Supernovy, kvazary, neutrónové hviezdy a pulzary

Supernovy

Keď sa rodí neutrónová hviezda, dochádza k obrovskému gravitačnému kolapsu. Teplota v zmršťujúcom sa jadre prudko stúpa (na niekoľko miliárd až bilión stupňov kelvinov), tlak dosahuje úžasné hodnoty - niekoľko miliónov ton na cm2. Za takýchto podmienok sú degenerované jadrá hmoty tak natlačené vedľa seba, že centrálna oblasť hviezdy sa už nemôže ďalej zmršťovať a hviezda v niektorých prípadoch vybuchuje - vzniká supernova. Ak sa výbuch z nejakého dôvodu nepodarí, v prípade hmotnejších hviezd gravitačný kolaps pokračuje a vzniká čierna diera. Supernova žiari intenzitou ako celá galaxia. Pri výbuchu hviezda odhadzuje prevažnú časť svojej hmoty v podobe expandujúcej obálky, z jadra spravidla vznikne neutrónová hviezda. Jasnosť supernovy vzrastá v prvých dňoch po výbuchu, keď vyvrhnutá obálka zväčšuje rozpínaním svoju plochu a vyžaruje ňou obrovské množstvo energie. Pokračovaním rozpínaním obálka hviezdy chladne a zmenšuje sa jej hrúbka. Jasnosť supernovy klesá, až sa supernova stratí z dohľadu. Expandujúce obálky blízkych supernov možno pozorovať ešte mnoho sto rokov po výbuchu v podobe hmlovín. Najznámejšia supernova vybuchla v roku 1054. Jej jasnosť bola taká obrovská, že ju bolo vidieť za bieleho dňa celý mesiac po výbuchu. Po tejto supernove zostala Krabia hmlovina, ktorá sa v súčasnosti rozpína rýchlosťou 1100 km/s. Z čias výbuchu tejto supernovy sa zachovali aj mince s motívom jasne žiariacej hviezdy, pozorovanej za jasného dňa.
Kvazary

Kvazary (skratka kvázistelárnych rádiových zdrojov - "rádiohviezdné" ) sú objekty, ktoré vypadajú ako hviezdy a súčasne žiaria na rádiových vlnách. Prvé kvazary, ktoré rádioastronómovia objavili, boli veľmi vzdialené objekty, stovky millónov až miliardy svetelných rokov. Najprv sa pôvodne usudzovalo, že sa jedná o veľmi vzdialené galaxie. Lenže sa zistilo, že ich optické a rádiové žiarenie sa s časom mení tak rýchle, že priemer týchto objektov musí byť okolo rozmeru našej slnečnej sústavy. Tým vznikol problém kvazarovej energetiky. Kvazar, objekt s rozmerom okolo 10 na 9 km má svietivosť až 1000 x väčšiu ako galaxia s priemerom niekoľko desiatkov tisíc svetelných rokov! Termonukleárna reakcia, ktorá prebieha vo vnútri hviezd, má príliš nízku účinnosť (okolo 0,7%) na to, aby mohla vyprodukovať také úžasné množstvo energie. Vedcom sa z viacerých úvah a pozorovaní podarilo odhadnúť hmotnosť kvazarov na cca 10 na 9 sĺnk.

Ak sa táto hmota zrúti do supermasívnej čiernej diery s polomerom asi 10 na 9 km, vzniká objekt práve predpokladanej veľkosti našej slnečnej sústavy. Ak na túto čiernu dieru dopadá hmota z okolitých hviezd, urýchli sa vplyvom gravitácie čiernej 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 čierne diery, ktoré svojou gravitáciou priťahujú 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 súčasnosti astronómovia sledujú asi 5 000 kvazarov. Paradoxne, najbližší kvazar v centre našej galaxie, Mliečnej dráhy, sa spozoroval až dosť neskoro. Kvazar za to nemôže. Alebo len do určitej miery. Má totiž dosť "malú" hmotnosť - "iba" niekoľko miliónov sĺnk. 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 Mliečnej dráhy.

Neutrónové hviezdy a pulzary

Keď hviezde dohorí jej termonukleárne palivo, "nemá na výber". V prípade, že hmotnosť hviezdy je približne 1,4 - 2 násobok hmotnosti Slnka, dochádza k úžasnému gravitačnému kolapsu. Atómy hmoty hviezdy prestávajú existovať vo forme jadro - elektrónový obal. Obrovská gravitácia "vtlačí" elektróny do atómového jadra, v ňom čakajú na ne protóny, ktoré splynú s elektrónmi - vzniknú elektricky neutrálne atómové častice - neutróny, vzniká neutrónová hviezda. Takmer celá hmota hviezdy potom pozostáva z neutrónov, ktoré sa nachádzajú veľmi blízko jeden od druhého. Tento stav má dramatický vplyv na hustotu hmoty neutrónovej hviezdy. Hustota takejto hviezdy sa vymyká akejkoľvek predstave - 10 na 8 ton/cm3 !!! Inými slovami, kocka z populárnej hry Človeče, nehnevaj sa, uhnietená z hmoty neutrónovej hviezdy by vážila okolo 100 miliónov ton! (Len tak pre názornosť - to je približne hmota 3 miliónov tankov strednej hmotnosti!) Gravitačné pole na povrchu hviezdy presahuje desaťmiliárdkrát zemskú tiaž, magnetické pole je dokonca biliónkrát väčšie ako magnetické pole Zeme. Pôvodne pomaly rotujúca hviezda, vplyvom veľkého zmenšenia objemu, sa roztočí v dôsledku zachovania momentu hybnosti niekoľko desaťtisíckrát rýchlejšie. (Podobne, ako krasokorčuliarka, keď robí piruetu a pripraží ruky).

Neutrónová hviezda, typického priemeru okolo 10 - 20 km, sa otočí približne raz za sekundu. Niketoré neutrónové hviezdy vysielajú pravidelné elektromagnetické impulzy - vzniká pulzar. Toto všetko vypočítali teoretici, ale my už vieme, že to nestačí. Musí prísť dôkaz (nemýľte si ho s dôkazom namiesto sľubov z reklamy na vodu po holení). A ten skutočne prišiel. Britský astrofyzik A. Hewisch dostal za objav pulzarov v roku 1968 Nobelovu cenu za fyziku. A ľudský duch opäť slávil svoj triumf. Keď sa nad tým zamyslíte, je to niečo úžasné. Zoberiete teóriu relativity, premiešate s teóriou kvantovej mechaniky, pridáte štipku niekoľkých ďalších teórií. Dosadíte správne čísla do správnych rovníc a je to. A potom sa čaká. Je to blud alebo skutočne seriózne číslo? Čísla, z ktorých sa dá postaviť nová teória? Keď sa to potvrdí pozorovaním, tak je to OK. A v prípade teórie neutrónových hviezd to OK je. V súčasnosti rádioastronómovia registrujú približne 400 pulzarov s periódami otočiek od 1,6 milisekundy do 4,3 sekundy.