Svemir — neke otkrivene tajne
DANA 4. srpnja 1054. godine, Yang Wei Te zagledao se gore u rano jutarnje nebo. Kao službeni astronom kineskog carskog dvora, pomno je promatrao kretanje zvijezda kad mu je iznenada pažnju privukla sjajna zvijezda blizu zviježđa Orion.
Pojavila se “zvijezda gost” — ime koje su drevni Kinezi dali toj rijetkoj pojavi. Nakon što je pokorno o tome izvijestio svog cara, Yang je primijetio da je “zvijezda gost” postala tako sjajna da je nadjačala čak i sjaj Venere i nekoliko tjedana se mogla vidjeti i po danu.
Trebalo je proći devet stotina godina da bi se taj neobičan prizor mogao primjereno objasniti. Sada se vjeruje da je kineski astronom bio očevicem supernove, kataklizmičkih samrtnih grčeva masivne zvijezde. Kako i zašto dolazi do takvog izvanrednog fenomena samo su neke tajne koje astronomija pokušava otkriti. Slijedi objašnjenje koje su astronomi brižljivo sastavili.
Premda zvijezde poput našeg Sunca mogu beskrajno dugo i stabilno živjeti, njihovo formiranje i smrt uzrokuju najspektakularnije prizore na nebu. Znanstvenici vjeruju da životna priča zvijezde počinje u maglici.
Maglica. To je ime koje je dobio međuzvjezdani oblak plina i prašine. Maglice spadaju među najdivnije objekte na noćnom nebu. Jedna koja se vidi na naslovnoj stranici ovog časopisa nazvana je Trifid maglica (ili maglica s tri procjepa). Unutar ove maglice rađaju se nove zvijezde, koje uzrokuju da maglica zrači crvenkasto.
Očito je da se zvijezde u maglici formiraju kondenziranjem difuzne materije u stegnute slojeve plina uslijed gravitacijske sile. Te ogromne kugle plina stabiliziraju se kad dosegnu temperaturu pri kojoj u jezgri oblaka započnu nuklearne reakcije, sprečavajući daljnje stezanje. Tako se rađa zvijezda, često zajedno sa ostalima, s kojima sačinjava zvjezdanu skupinu.
Zvjezdane skupine. Na fotografiji na 8. stranici vidimo malu zvjezdanu skupinu nazvanu Kutija za nakit, za koju se smatra da je formirana samo prije nekoliko milijuna godina. Ime je dobila po slikovitom opisu astronoma Johna Herschela iz 19. stoljeća: “kutijica različito obojenog dragog kamenja”. Poznato je da samo naša galaktika ima preko tisuću sličnih zvjezdanih skupina.
Energija zvijezda. Zvijezda koja se rađa, ili nastaje, stabilizira se kad se u njezinoj unutrašnjosti zapali nuklearna peć. Ona započinje pretvarati vodik u helij fuzionim procesom poput onoga koji se odvija u hidrogenskoj bombi. Masa jedne tipične zvijezde, poput Sunca, može trošiti svoje nuklearno gorivo milijardama godina a da ne iscrpi zalihu.
No, što se događa kad takva zvijezda konačno iscrpi svoje vodikovo gorivo? Dok zvijezda iscrpljuje vodik u središnjim područjima, jezgra se steže, a temperatura se povećava. Istovremeno, vanjski slojevi se šire do divovskih razmjera, povećavajući polumjer zvijezde 50 ili više puta, te ona postaje crveni div.
Crveni divovi. Crveni div je zvijezda s površinskom temperaturom koja je relativno niska; zato i jest crvene boje, a ne bijele ili žute. Ova faza u životu zvijezde je relativno kratka, i završava — kad se iscrpi veći dio zalihe helija — s nebeskim vatrometima. Zvijezda, koja još uvijek sagorijeva helij, odbacuje svoje vanjske slojeve, koji stvaraju planetarnu maglicu, isijavajući zbog energije koju prima od svoje matične zvijezde. Zvijezda se konačno tako jako stegne i postane manje sjajni bijeli patuljak.
Međutim, ako je prvobitna zvijezda dovoljno masivna, konačni ishod jest da sama zvijezda eksplodira. To je supernova.
Supernove. Supernova je eksplozija kojom se završava život zvijezde koja je prvobitno bila mnogo masivnija od Sunca. U prostor se, u žestokim udarnim valovima pri brzinama od preko 10 000 kilometara u sekundi, izbacuju ogromne količine prašine i plina. Intenzivna svjetlost eksplozije je tako sjajna da nadjačava sjaj milijardu sunaca, pojavljujući se na nebu kao blistav dijamant. Energija koja se oslobodi prilikom jedne jedine eksplozije supernove odgovara ukupnoj količini energije koju bi Sunce zračilo tijekom devet milijardi godina.
Danas, devet stotina godina nakon što je Yang promatrao svoju supernovu, astronomi još uvijek mogu vidjeti razbacane ostatke te eksplozije, strukturu nazvanu Rakova maglica. Ali to nije jedini ostatak. U njezinom središtu otkrili su još nešto — sićušan objekt, koji rotira 33 puta u sekundi, nazvan pulsar.
