Izarren bizitzaren puzzlea

Gizateriak betidanik ikusi ditu gaur egun guk ere zeruan ikusten ditugun izar gehienak. Har dezagun Vega, adibidez, zeruan ikus daitekeen izarrik disdiratsuena. Greziar mitologiaren arabera, Lyra konstelazioaren parte zen izar hau: kondairaren arabera, Orfeo olerkari eta musikaria bere harparekin gizakiak eta animaliak sorgintzeko gai zen. Japonian, aldiz, Orihime printzesa pertsonifikatzen zuen Vegak, Amanogawa errekak (Esne Bideak) bere maitale zen Hikoboshigandik (Altair izarra) betiko bereizten zuela. 

Kondairak eta ipuinak aparte, izarrak estatiko bezala hautematen ditugu, izan ere, gure bizitza tartea haiena baino askoz ere motzagoa da. Hala ere, izarrak gu bezala noizbait jaio, heldu eta hil egiten dira. Izarren sorrera eta eboluzioa nahiko ongi ulertzen du gaur egungo astrofisikak, inoiz izar bat heldutzen ikusi ez duen arren… eta nik galdetzen dut; nola demontre da posible estatikotasunetik eboluzioa ulertzea? Nola dakigu izar hau beste hori baino eboluzionatuagoa dagoen, guretzat izar hori greziarren garaitik nabarmen aldatu ez den arren?

Galdera horren erantzuna ehundaka pieza dituen puzzle bat da. Pasa den asteko artikuluan jada izarren koloreari (edo tenperaturari) buruz hitz egin genuen, eta gainetik azaldu genuen nola izarrek elementu arinak elkartzen dituzten elementu pisutsuagoak sortzeko, forjarien gisa. Gaurkoan, izarren egitura eta eboluzioa sortzen duen puzzle konplikatu hori muntatzen jarraituko dugu!

Argia eta tenperatura

Analogia honen bidez planteatu zidan galdera bera behin irakasle batek: kapaza izango litzateke estralurtar bat, egun bakarra Lurrean igarota gizakion eboluzioa ulertzeko?

Gizakiotan neurtzen errazak, edo berehalakoak, diren ezaugarriak neurtzen saiatuko zen agian: altuera, mugitzen garen abiadura tipikoa, aurpegian ditugun zimurrak… Bere planetara bueltatzean, jasotako datuak analizatu eta interpretatu beharko lituzke bere kideekin. Altuera eta zimurren arteko erlazioa grafika batean adieraztean, 1. irudian ikusten den bezalako patroi bat topatuko luke. Guk badakigu erlazio horren noranzkoa, ikusi ditugulako gizakiak zahartzen: badakigu txikiak eta zimurrik ez daukaten gizakiak gazteak direla (edo gutxi eboluzionatuak, izarren terminoetan hitz eginez) eta zimur asko dituztenak, aldiz, zaharrak. Estralurtarrek ordea, patroi hori ikusi arren ez dakite erlazioaren noranzkoa zein den, izan ere, gizaki baten adina ez da zuzenean neurtzen den behagarria. Horretarako, estralurtarrak modelo bat beharko du: datu horiek azaltzeko gai den, eta gizakien barnean gertatzen diren prozesu biologikoak kontuan hartzen dituen objektu matematikoa.

1. Irudia. Irudia. Gizakion altuera eta aurpegian ditugun zimur kopuruaren arteko erlazioa ikertzean bezala, izarren argitasuna eta tenperaturaren arteko erlazioa ikertzean ere patroi zehatzak agertzen dira. Irudian agertzen de Izar-kumulu globularra Messier 15 da.

