Supernovy, kvazary, neutrónové hviezdy a pulzary

Supernovy, kvazary, neutrónové hviezdy a pulzary
Supernovy
Ked sa rodí neutrónová hviezda, dochádza k obrovskému gravitacnému kolapsu.
Teplota v zmrštujúcom sa jadre prudko stúpa (na niekolko miliárd až bilión stupnov
kelvinov), tlak dosahuje úžasné hodnoty - niekolko miliónov ton na cm2. Za takýchto
podmienok sú degenerované jadrá hmoty tak natlacené vedla seba, že centrálna
oblast hviezdy sa už nemôže dalej zmrštovat a hviezda v niektorých prípadoch
vybuchuje - vzniká supernova. Ak sa výbuch z nejakého dôvodu nepodarí, v prípade
hmotnejších hviezd gravitacný kolaps pokracuje a vzniká cierna diera. Supernova žiari
intenzitou ako celá galaxia. Pri výbuchu hviezda odhadzuje prevažnú cast svojej
hmoty v podobe expandujúcej obálky, z jadra spravidla vznikne neutrónová hviezda.
Jasnost supernovy vzrastá v prvých dnoch po výbuchu, ked vyvrhnutá obálka
zväcšuje rozpínaním svoju plochu a vyžaruje nou obrovské množstvo energie.
Pokracovaním rozpínaním obálka hviezdy chladne a zmenšuje sa jej hrúbka. Jasnost
supernovy klesá, až sa supernova stratí z dohladu. Expandujúce obálky blízkych
supernov možno pozorovat ešte mnoho sto rokov po výbuchu v podobe hmlovín.
Najznámejšia supernova vybuchla v roku 1054. Jej jasnost bola taká obrovská, že ju
bolo vidiet za bieleho dna celý mesiac po výbuchu. Po tejto supernove zostala Krabia
hmlovina, ktorá sa v súcasnosti rozpína rýchlostou 1100 km/s. Z cias výbuchu tejto
supernovy sa zachovali aj mince s motívom jasne žiariacej hviezdy, pozorovanej za
jasného dna.
Kvazary
Kvazary (skratka kvázistelárnych rádiových zdrojov - "rádiohviezdné" ) sú objekty,
ktoré vypadajú ako hviezdy a súcasne žiaria na rádiových vlnách. Prvé kvazary, ktoré
rádioastronómovia objavili, boli velmi vzdialené objekty, stovky millónov až miliardy
svetelných rokov. Najprv sa pôvodne usudzovalo, že sa jedná o velmi vzdialené
galaxie. Lenže sa zistilo, že ich optické a rádiové žiarenie sa s casom mení tak rýchle,
že priemer týchto objektov musí byt okolo rozmeru našej slnecnej sústavy. Tým
vznikol problém kvazarovej energetiky. Kvazar, objekt s rozmerom okolo 10 na 9 km
má svietivost až 1000 x väcšiu ako galaxia s priemerom niekolko desiatkov tisíc
svetelných rokov! Termonukleárna reakcia, ktorá prebieha vo vnútri hviezd, má príliš
nízku úcinnost (okolo 0,7%) na to, aby mohla vyprodukovat také úžasné množstvo
energie. Vedcom sa z viacerých úvah a pozorovaní podarilo odhadnút hmotnost
kvazarov na cca 10 na 9 slnk.
Ak sa táto hmota zrúti do supermasívnej ciernej diery s polomerom asi 10 na 9 km,
vzniká objekt práve predpokladanej velkosti našej slnecnej sústavy. Ak na túto ciernu
dieru dopadá hmota z okolitých hviezd, urýchli sa vplyvom gravitácie ciernej diery na
rýchlosti blízkej rýchlosti svetla a pritom silne žiari. Premena na žiarivú energiu je
závratne vysoká : 40-60 % (porovnajte, "len" 0,7 % pri termonukleárnej reakcii).