Pulsari i neutronske zvijezde. Smatra se da je pulsar supergusto, rotirajuće materijalno jezgro koje je preostalo nakon supernove eksplozije zvijezde s masom do tri puta većom od mase Sunca. Budući da im je promjer manji od 30 kilometara, rijetko se mogu otkriti pomoću optičkih teleskopa. Ali ih zato mogu otkriti radioteleskopi, koji otkrivaju radiosignale koje stvara njihova brza rotacija. Snop radiovalova rotira sa zvijezdom, poput snopa svjetionika, javljajući se promatraču kao impuls, i odatle ime pulsar. Pulsari se također nazivaju neutronske zvijezde jer se sastoje uglavnom od čvrsto zbijenih neutrona. To objašnjava njihovu nevjerojatnu gustoću — preko sto milijuna tona na kubični centimetar.
No, što bi se dogodilo ako bi neka doista masivna zvijezda prošla fazu supernove? Prema proračunima astronoma, jezgra bi mogla nastaviti svoje urušavanje u sebe izvan djelovanja neutronske zvijezde. Teoretski, gravitacijska sila koja steže jezgru bila bi tako jaka da bi imala za posljedicu takozvanu crnu rupu.
Crne rupe. Kaže se da su nalik divovskim kozmičkim vrtlozima iz kojih ne može ništa pobjeći. Unutrašnji gravitacijski utjecaj toliko je jak da i svjetlost i materija ako im se suviše približe bivaju neumoljivo usisani.
Nikada dosada niti jedna crna rupa nije bila izravno promatrana — po definiciji je to nemoguće — premda se fizičari nadaju da će dokazati njihovo postojanje utjecajem koji vrše na susjedne objekte. Da bi se otkrila ova neobična tajna možda će biti potrebne nove tehnike promatranja.
Tajne galaktika
Galaktika je kozmička struktura koju sačinjavaju milijarde zvijezda. Godine 1920. otkriveno je da Sunce nije središte naše galaktike, kao što se to ranije pretpostavljalo. Nedugo zatim, snažni teleskopi su otkrili mnoštvo drugih galaktika pa je čovjek počeo dobivati predodžbu o neizmjernosti svemira.
Magličasta tapiserija koju zovemo Mliječni put zaista je rubni pogled na našu galaktiku. Kad bismo je mogli vidjeti izdaleka, više bi sličila divovskom vatrometnom kotaču. Njezin oblik je uspoređen sa dva pečena jaja na oko međusobno slijepljena donjim dijelom ali, naravno, daleko većeg razmjera. Putujući brzinom svjetlosti, trebalo bi nam 100 000 godina da pređemo našu galaktiku. Suncu, koje je smješteno prema vanjskom rubu galaktike, treba 200 milijuna godina za jedan obilazak oko središta galaktike
Galaktike, poput zvijezda, još uvijek sadrže mnoge tajne koje bude zanimanje znanstvenih krugova.
Kvazari. U 1960-im uhvaćeni su jaki radiovalovi od objekata koji se nalaze daleko, daleko izvan naše mjesne grupe galaktika. Nazvani su kvazarima — kratica za “kvazizvjezdani radioizvori” — zbog svoje sličnosti sa zvijezdama. No, astronome je zbunila ogromna energija koju su kvazari emitirali. Jedan jako svjetleći kvazar je oko deset tisuća puta svjetliji od Mliječnog puta, a najudaljeniji koji su otkriveni udaljeni su više od deset milijardi svjetlosnih godina.
Nakon dva desetljeća intenzivnog proučavanja, astronomi su došli do zaključka da su ti udaljeni kvazari vrlo aktivne jezgre vanjskih galaktika. Ali, što se događa u jezgri tih galaktika da proizvode takvu silnu energiju? Neki znanstvenici smatraju da se energija oslobađa uslijed gravitacijskih procesa a ne nuklearnom fuzijom kao u zvijezdama. Najnovija teorija povezuje kvazare s divovskim crnim rupama. Je li to točno ili ne, do danas ostaje neizvjesno.
Kvazari i crne rupe su samo dvije od zagonetki koje bi još trebalo riješiti. Zapravo, neke tajne svemira možda će zauvijek ostati izvan naše sposobnosti shvaćanja. Ipak, one koje su otkrivene mogu nas poučiti nekim važnim istinama, istinama koje sežu daleko izvan područja astronomije.
[Slika na stranici 7]
Spiralna galaksija M83
[Zahvala]
Fotografija: D. F. Malin, ljubaznošću Anglo-Australian Telescope Board
[Slike na stranici 8]
“Kutija za nakit”
Otvorena skupina zvijezda, Plejade u Taurusu, M45
[Zahvala]
Fotografija: D. F. Malin, ljubaznošću Anglo-Australian Telescope Board
[Slike na stranici 8]
Orionova maglica s popratnom slikom koja prikazuje maglicu Konjska glava
[Zahvala]
Fotografija: D. F. Malin, ljubaznošću Anglo-Australian Telescope Board