Όταν κοιτάμε το Ηλιακό Σύστημα, βλέπουμε αντικείμενα όλων των μεγεθών, από μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης μέχρι γιγάντιους πλανήτες και τον Ήλιο. Ένα κοινό χαρακτηριστικό αυτών των αντικειμένων είναι ότι τα μεγάλα αντικείμενα είναι (περισσότερο ή λιγότερο) στρογγυλά και τα μικρά αντικείμενα έχουν ακανόνιστο σχήμα. Μα γιατί?
Η απάντηση στο ερώτημα γιατί τα μεγάλα αντικείμενα είναι στρογγυλά καταλήγει στην επίδραση της βαρύτητας. Η βαρυτική έλξη ενός αντικειμένου κατευθύνεται πάντα προς το κέντρο της μάζας του. Όσο μεγαλύτερο είναι το αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του και τόσο μεγαλύτερη είναι η βαρυτική του έλξη.
Για στερεά αντικείμενα, αυτή η δύναμη αντιτίθεται στη δύναμη του ίδιου του αντικειμένου. Για παράδειγμα, η δύναμη προς τα κάτω που νιώθετε λόγω της βαρύτητας της Γης δεν σας τραβάει προς το κέντρο της Γης. Αυτό συμβαίνει επειδή το έδαφος σας σπρώχνει προς τα πίσω - μια δύναμη πολύ μεγάλη για να σας επιτρέψει να πέσετε μέσα από αυτό.
Ωστόσο, η δύναμη της Γης έχει τα όριά της. Φανταστείτε ένα τεράστιο βουνό, όπως το Έβερεστ, που γίνεται όλο και μεγαλύτερο καθώς οι πλάκες του πλανήτη συγκρούονται μεταξύ τους. Καθώς το Έβερεστ ανεβαίνει όλο και ψηλότερα, το βάρος της αυξάνεται σε τέτοιο βαθμό που αρχίζει να πέφτει. Το πρόσθετο βάρος θα ωθήσει το βουνό κάτω στον μανδύα της Γης, περιορίζοντας το ύψος του.
Εάν η Γη αποτελούνταν εξ ολοκλήρου από ωκεανό, το Έβερεστ θα βυθιζόταν απλώς στο κέντρο της Γης (εκτοπίζοντας όλο το νερό από το οποίο περνάει). Οποιεσδήποτε περιοχές όπου το νερό ήταν εξαιρετικά άφθονο θα βυθιζόταν προς τα κάτω υπό την επίδραση της βαρύτητας της Γης. Οι περιοχές όπου το νερό ήταν εξαιρετικά σπάνιο θα γέμιζαν με νερό που συμπιέζεται από αλλού, καθιστώντας τη φανταστική Γη-ωκεανό έναν απόλυτα σφαιρικό.
Αλλά το θέμα είναι ότι η βαρύτητα είναι στην πραγματικότητα εκπληκτικά αδύναμη. Ένα αντικείμενο πρέπει να είναι πολύ μεγάλο για να μπορέσει να ασκήσει αρκετά ισχυρή βαρυτική έλξη ώστε να υπερνικήσει την αντοχή του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο. Επομένως, μικρά στερεά αντικείμενα (μέτρα ή χιλιόμετρα σε διάμετρο) έχουν πολύ ασθενή βαρυτική έλξη για να αποκτήσουν σφαιρικό σχήμα.
Όταν ένα αντικείμενο γίνει αρκετά μεγάλο ώστε να κερδίσει η βαρύτητα – υπερνικά τη δύναμη του υλικού από το οποίο είναι φτιαγμένο – θα τείνει να τραβήξει όλο το υλικό του αντικειμένου σε σφαιρικό σχήμα. Μέρη του αντικειμένου που είναι πολύ ψηλά θα τραβηχτούν προς τα κάτω, μετατοπίζοντας το υλικό κάτω από αυτά, προκαλώντας την ώθηση μερών που είναι πολύ χαμηλά προς τα έξω.
