Smrt zvezda (2/2)

Slika 5. Pulsar

Pulsari

Pulsari su krajnje pravilni izvori radio pulsacija – njihovi periodi se danas određuju sa 6 ili 7 cifara. Poznato je preko 400 pulsara, a najpoznatiji pulsar se nalazi u centru Krab magline i njegov period je 33 ms. Egzistencija pulsara je najbolji dokaz da neutronske zvezde zaista postoje. Njih karakterišu dva parametra: rotacija i magnetno polje. Njihov period rotacije je reda milisekunde (brža rotacija dovela bi do raspada) do jednog minuta, a njihovo magnetno polje procenjeno je na 10¹²G.

Usled toga nastaju vrlo jaka električna polja (~10¹⁸V) koja izbijaju naelektrisane čestica (elektrone i jone) sa površine zvezde. Te čestice, ubrzane i vođene magnetnim poljem, emituju čitav raspon zračenja, od radio talasa, preko vidljive oblasti, do g fotona vrlo velike energije (1 TeV).

Pošto osa rotacije i magnetna osa stoje međusobno pod određenim uglom, moguće je opaziti ih samo ako se nalazimo u pravcu snopa.

Slika 6. – Analogija zakrivljenosti 4-dimenzionog prostor-vremena u okolini crne rupe u 2- dimenzionom prostoru

Crne rupe

Na današnjem nivou saznanja, postoji granica mase za neutronsku zvezdu – od 1,4 Ms do 3 Ms. Preko te gornje granice nijedna sila ne može se suprotstaviti gravitaciji i zvezda će se nužno urušiti u sebe – ona postaje crna rupa, nazvana tako jer njenoj gravitaciji čak ni svetlost ne može da pobegne. Pojam crne rupe postojao je, u nešto drugačijem obliku Laplas je uveo „tamnih zvezda“, čija bi brzina oslobađanja bila veća od brzine svetlosti. Iz ugla moderne relativističke teorije, na mestu urušene zvezde ne ostaje ništa više od jedne tačke, matematički rečeno, singulariteta, gde je zakrivljenost prostor-vremena beskonačna. Pošto ni svetlost ne može da napusti klopku gravitacionog polja, oblast prostor-vremena iz koje nemamo nikakvih informacija naziva se crna rupa. Svetlost drugih zvezda pri prolazu pored crne rupe biva zakrivljena više ili manje u zavisnosti od toga na kom ojanju prolazi.

Švarcšild je prvi konkretno odredio kritični radijus kao graničnu vrednost ispod koje masivna zvezda zbog gravitacionog kolapsa prestaje da bude vidljiva za spoljašnjeg posmatrača. Taj kritični radijus nazvan je Švaršilod radijus. Granična površ radijus naziva se horizont događaja, jer ograničava oblast iz koje spoljni posmtrač ne dobija nikakve informacije. Unutar nje ne znamo šta se dešava.

Pretpostavlja se da je u njenom centru sabijena masa kolapsirajuće zvezde čije je gravitaciono ubrzanje beskonačno. U teoriji crnih rupa ima još izvesnih pojmovnih teškoća. Oblik crne rupe (tj. oblik horizonta) zavisi od samo tri parametra: mase,impulsa i električnog polja (ukoliko je objekat imao magnetno polje pre nego što se urušio). Sve druge osobine materije (atomske,nuklearne, itd.) izgubile su se bez traga u trenutku kada je nastala crna rupa.

Slika 7. – Zakrivljenost putanja svetlosnih zraka u okolini crne rupe

Horizont dogadjaja može imati svoj početak u prošlosti, ali nema svoj kraj u budućnosti. Dolazi se do zaključka da horizont dogadjaja može ostati isti ili se povećati s vremenom, ali ne smanjiti. Isto tako, kada bi se dve crne rupe spojile Švarcšildov radijus novonastale rupe bi bio veći od zbira radijusa prvobitnih crnih rupa.

Daleko od crnih rupa atomi su hladni (tek koji stepen iznad apsolutne nule) i njihove spore vibracije proizvode radio talase velikih tlasnih dužina. Blizu rupa, gde usisavanje mlaza atoma dovodi do njihovog sudaranja, zračenje dolazi od brzih oscilacija ugrejanih atoma. Blizu crnih rupa gde ta temperatura dostiže nekoliko miliona kelvina, proizvodi se X – zračenje.

Postojanje crnih rupa predviđa teorija, međutim direktni posmatrački dokazi za to ne postoje. Njihovo posmatranje je posredno i zasniva se na određivanju mase nevidljive komponente u tesno dvojnom sistemu prema njenom gravitacionom uticaju na kretanje vidljive komponente. Ako je masa nevidljive komponente veća od 3MS, a dvojni sistem je snažan izvor X-zračenja, ona je kandidat za crnu rupu. Ako je u dvojnom sistemu jedna komponenta crna rupa, a druga džin transferom materije sa zvezde džina u akrecioni disk oko crne rupe a zatim njenim padom na crnu rupu, emitovaće se snažno X-zračenje izvan horizonta događaja.

Bitan progres u istraživanju crnih rupa doneo je svemirski teleskop Habl. U nizu galaksija opažen je porast broja zvezda prema galaktičkom središtu, kao i burna aktivnost u tim središtima (uključujući i središte naše galaksije), ukazuju na crne rupe u središtima galaksija. To je slučaj i s nama najbližom spiralnom galaksijom, 2 miliona svetlosnih godina udaljenom, M31 i galaksijom M32, u sazvežđu Andromeda.

U okviru Evropskog kosmičkog programa, Horizont 2000, postoji plan za postavljanje detektora gravitacionih talasa crnih rupa. On se zove LISA, i sastoji se iz 6 laserskih uređaja koji će 2017. godine biti postavljeni u orbitu oko Sunca i to po 2 u temenima jednakostraničnog trougla stranice 5 miliona kilometara. Oni će zajedno raditi kao jedinstven uređaj, kao prva gravitaciona opservatorija. Ova opservatorija ne bi trebalo samo da potvrdi postojanje masivnih crnih rupa nego i da da i njihov raspored na nebu. Pred čovečanstvom će se prvi put ukazati slika gravitacionog neba, označavajući rađanje nove nauke, gravitacione astronomije, što bi trebalo da pokaže tačnost mnogih hipoteza u vezi sa evolucijom zvezda.