με τα συνηθισμένα χρώματα που αναφέραμε παραπάνω, από τα πιο θερμά χρώματος μπλε προς το λευκό, στα ψυχρότερα με χρώμα κίτρινο, πορτοκαλί και τα ψυχρότερα όλων με χρώμα κόκκινο.
Αλλά αν κοιτάξετε προσεκτικά στην προηγούμενη εικόνα θα δείτε κάτι που θα έπρεπε να σας προβληματίσει πολύ: υπάρχει ένα πράσινο αντικείμενο.

 Και ενώ στις φωτογραφίες πολλών αστρικών αντικειμένων χρησιμοποιούνται ψεύτικα χρώματα για να μεγιστοποιείται η αντίθεση και η ορατότητά τους, το παραπάνω πράσινο αντικείμενο δεν ανήκει σ’ αυτές τις περιπτώσεις – είναι πράγματι πράσινο.
Περί τίνος πρόκειται; - αφού ξεκαθαρίσαμε ότι δεν υπάρχουν πράσινα αστέρια.....

Υπάρχουν όμως μάζες αερίων νεφελωμάτων που περιέχουν κυρίως οξυγόνο.
Το πράσινο χρώμα οφείλεται στα άτομα του οξυγόνου που  διεγείρονται από κάποια πηγή που εκπέμπει υπεριώδη ακτινοβολία και στη συνέχεια αποδιεγείρονται εκπέμποντας κυρίως πράσινο φως (μήκος κύματος 558 νανομέτρων). Πρόκειται για το γνωστό φαινόμενο του φθορισμού.

Στην ίδια διαδικασία οφείλεται κυρίως και το Σέλας (Aurora).... Το οξυγόνο της γήινης ατμόσφαιρας απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία που εκπέμπει ο ήλιος επανεκπέμποντας την, στην περιοχή του πράσινου μήκους κύματος.




ή για παράδειγμα το χρώμα του νεφελώματος NGC 7009


Όταν θα βλέπουμε ένα πράσινο αστρικό αντικείμενο στις εικόνες των τηλεσκοπίων θα ξέρουμε ότι αυτό σίγουρα δεν είναι άστρο (εφόσον δεν χρησιμοποιούνται ψευδή χρώματα).
Η ύπαρξη του πράσινου χρώματος θα υποδηλώνει την παρουσία αερίου οξυγόνου στην μεσοαστρική ύλη που υφίσταται το φαινόμενο του φθορισμού.
blogs.discovermagazine.com - scienceblogs.com - wikipedia.org

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...