Konacna sudbina

Sagorelo jezgro zvezde male mase se hladi i skuplja i na kraju od njega nastaje beli patuljak dok se gasovi njegove planetarne magline rasipaju i nestaju iz vida. Na sličan način od sagorelog jezgra zvezde velike mase, bogatog neutronima, postaje mrtva zvezda, od koje se, nakon eksplozije supernove, udaljava maglina, tzv. Ostatak supernove, koja može biti vidljiva stotinama i hiljadama godina nakon eksplozije.

Od ovog preostalog jezgra ne može postati beli patuljak. Njegova masa je prevelika pa pritisak degenerisanih elektrona nije dovoljno snažan da spreči dalje sažimanje. Pritisak degenerisanih elektrona posledica je Paulijevog principa isključenja, po kome dva elektrona ne mogu zauzimati isto mesto u isto vreme. Slično elektronima i neutroni se pokoravaju Paulijevom principu isključenja. Dva identična neutrona ne mogu se primorati da zauzmu isto mesto. Kao posledica, kad materijal u sagorelom jezgru masivne zvezde, bogat neutronima, kolapsira na malu veličinu, stvara se pritisak degenerisanih neutrona. Pritisak se tada snažno odupire svakom daljem sabijanju. Mrtvo telo zvezde postaje neutronska zvezda.

Neutronska zvezda je po mnogo čemu uvećana verzija belog patuljka. Beli patuljak je mali i gust, neutronska zvezda manja i još gušća. Beli patuljci brzo rotiraju i često imaju jaka magnetna polja, a neutronske zvezde rotiraju još brže i imaju još jača magnetna polja.

Dimenzije belog patuljka su oko 10.000 km u prečniku, tj. kao Zemlja, dok tipična neutronska zvezda ima prečnik od samo 30 km. Pritisak u neutronskoj zvezdi je ogroman. U njoj je zarobljeno tako mnogo materije u tako maloj zapremini da bi samo jedna kašičica materijala neutronske zvezde imala masu od 40 milijardi tona.

Do sada otkriveno je mnogo neutronskih zvezda, mada ni približno onoliko mnogo koliko ima belih patuljaka. Do ovih otkrića nije se došlo pomoću optičkih teleskopa jer čak ni pomoću najjačih teleskopa koje je čovek napravio nije moguće videti telo veličine 30 km na tako velikom rastojanju. Umesto gledanjem astronomi neutronske zvezde otkrivaju ‘slučanjem’, odnosno detekcijom pulseva radio-talasa i X-zračenja. To pulsirajuće zračenje stvara se kao direktna poledica brze rotacije neutronske zvezde i njenog snažnog magnetnog polja.

Skoro svaka zvezda koju vidimo rotira, ali njihove brzine rotacije su prilično male (npr Sunce izvrši jednu rotaciju za oko četiri nedelje). Ali kada neka od tih zvezda kolapsira na male dimenzije brzina rotacije će se znatno povećati, kao posledica zakona održanja momenta impulsa. Iz tih razloga tipična neutronska zvezda može da izvrši jedan obrtaj u sekundi, ili još više.

Sve zvezde poseduju i magnetno polje. Jačina tih magnetnih polja je prilično mala, ali kada se zvezda koja ima slabo magnetno polje smanji na male dimenzije jačina polja se dramatično poveća. Nastanak ovako jakog polja je to što se na početku ono protezalo prekom cele, ogromne, površine zvezde a nakon sabijanja zvezde površina se drastično smanjila sa time polje pojačalo. Jačina magnetnog polja tipične neutronske zvezde može biti hiljadu milijardi puta jače nego polje Sunca.

U 1967. godini astronomi su počeli da detektuju pulseve radio-talasa sa raznih mesta na nebu. U početku su ti signali bili misteriozni. Neki astronomi su čak smatrali da bi to mogli biti signali navigacionih uređaja koje je postavila neka druga, daleko naprednija rasa. Nije mnogo iznenađujuće to što je jedan od prvih izora radio pulseva dobio naziv LGM 1 (Little Green Man). Danas je poznato da su ti izvori radio talasa, tzv. pulsari, u stvari neutronske zvezde koje rotiraju a imaju snažna magnetna polja. Kad se elektroni na površini neutronske zvezde nađu u jakom magnetnom polju na severnom i južnom polu zvezde oni bivaju naglo ubrzani i zbog toga emituju radio-talase. Ti snopovi prolaze preko neba kao što zvezda rotira. Ako se Zemlja nađe na putu jednog takvog snopa, onda je moguće detektovati jedan puls takvog zračenja za svaki obrtaj neutronske zvezde. Pulsar, u stvari, pomalo podseća na starinski svetionik.

Astronomi veruju da nedavno nastale neutronske zvezde rotiraju izrazito velikom brzinom tako da od njih potiču najbrži pulsari. Kako je pulsar sve stariji i stariji on postepeno usporava tako da razmak između radio-pulseva postaje sve veći i veći. Četiri sekunde protiču između pulseva najsporijeg pulsara čiji pogon obezbeđuje najstarija poznata neutronska zvezda.

Postoji još jedna značajna paralela između belih patuljaka i neutronskih zvezda. Isto kao što pritisak degenerisanih elektrona nije beskonačno snažan i ne može da se odupre gravitaciji zvezde sa većom masom od Čandrasekarove granice, tako i pritisak degenerisanih neutrona nije beskonačno snažan. On ne može da nosi više od 2,5 solarne mase sagorelog zvezdanog materijala. Zbog toga sve neutronske zvezde moraju da imaju masu manju od 2,5 solarne mase.
Ima međutim mnogo zvezda sa ogromnim masama, 40 ili 50 puta većim od mase Sunca. Prilikom eksplozije supernove te zvezde odbacuju ogroman deo svoje mase, ali često se dešava da je masa preostalog jezgra mnogo veća od 2,5 masa Sunca. Ta masa je daleko veća nego što može da podnese pritisak degenerisanih elektrona i ona sigurno ne može postati beli patuljak, ali to je takođe mnogo mase da bi joj se odupreo pritisak degenerisanih neutrona, pa ova zvezda ne može postati ni neutronska zvezda. Šta će se desiti sa takvom zvezdom?

Jedno od najznačajnijih teorijskih otkrića XX veka jeste da je masivna umiruća zvezda, sa više od 2,5 solarne mase, osuđena na katastrofalan gravitacioni kolaps. Nema takvih sila u prirodi koje mogu da podnesu viče od 2,5 solarne mase sagorelog zvezdanog materijala. Masivna umiruća zvezda se jednostavno skuplja pod neumoljivim, nepraštajućim dejstvom gravitacije. Ogromna težina sagorelog zvezdanog materijala sa svih strana vrši pritisak prema centru i primorava zvezdu da se sve više i više smanjuje. I na kraju, cela zvezda biva smrvljena u jednu tačku i prestaje da postoji. Tokom ove implozije, gravitacija oko zvezde koja kolapsira postaje tako jaka da se struktura prostora i vremena sklapa i zvezda doslovno iščezava iz vasione. Ono što ostaje naziva se crna rupa.