Όταν επιτευχθεί το σφαιρικό σχήμα, λέμε ότι το αντικείμενο βρίσκεται σε «υδροστατική ισορροπία». Αλλά πόσο ισχυρό πρέπει να είναι το αντικείμενο για να επιτευχθεί υδροστατική ισορροπία; Εξαρτάται από τι είναι φτιαγμένο. Ένα αντικείμενο που αποτελείται μόνο από υγρό νερό μπορεί εύκολα να αντιμετωπίσει αυτό το έργο, αφού στην πραγματικότητα δεν έχει δύναμη - τα μόρια του νερού μετακινούνται εύκολα.
Εν τω μεταξύ, ένα αντικείμενο από καθαρό σίδηρο θα έπρεπε να είναι πολύ πιο μαζικό για να υπερνικήσει η βαρύτητα του την εσωτερική δύναμη του σιδήρου. Στο Ηλιακό Σύστημα, το κατώφλι διάμετρος που απαιτείται για να γίνει σφαιρικό ένα παγωμένο αντικείμενο είναι τουλάχιστον 400 km και για αντικείμενα που αποτελούνται κυρίως από ισχυρότερο υλικό, αυτό το όριο είναι ακόμη μεγαλύτερο. Το φεγγάρι του Κρόνου Μίμας έχει σφαιρικό σχήμα και διάμετρο 396 km. Επί του παρόντος, είναι το μικρότερο αντικείμενο που είναι γνωστό σε εμάς που μπορεί να πληροί αυτά τα κριτήρια.
Όλα όμως γίνονται πιο περίπλοκα αν θυμάστε ότι όλα τα αντικείμενα έχουν την τάση να περιστρέφονται ή να κινούνται στο διάστημα. Εάν ένα αντικείμενο περιστρέφεται, οι τοποθεσίες στον ισημερινό του (το μισό σημείο μεταξύ των δύο πόλων) υφίστανται ελαφρώς μικρότερη βαρυτική έλξη από θέσεις κοντά στους πόλους.
Ως αποτέλεσμα, το τέλεια σφαιρικό σχήμα που θα αναμενόταν στην υδροστατική ισορροπία μετατοπίζεται σε αυτό που είναι γνωστό ως «πεπλατυσμένο σφαιροειδές» - όταν ένα αντικείμενο είναι ευρύτερο στον ισημερινό παρά στους πόλους, ιδιαίτερα, αυτό ισχύει για τη Γη μας. Όσο πιο γρήγορα το αντικείμενο περιστρέφεται στο διάστημα, τόσο πιο δραματικό είναι αυτό το αποτέλεσμα. Ο Κρόνος, ο οποίος είναι λιγότερο πυκνός από το νερό, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του κάθε δέκα και μισή ώρες (σε σύγκριση με τον πιο αργό 24ωρο κύκλο της Γης). Ως αποτέλεσμα, είναι πολύ λιγότερο σφαιρικό από τη Γη. Η ισημερινή διάμετρος του Κρόνου είναι λίγο πάνω από 120 km και η πολική του διάμετρος είναι λίγο πάνω από 500 km. Αυτή είναι μια διαφορά σχεδόν 108 χιλιάδων χιλιομέτρων!
Κάποια αστέρια είναι ακόμα πιο ακραία. Το λαμπερό αστέρι Altair είναι ένα τέτοιο παράξενο. Περιστρέφεται μία φορά κάθε 9 ώρες περίπου. Είναι τόσο γρήγορο που η ισημερινή του διάμετρος είναι 25% μεγαλύτερη από την απόσταση μεταξύ των πόλων!
Με απλά λόγια, ο λόγος που τα μεγάλα αστρονομικά αντικείμενα είναι σφαιρικά (ή σχεδόν σφαιρικά) είναι επειδή είναι αρκετά μαζικά ώστε η βαρυτική τους έλξη να μπορεί να υπερνικήσει την αντοχή του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένα.
Διαβάστε επίσης:
- Ένας νέος τύπος σουπερνόβα ανακαλύφθηκε: είναι ένας συνδυασμός ενός αστέρα που πεθαίνει και του συντρόφου του
- Ούτε αστέρι ούτε πλανήτης: οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν περίεργο καφέ νάνο στον Γαλαξία