Preto sa všeobecne súdi, že kvazary sú supermasívne cierne diery, ktoré svojou
gravitáciou pritahujú okolitú hmotu medzihviezdneho prachu alebo dokonca hviezd.
Predpokladá sa, že kvazary sa nachádzajú v samotných centrách obrích galaxií.
Kvazary sú vlastne zrútené jadrá galaxií. V súcasnosti astronómovia sledujú asi 5 000
kvazarov. Paradoxne, najbližší kvazar v centre našej galaxie, Mliecnej dráhy, sa
spozoroval až dost neskoro. Kvazar za to nemôže. Alebo len do urcitej miery. Má totiž
dost "malú" hmotnost - "iba" niekolko miliónov slnk. Z toho sa odvíja aj menšia
žiarivá energia okolitej hmoty, ktorá "padá" do kvazaru. Skoršiemu spozorovaniu
kvazaru v našej Galaxii navyše bránilo množstvo medzihviezdneho prachu a plynu,
ktoré sa nachádza medzi Zemou a centrom Mliecnej dráhy.
Neutrónové hviezdy a pulzary
Ked hviezde dohorí jej termonukleárne palivo, "nemá na výber". V prípade, že
hmotnost hviezdy je približne 1,4 - 2 násobok hmotnosti Slnka, dochádza k úžasnému
gravitacnému kolapsu. Atómy hmoty hviezdy prestávajú existovat vo forme jadro -
elektrónový obal. Obrovská gravitácia "vtlací" elektróny do atómového jadra, v nom
cakajú na ne protóny, ktoré splynú s elektrónmi - vzniknú elektricky neutrálne
atómové castice - neutróny, vzniká neutrónová hviezda. Takmer celá hmota hviezdy
potom pozostáva z neutrónov, ktoré sa nachádzajú velmi blízko jeden od druhého.
Tento stav má dramatický vplyv na hustotu hmoty neutrónovej hviezdy. Hustota
takejto hviezdy sa vymyká akejkolvek predstave - 10 na 8 ton/cm3 !!! Inými slovami,
kocka z populárnej hry Clovece, nehnevaj sa, uhnietená z hmoty neutrónovej hviezdy
by vážila okolo 100 miliónov ton! (Len tak pre názornost - to je približne hmota 3
miliónov tankov strednej hmotnosti!) Gravitacné pole na povrchu hviezdy presahuje
desatmiliárdkrát zemskú tiaž, magnetické pole je dokonca biliónkrát väcšie ako
magnetické pole Zeme. Pôvodne pomaly rotujúca hviezda, vplyvom velkého
zmenšenia objemu, sa roztocí v dôsledku zachovania momentu hybnosti niekolko
desattisíckrát rýchlejšie. (Podobne, ako krasokorculiarka, ked robí piruetu a pripraží
ruky).
Neutrónová hviezda, typického priemeru okolo 10 - 20 km, sa otocí približne raz za
sekundu. Niketoré neutrónové hviezdy vysielajú pravidelné elektromagnetické impulzy
- vzniká pulzar. Toto všetko vypocítali teoretici, ale my už vieme, že to nestací. Musí
príst dôkaz (nemýlte si ho s dôkazom namiesto slubov z reklamy na vodu po holení).
A ten skutocne prišiel. Britský astrofyzik A. Hewisch dostal za objav pulzarov v roku
1968 Nobelovu cenu za fyziku. A ludský duch opät slávil svoj triumf. Ked sa nad tým
zamyslíte, je to nieco úžasné. Zoberiete teóriu relativity, premiešate s teóriou
kvantovej mechaniky, pridáte štipku niekolkých dalších teórií. Dosadíte správne císla
do správnych rovníc a je to. A potom sa caká. Je to blud alebo skutocne seriózne
císlo? Císla, z ktorých sa dá postavit nová teória? Ked sa to potvrdí pozorovaním, tak
je to OK. A v prípade teórie neutrónových hviezd to OK je. V súcasnosti
rádioastronómovia registrujú približne 400 pulzarov s periódami otociek od 1,6
milisekundy do 4,3 sekundy.