Všetko, čo robíme, každý krok, ktorý sme kedy uvažovali spraviť, každá sekunda našich životov závisí od obrovského jadrového reaktora na oblohe. Je to ohromujúca myšlienka, keď sa nad tým skutočne zamyslíte. Slnko – sme s ním prepojení viac, než si uvedomujeme. Ako kedysi povedal Carl Sagan: „Kozmos je v nás. Sme vytvorení z hviezdnej hmoty.“ Atómy uhlíka v našom tele boli všetky vytvorené v hviezdach, pretože pri Veľkom tresku žiaden neexistoval – bol len vodík, hélium a malé množstvo lítia, nič iné.
Všetko bolo vytvorené v hviezdach a pravdepodobne z rôznych hviezd. Atómy v našom tele nepochádzajú len z jednej hviezdy, ktorá ich vytvorila a potom zomrela – sú zmesou materiálu z mnohých hviezd.
Naše kozmické prepojenie
Keď vidím ľudí, ktorí túžia po niečom viac, pýtam sa: „Čo viac chceš?“ Zložky v našich telách boli vytvorené v srdciach dávno mŕtvych hviezd počas miliárd rokov a spontánne sa zostavili do dočasných štruktúr, ktoré môžu myslieť, cítiť a skúmať. Tieto štruktúry sa v určitom bode opäť rozpadnú a vo veľmi vzdialenej budúcnosti nezostanú žiadne štruktúry. Existujeme v tomto malom časovom okne, keď môžeme pozorovať tento úžasný vesmír.
Myslím, že skutočný poklad je v ceste, ktorou sa snažíme čeliť nepochopiteľnému. V tom uvedomení, že je takmer nemožné uveriť, že existujeme. To je to, čo si myslím, že ľudia zmeškajú, ak sa rozhodnú zjednodušiť si to, pretože nechcú čeliť nekonečnu, ktoré je pred nami. Nechcú čeliť príbehom, že keď sa pozriete na svoj prst, jeho zložky boli vytvorené vo viacerých hviezdach počas miliárd rokov. Pre mňa je to radostná a silná vec, na ktorú treba myslieť.
Životný cyklus hviezd
Z hľadiska vesmíru sú naše životy a naša krátka životnosť len žmurknutím oka v porovnaní so zdanlivo nemennou povahou Slnka. Ale aj ono má životný cyklus. Hviezdy sa rodia a potom, čo spotrebujú všetko svoje palivo, zomierajú – niektoré násilnejšie než iné.
V závislosti od hmotnosti hviezdy sa jej životnosť môže pohybovať od niekoľkých miliónov rokov pre tie najmasívnejšie až po bilióny rokov pre tie najmenej masívne, čo je podstatne dlhšie ako vek vesmíru.
Všetky hviezdy sa tvoria z kolabujúcich oblakov plynu a prachu, často nazývaných hmloviny alebo molekulárne oblaky. Počas miliónov rokov sa tieto protohviezdy usadia do stavu rovnováhy a stávajú sa tzv. hviezdami hlavnej postupnosti. Približne 90 % hviezd vo vesmíre patrí do tejto rodiny, vrátane nášho Slnka.
Ako Slnko „horí“
V mnohých ohľadoch existoval a stále existuje veľký mýtus o tom, ako môže Slnko „horieť“ miliardy rokov. Slnko však nehorí tak, ako si predstavujeme horiace polená v ohni alebo horiaci papier. Slnko žiari, pretože je to veľmi veľká guľa plynu a v jeho jadre prebieha proces nazývaný jadrová fúzia.
Spôsob, akým Slnko „horí“, spočíva v tom, že berie vodík, ktorý je najjednoduchším prvkom vo vesmíre, a zostavuje z neho hélium (to, čo je v balónikoch na oslavy), čo je ďalší najjednoduchší prvok. Pri tomto procese sa uvoľňuje energia.