Izarrei buruz ari garenean, bi dira neurtzen errazen diren ezaugarriak: tenperatura (T) eta argitasuna (L). Tenperatura hori, izarraren gainazalari dagokio eta aurreko artikuluan ikusi genuen bezala, kolorearekin dago estu-estu erlazionatuta: izar oso beroak urdinak dira, eta hotzagoak direnak, aldiz, laranja edo gorrixkagoak. Argitasuna, bestalde, izarrak uneoro igortzen duen energia (argia) da eta izarraren barruan gertatzen den forjatze prozesuaren ondorio zuzena da. Bi kantitate hauek neurtuta eta grafiko batean adierazita, badugu izarren eboluzioa aztertzeko puzzlearen gure lehenengo pieza: Hertzprung-Russel (HR) diagrama . 1. Irudian agertzen den HR diagarama Galaxian aurki ditzakegun izarrik zaharrenei dagokiena da, Izar-Kumulu Globularrena, alegia. Puntu bakoitza kumulua osatzen duen izar bat da, eta izar guztiak batera adierazita, grafikak patroi argia erakusten du. Patroi horren noranzkoa eta zergatia ulertzeko gai bagara, izarren eboluzioa ere ulertzeko gai izango gara. Baina ez gaitezen aurreratu. 

Izar mintegiak

2. Irudia. Izarrak sortzen diren tokia. Hodei erraldoi hauen zati batek kolapsatzen duenean, gas hori berotu eta konpaktatuz, proto-izar bat sortuz. Irudia hemen aurki dezakezu.

Horretan sakontzen hasi baino lehen, izarren jaiotzari buruz hitz egin behar dugu. Izarrak taldeka sortzen dira gas eta hautsez osaturiko hodei erraldoietan (2. irudian ikusten den halako batean). Hodei horiek hidrogenoz eta helioz eratuta daude batik bat, eta oso ehuneko txikian (baina izugarrizko garrantzian!) beste elementu guztiez, hala nola burdina, kaltzioa, magnesioa, europioa... Grabitateak, noizbait, hodei honen parterik dentsoenak kolapsatzera bultzatzen ditu. Kolapso horretan, grabitatearen indarrak hodeia osatzen duten atomoak azeleratzen ditu eta horrela, horien abiadura handituz joaten da gutxinaka-gutxinaka. Partikula hauek geroz eta gehiagotan hasten dira elkarren artean talka egiten, izan ere, geroz eta dentsoagoa den gas batean bizi dira. Talka hauetan, energiaren parte bat energia termiko bilakatzen da, eta horrela, hasieran 10 edo 20 Kelvinetan (-263°Ctan) zegoen gas lauso hori, miloika gradutan dagoen nukleo dentsoa bilakatzen da; proto-izar bat sortu da.

Gizakiak ez bezala, izar guztiak ez dira masa berdinarekin jaiotzen. Izarren jaiotze-masaren arabera, hiru taldetan banatzen ohi dira:

• 0.1M_☉<M<2M_☉: Masa txikiko izarrak, nahiko “hotzak” eta argitasun txikikoak. Gure Eguzkia talde honetan kokatzen da.

• 2M_☉<M<8M_☉: Masa ertaineko izarrak, gure Eguzkia baino bi eta zortzi aldiz handiagoak diren izarrak.

• 8M_☉<M<100M_☉: Masa handiko izarrak, izugarri beroak eta oso argitasun handikoak.

Hemen, M_☉ ikurrak Eguzkiaren masa adierazten du (adibidez, 0.5M_☉ dituen izar batek, eguzkiaren masaren erdia baino ez du, 8M_☉ eguzkiak baino 8 aldiz masa handiagoa etab.). Halako hodei batean momentu berean jaio diren izarrek ezaugarri komunak dituzte, hala nola adina, konposizioa… Masa, ordea, ez da proportzionalki banatzen: jaio diren 100 izarretatik, 94 inguru masa txikikoak izango dira, 5 masa ertainekoak eta bakarra, masa handikoa. Izarrek jaiotze masaren arabera duten distribuzio asimetriko horri, Hasierako Masa Funtzioa deritzo, gure gaurko puzzlearen bigarren pieza.

