KOSMOLOGIJA

Mirko Jakovljević

Stelarna evolucija
Od crvenog diva do belog patuljka

U svemiru, vreme prolazi jako sporo. Gotovo svaka zvezda u Mlečnom putu verovatno je sijala tokom cele istorije postojanja života na Zemlji. Dok se ljudi rađaju i umiru, zvezde nastavljaju da sijaju, nepromenjene milionima ili čak milijardama godina.

Astronomi su bili zapanjeni kada je 1996. godine jedan oštrooki amater uočio zvezdu koja je, nakon što se prvo ugasila i smanjila na usijanu loptu veličine Zemlje, iznenada ponovo oživela. U roku od samo nekoliko godina, naduvala se do veličine čudovišta 100 puta većeg od Sunca. U pitanju je možda najbrži primećen slučaj stelarne evolucije. Ta zvezda, poznata pod nazivom Sakuraijev objekat, ubrzo je sagore-la u omotaču od prašine. Ali sada se izgleda sprema da ponovo prasne, izduvavajući gasove u svemir brzinom od nekoliko stotina kilometara u sekundi, lako su astronomi zbunjeni ovom pojavom, sigurni su da ona nije izuzetak u svemiru. Gotovo 20 procenata svih zvezda male težine mogle bi da se ponovo rode. To se odnosi i na nama najbližu zvezdu.

Sakuraijevo otkriće nije iznenadilo sve astronome. Astronom Jko Iben, sa Univerzita Ilinoi u Urbana Šampejnu u SAD je još 1983. godine, zajedno sa svojim kolegama, predstavio teoriju po kojoj se „mrtve" zvezde mogu vratiti u život. Oni su pokušavali da objasne misteriozna svojstva nekih belih patuljaka - zvezda koje su istrošile gotovo sav svoj vodonik i helijum i kojima je ostalo tek nešto ugljenika i kiseonika. Nesposobne za nuklearne reakcije, one se smanjuju na jezgro veličine Zemlje.

Ponovno rađanje

Prema modelima stelarne evolucije, beli patuljci bi trebalo da imaju spoljni pokrivač od vodonika koji nije uspeo da se upali. Naučnici su decenijama bili zbunjeni otkrićima da postoje starije zvezde na kojima nisu otkriveni tragovi vodonika.

Da bi objasnili ovu pojavu, Iben i njegove kolege su izračunali šta bi se desilo ukoliko bijedna zvezda iznenada prestala da sagoreva helijum pre nego što se pretvori u belog patuljka. Njihovi modeli su pokazali da bi, tokom smanjivanja zvezde, nestabilnosti mogle ponovo izazvati nuklearne reakcije u preostalom helijumu. One bi bile toliko jake da bi zvezda ponovo narasla i postala ogromna i moćna, uvlačeći preostali helijum u svoju unutrašnjost. Prema Ibenovim proračunima, ovaj proces bi trajao nekoliko decenija i, nakon jednog veka, zvezda bi se ponovo vratila u stadijum belog patuljka.

Neke stare fotografije mogle bi da potvrde njihove proračune. Jedan nemački astronom je 1919. godine primetio zvezdu u sazvežđu Akvila koja se iznenada upalila. Švedski astronomi su 1921. analizirali spektar ove zvezde i utvrdili da sadrži jako malo vodonika. Ali, obzirom na to da 1919. nije postojala detaljna analiza, ovaj događaj se ne može smatrati kao dokaz da bi se beli patuljci zaista mogli ponovo rađati.

Dokazi su došli 1996. godine. Jed ne noći u februaru, japanski astronom amater Jukio Sakurai je posmatrao nebo u potrazi za kometama Umesto toga, otkrio je potpuno novu jaku zvezdu u sazvežđu Strelca, Pomislio je daje reč o novi - eksploziji koju izaziva materijal susedne zvezde koji pada na belog patuljka! iznenada se upali - i uredno je to prijavio međunarodnoj astronomskoj organizaciji koja je tu vest raširila." Nekoliko timova astronoma širom sveta je odlučilo da ispita ovo otkriće, dok je vreme prolazilo, shvatili su da nije u pitanju nova. Nove obično sijaju brzo tokom nekoliko dana a potom slabe tokom nekoliko nedelja. Ali, Sakuraijev objekat je nedeljama kasnije postajao sve sjajniji. Imao je sva obeležja nečeg spektakularnog - bila je u pitanju prva ponovo rođena zvezda koju su savremeni teleskopi imali priliku da primete Ispostavilo se da Sakuraijev objekat ima i slab sjaj gasa oko sebe poznati kao planetarna nebula (maglina), stoje siguran znak da je neka zvezda bila blizu ne stajanja. Posmatranja su nagoveštavala da je u pitanju beli patuljak veličine Zemlje, sa temperaturom od oko 100 hiljada kelvina. Ali brzo se hladila i narastala do džina 50 puta većeg od Sunca.