Slnko spotrebuje 600 miliónov ton vodíka každú sekundu a pri tejto rýchlosti mu zostáva ešte približne ďalších štyri až päť miliárd rokov. Môžete to vidieť pozorovaním, ako sa Slnko chveje – zvoní ako zvon. Nazýva sa to heliosezimológia, podobne ako seizmológia na Zemi, kde skúmame zemetrasenia. Sledovaním týchto „otrasov“ môžete vidieť, z čoho je vnútro vytvorené.
Proces jadrovej fúzie a zánik hviezd
Jadrová fúzia poháňa hviezdu počas väčšiny jej existencie. Spočiatku sa energia generuje fúziou atómov vodíka v jadre hviezdy hlavnej postupnosti. Neskôr, keď sa prevaha atómov v jadre stáva héliom, hviezdy ako Slnko začínajú zlučovať vodík pozdĺž guľovej škrupiny obklopujúcej jadro.
Tento proces spôsobuje, že hviezda postupne rastie a keď naše Slnko končí svoj život, premení sa na červeného obra. Toto expandujúce Slnko pohltí Zem a všetok život, ktorý na nej zostane.
Hviezdy s aspoň polovičnou hmotnosťou Slnka môžu tiež začať generovať energiu fúziou hélia v ich jadre, zatiaľ čo hmotnejšie hviezdy spájajú ťažšie prvky spolu so sériou sústredných vrstiev.
Keď hviezda ako Slnko vyčerpá svoje jadrové palivo, jej jadro sa zrúti do hustého bieleho trpaslíka a vonkajšie vrstvy sú vyvrhnuté ako planetárna hmlovina.
Biely trpaslík a neutónové hviezdy
Niečo ako Slnko, keď kolabuje, vytvára určitý tlak alebo silu, ktorá je spôsobená skutočnosťou, že elektróny nechcú byť veľmi blízko seba. Nazýva sa to Pauliho vylučovací princíp. V podstate sa deje to, že keď sú elektróny stláčané bližšie k sebe, pohybujú sa rýchlejšie a rýchlejšie, aby sa navzájom vyhli, a to vytvára silu, ktorá ich drží. To vytvára to, čo sa nazýva biely trpaslík.
Môžete mať hmotu veľkosti Zeme, ale s hmotnosťou Slnka – to sú menšie hviezdy, končia ako tieto biele trpaslíky, ktoré sú veľmi husté objekty.
Existuje aj ďalšia verzia, ktorá sa nazýva neutrónová hviezda, čo je to isté, ale pre neutróny. Ak je hviezda dostatočne masívna, že prekoná odpudivú silu elektrónov, elektróny sa zrútia do protónov a premenia sa na neutróny a celý proces začína znova.
Neutrónová hviezda môže mať jeden a pol násobok hmotnosti Slnka, ale môže mať len približne 16 kilometrov v priemere. To je neuveriteľne hustá guľa hmoty držaná pohybujúcimi sa neutrónmi. Má to odborný názov – neutrónový degeneračný tlak.
Čierne diery a supernovy
Ak je hviezda ešte väčšia, ani neutrónový degeneračný tlak ju neudrží, a pokiaľ vieme, neexistuje známa sila, ktorá by mohla udržať takúto hmotu, ak je príliš masívna. Kolabuje stále viac a viac – a to je moment, keď vzniká čierna diera.
Hviezdy s približne 10 alebo viacnásobkom hmotnosti Slnka môžu explodovať v supernove, keď sa ich inertné železné jadro zrúti do mimoriadne hustej neutrónovej hviezdy alebo čiernej diery.
Existuje tiež veľmi energetická supernova, o ktorej sa predpokladá, že je výsledkom extrémneho kolapsu jadra. V tomto prípade sa masívna hviezda s hmotnosťou približne 30 Sĺnk zrúti a vytvorí rotujúcu čiernu dieru vyžarujúcu dvojité energetické prúdy obklopené akréčnym diskom. Je to druh hviezdnej explózie, ktorá vyvrhuje materiál s nezvyčajne vysokou kinetickou energiou. Táto explózia je známa ako hypernova.
Hypernovy a gama záblesky
Hypernovy sú jedným z mechanizmov na produkciu dlhých gama zábleskov, ktoré trvajú od 2 sekúnd do viac ako jednej minúty. Všetky pozorované gama záblesky pochádzajú spoza Mliečnej dráhy, hoci príbuzná trieda javov je spojená s magnetarmi v rámci Mliečnej dráhy.