Izarren bizi-itxaropen bidegabekoa

3. Irudia.  Unibertsoan aurki ditzakegun izar mota ezberdinak. OBAFGKM sailkapenak izarrak haien espektroaren arabera sailkatzen ditu, beste egun baterako kontua. Eguzkia G motako izarra da. Irudia hemen aurki dezakezu.

Gizakiok, borobiltzearren, 80 urte inguruko bizi-itxaropena dugu. Batzuk gazteago eta gutxi batzuk apur bat beranduago hilko gara, baina ez da sekula 2000 urte bizi den gizakirik egongo. Izarretan, aldiz, eboluzio prozesua jaiotzean duten masak zeharo determinatzen du, baita bizi-itxaropena ere: Eguzkiak, adibidez, 10 giga urteko (10 mila milioi urte, 10.000.000.000 urte) bizi itxaropena dauka. Eguzkiak baino 10 aldiz masa txikiagoa duen izar batek (0.1M_☉), ordea, 3.000 giga urtekoa eta Eguzkia baino 10 aldiz masiboagoa dena (10M_☉), 30 milioi urtekoa “baino ez”. Agian imajinatzen errazagoak diren zenbakiak jar ditzakegu: Eguzkiak urte bateko bizi-itxaropena balu, masa baxuko izarra 300 urte biziko litzateke, eta masa altukoa, 24 ordu baino ez!. 

Izarren barne prozesuak aztertzen ditugunean argi geratuko da desoreka erraldoi honen arrazoia. Bitartean, azalpen intuitibo honen bidez ulertzen saia gaitezke: Izarrek, gure forjari kosmikoek, sortu zituen hidrogenoa eta helioa erregai gisa erabiltzen dute, fusio nuklearraren bidez elementu pisutsuagoak sortzeko. Fusio prozesu hori mantsoa da masa txikia duten izarretan baina izar masiboetan prozesua izugarri bortitza da, izarrak erregaia izugarri azkar agortzen duelarik. Izarren hasierako masen araberako bizi-iraupen zeharo desberdin hau ere, izar populazioei buruz egiten dugun edozein interpretazio egiteko orduan kontuan izan beharreko funtsezko pieza da.

Puzzlea osatzera animatzen?

Baditugu izarren eboluzioaren puzzlea osatzen duten piezarik garrantzitsuenak: 

• Izarren tenperatura eta argitasuna neurtuz, hauek patroi zehatz batzuk erakusten dizkigute. 

• Izarrak, gizakiak ez bezala, oso masa ezberdinekin jaiotzen dira: izar belaunaldi bakoitzean izar gehienak masa txikikoak dira, masa handiko izarrak oso urriak direlarik.

• Gainera, masa handiko izar hauek “berehala” hiltzen dira, hainbat milioi urtetan, eta masa txikiko izarrak unibertsoak gaur egun duen adina baina askoz ere luzeago bizi daitezke.

Kontziente naiz pasa den asteko artikuluan esan genuela gaurkoan HR diagramaren azalpen konpleto bat emango genuela eta nik hemen loturarik gabeko pistak baino ez ditudala bota. Baina non geratzen da grazia den-dena azalduta datorrenean? Horregatik, irakurlearen esku uztea erabaki dut puzzlearen muntaia, gutxienez hemendik aste batzuk barru arte. Hona hemen botatzen dizudan galdera: 1. irudiko HR diagraman agertzen diren izarrak elkarrekin, momentu berean eta hodei molekular berdinetik jaio badira, zergatik ez daude denak diagramaren puntu berdinean? Zergatik dira batzuk besteak baino beroagoak, edo batzuk besteak baino argiagoak? (Pista bat emango dizut: Kumulu Globularrak oso objektu zaharrak dira, 10 giga-urtekoak gutxi gora behera). Has dadila puzzlearen muntaia, piezak mahai gainean dituzu eta!

Erreferentziak

1. https://esahubble.org/wordbank/globular-cluster/

2. https://science.nasa.gov/missions/hubble/a-stormy-stellar-nursery/

3. https://supernova.eso.org/germany/exhibition/images/0418_sp_class-1920/