Astronomi su zapa njeno posmatrali kaj ko se Sakuraijev objekat menjao iz nedelje u nedelju. Haotična konvekcijaje uvlačila spoljašnje slojeve vodonika u jezgro, istovremeno izvlačeći teške elemente na površinu. Tokom šest meseci, količina vodonika u zvezdi opala je za 80 procenata.

Do 1998. godine, Sakuraijev objekat je postao svetao hladni superdžin oko l 50 puta veći od Sunca. Potom je počeo da tamni i da se gubi u oblaku prašine koju je izbacio u svemir. Stelarno jezgro je sada nevidljivo i za najmoćnije optičke teleskope, iako još uvek šija infracrvenom radijacijom, koja prodire kroz prašinu.

Ali zvezda je ponovo iznenadila astronome ulaskom u novu fazu ubrzo nakon ponovnog rođenja. Pre dve godine, otkriveno je da su gasovi oko zvezde postali jonizovani. Jedan od mogućih razloga je novo smanjivanje zvezde uz dovoljno jako zagrevanje koje bi izbacilo elektrone iz atoma gasa. To bi značilo daje njena temperatura već po

rasla na 20 hiljada kelvina. Trebalo bi da nastavi da se zagreva dok se ponovo smanjuje u belog patuljka. Smatra se da joj ovaj put neće biti povratka jer je verovatno „istrošila svo svoje gorivo".

Ponovno „paljenje" zvezde

Na osnovu onoga što su do sada zaključili, astronomi smatraju da Sakuraijev objekat počinje da formira drugu, unutrašnju nebulu, koja će postati vidljiva kada se zvezda dovoljno zagreje da se oslobodi omotača od prašine. Dok do toga ne dođe, astronomi imaju mnoga pitanja. Na primer, koliko je daleko Sakuraijev objekat? Procene se kreću daje razdaljina od 3 do 25 hiljada svetlosnih godina. Astronomi mogu biti sigurni u druge rezultate, kao što su veličina i jačina svetlosti koju emituje zvezda tek nakon što precizno utvrde njen položaj.

Najzanimljivije je pitanje zbog čega Sakuraijev objekat evoluira tako brzo? Ponovno „paljenje" ove zvezde se dogodilo oko 50 puta brže nego stoje to predvidela Ibenova teorija osamdesetih godina. Pretpostavljalo se da bi se ovakav proces mogao odvijati brzo, za l O do 100 godina, ali nikako za nekoliko meseci. Jedan od mogućih razloga je što je ova zvezda na početku bila ogromna, imala je najveću moguću masu za ovakva nebeska tela.

Da bi razumeli zvezde koje se „vraćaju iz mrtvih", astronomi će takođe morati da otkriju koliko su takve pojave česte. U našoj galaksiji postoji najmanje pet belih patuljaka koji su okruženi oblacima gasa sa jako malo vodonika. Sve ove zvezde su se, verovatno, vratile u život u nekom trenutku u prošlosti. Još jedan tip zvezde koja je siromašna vodonikom, nazvan „RCrB" po njenom prototipu, zvezdi R Coronae Borealis, možda ja takođe prošao kroz fazu povratka u život, iako to nije potvrđeno. Ali, uključujući i ove zvezde, ukupan broj kandidata za ponovno rađanje u našoj galaksiji popeo bi se na 50 ili 60.

Ciklusi našeg Sunca

Imajući u vidu da u Mlečnom putu postoje stotine milijardi zvezda, ovaj mali broj ponovo rođenih zvezda se čini kao zaista neobičan. Ali, one su verovatno „retke" zbog toga što je proces ponovnog rođenja veoma kratkog trajanja. Prema modelima stelarne evolucije, oko jedne petine zvezda koje su do osam puta veće od Sunca imaće dovoljno helijuma da se ponovo upale kada se smanje na veličinu belog patuljka. Da li će ovo biti sudbina i našeg Sunca kada počne da se gasi za oko 7 milijardi godina?

To, verovatno, zavisi od toga šta će se dogoditi kada Sunce ostane bez vodonika u svom jezgru. S obzirom na ponašanje drugih zvezda slične veličine, trebalo bi da Sunce upotrebi vodonik za formiranje omotača oko jezgra i da počne da troši helijum iz svoje unutrašnjosti. Paljenje helijuma bi trebalo da naduva Sunce do veličine džina. Naša zvezda bi tada trebalo da prođe kroz naizmenične cikluse sagorevanja vodonika i helijuma u omotačima van jezgra, sve dok se spoljašni slojevi ne potroše i jezgro se smanji na veličinu belog patuljka. Prema modelima zvezda koje se ponovo rađaju, beli patuljak će postati dovoljno topao za ponovno rođenje ako okonča svoju džinovsku fazu sagorevanjem helijuma. Nema načina da se predvidi da li će se tako dogoditi i sa Suncem.

U posmatranje će biti uključeni i najnoviji kompjuterizovani astronomski detektori. Jedan od njih je SuperWASD, širokougaona kamera koja može da uoči promene u jačini svetlosti kod 25 do 50 hiljada zvezda istovremeno.

Mirko Jakovljević