Existuje hypotéza, že gama záblesk v Mliečnej dráhe namierený priamo na Zem by mohol spôsobiť masové vymieranie.
Pulzary – kozmické majáky
Existuje aj ďalšia zvláštna kozmická bytosť – vysoko magnetizovaná rotujúca neutrónová hviezda, ktorá vysiela lúče elektromagnetického žiarenia zo svojich magnetických pólov. Je známa ako pulzar.
Pulzary vidíme po celom vesmíre. Prvý objavený sa volal LGM1 (Little Green Men – Malí zelení mužíčkovia), pretože sa veľmi rýchlo otáča a vysiela veľmi pravidelné impulzy. Vedci si spočiatku mysleli, že signály pochádzajú od mimozemskej inteligencie.
Jeden sa nazýva Krabí pulzar, ktorý sa nachádza v Krabej hmlovine, kde sme pozorovali výbuch supernovy. To je miesto, kde jedna z týchto hviezd vybuchla na konci svojho života a potom sa zrútila, aby vytvorila neutrónovú hviezdu. Túto udalosť sme pozorovali v roku 1054 n.l.
Periódy pulzarov z nich robia veľmi užitočné nástroje pre astronómov. Pozorovania pulzaru v binárnom systéme neutrónových hviezd boli použité na nepriame potvrdenie existencie gravitačného žiarenia. Prvé exoplanéty boli objavené okolo pulzaru.
Neviditeľné hviezdy a čierne diery
Aj keď sú tieto kozmické javy extrémne ďaleko, stále môžeme robiť presné predpovede, pretože ich vidíme. Čo ale s niečím, čo nemôžeme vidieť? Neviditeľné hviezdy, ktoré sa skrývajú v medzihviezdnom priestore, pochádzajú z kolapsovaných hviezd.
Sú to hviezdy na konci svojho života, oveľa väčšie a hmotnejšie ako Slnko, ale vyčerpali svoje palivo a začínajú kolabovať, pretože gravitácia ich stláča. Ak sú dostatočne hmotné, nič nemôže zastaviť kolaps, a tak sa zrútia do prakticky nekonečne hustého bodu.
Nevieme, čo sa deje priamo v strede, ale kolabujú do takej miery, že existuje oblasť okolo nich, z ktorej nemôže uniknúť svetlo. Nič nemôže uniknúť – to je čierna diera.
Túlavá čierna diera je medzihviezdny objekt bez hostiteľskej galaktickej skupiny. Sú spôsobené kolíziami medzi dvoma galaxiami, keď je narušené zlúčenie dvoch čiernych dier. Odhaduje sa, že v galaxii Mliečnej dráhy by mohlo byť 12 túlavých čiernych dier.
V januári 2022 tím astronómov informoval o prvej jednoznačnej detekcii a meraní hmotnosti izolovanej hviezdnej čiernej diery pomocou Hubblovho vesmírneho teleskopu.
LIGO a fúzie čiernych dier
Čo sa týka nášho chápania čiernych dier, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) zmenil všetko, keď detegoval zlučujúce sa čierne diery.
Boli to dve čierne diery, každá s hmotnosťou približne 30-násobku Slnka. Obiehali okolo seba a špirálovo sa k sebe približovali. V jednom momente sa k sebe približovali rýchlosťou jednej tretiny rýchlosti svetla a zrýchlili na dve tretiny rýchlosti svetla za desatinu sekundy, a potom do seba narazili.
Explózia a uvoľnenie energie bolo niečo ako 50-násobok energie uvoľnenej všetkými hviezdami v pozorovateľnom vesmíre žiariacimi po zlomok sekundy. Je to nepredstaviteľne násilná udalosť, a preto naše detektory dokážu vidieť vlnky, ktoré to spôsobuje v priestore a čase.
Detegovali sme aj zrážku dvoch neutrónových hviezd. Aj to sme videli pomocou LIGO.
Obrázky: AI, Zdroj: ScienceTime24