|
26.01.2005 |
|
NGC 2440: prekrásny zámotok bieleho trpazlíka.
Poďakovanie:
H. Bond (STScI),
R. Ciardullo (PSU),
WFPC2,
HST,
NASA
Ako prekrásny motýľ odhadzuje rodiaci sa biely trpaslík zámotok, do ktorého sa predtým halil.
Použijúc túto analógiu je naše Slnko momentálne v štádiu húsenice a odhodenie vrstiev plynu
bude to najveľkolepejšie divadlo, ktoré sa odohrá asi tak za 5-6 miliárd rokov ("nakrátko" predtým sa zmení
na červeného obra, pohltiac svoje vnútorné planéty).
Planetárna hmlovina, ktorú biely trpaslík na obrázku vytvoril, sa nazýva NGC 2440 a
v jeho strede svieti jedno z najhorúcejších známych bielych trpaslíkov. Vidieť ho ako jasný bod v strede obrázku.
Obrázok vyššie nie je v pravých farbách a je dielom Forresta Hamiltona.
V provom rade rozumieme (na tomto mieste) pod bielym trpaslíkom hviezdu a nie cudzokrajnú odrodu modrých trpaslíkov
z kreslených seriálov.
Typický biely trpaslík má polovičnú hmotnosť, ako naše Slnko a pritom je len o niečo väčšie, ako naša Zem.
Biele trpaslíky sú, po neutrónových hviezdach, tým najhustejším objektom vo vesmíre. Hustota bielych hviezd
je skutočne mimoriadna, pohybuje sa okolo hodnoty 1 tony na cm3 (voda má hustotu na 1 gram na cm3
a priemerná hustota Zeme je 5,4 g na cm3) - Predstavte is, že vaše auto (alebo auto vašich rodičov) namačkáte
do náprstku.
Biely trpaslík už nie je schopný produkovať energiu ako ostatné hviezdy. Jeho nukleárne palivo dohorelo a nemá dostatočne veľkú
hmotnosť, aby svoj život ukončil bohémskym výbuchom novy, či supernovy. Ak spájate ľahké atómy, ako vodík, hélium, lítium do ťažších
prvkov, uvoľníte tým energiu. Ak sa dostanete v jadre hviezdy až k výrobe železa, výnosnosť tohoto "biznisu" skončí.
Už nezískate energiu. Vytvorí sa železné jadro hviezdy, nad ktorým sú síce ešte ľahšie prvky, tam ale tlak ani teplota
už nie je dostatočná. Hviezda sa zhrúti (tým sa ešte posledný krát zohreje pri uvoľnení gravitačnej energie) a v poslednom
záblesku odhodí časť svojich vonkajších vrstiev vytvárajúc okolo seba hmlovinu bohatú na prvky od vodíka až po železo.
Gravitáciu však nie je schopná stlačiť bieleho trpaslíka do jediného bodu. Elektróny zachránia stláčajúcu sa hmotu
pred úplným stlačením. Elektróny sú fermióny (majú polocelý spin, konkrétne 1/2) a preto sa "neradi" o spoločný priestor
s inými elektrónmi (znesú sa práve dvaja). V stlačenej hmote bieleho trpaslíka sú natlačené elektróny tak blízko k sebe,
že tento zákon neznášanlivosti (učene Pauliho vylučovací princíp) rozdelí celí vnútrajšok hviezdy na malé oblasti, v ktorých
sa nachádza len dvojica elektrónov. Akoby boli uzavreté do malej nádoby s nepreniknuteľnou stenou. Čím je táto nádoba menšia, tým
väčším tlakom na steny tejto nádoby pôsobia elektróny a to aj vtedy, ak hviezda úplne vychladne (teoreticky aj pri teplote
okolo absolútnej nuly). Pravidlá tu už určuje kvantová príroda. Hovoríme, že tlak elektrónov kompenzuje neúnavné
gravitačné sily hviezdy stiahnuť sa do jediného bodu. Pokiaľ hmotnosť hviezdy nepresahuje určitú kritickú hranicu
(Chandrasekarova hranica), zostane bielym trpazlíkom. Táto hmotnosť je 1,4 násobok hmotnosti Slnka. Naše Slnko teda
ešte skončí ako biely trpazlík. Hviezdy nad touto hranicou majú tak veľkú hmotnosť, že gravitáciu nevie zastaviť ani tlak
elektrónov, sú "natlačené" do protónov a hmota hviezdy sa pretvára na skoro jednoliatu hmotu z neutrónov.
Hviezda sa zmenší ešte viac, zhustne a nakoľko neutróny sú tiež fermióny, celá hra s Pauliho vylučovacím princípom
sa zopakuje s neutrónmi a vznikne neutrónová hviezda. Hustota neutrónovej hviezdy je rovná približne hustote atómových jadier,
tj. okolo 1012 kg na cm3 (do náprstku musíte napchať kilometer kubický vody, niečo okolo
sto obrých tankérov). Vráťme sa ale k bielym trpaslíkom.
Na začiatku svojho vzniku je biely trpaslík veľmi horúci. Teplo už ale neprodukuje, preto len svieti a svieti, chladne a chladne,
pomaly sa stráca v tme vesmíru. Na povrchu bieleho trpaslíka je gravitačné zrýchlenie 100 tisíc násobne vyššia než na povrchu Zeme.
Niektoré biele trpaslíky majú aj atmosféru (z čistého vodíka a hélia). Vďaka mimoriadne silnej gravitácii je atmosféra
síce hustá, ale veľmi tenká. Keby na Zemi bola gravitačné zrýchlenie tak veľké, ako na povrchu bieleho trpaslíka, riedkosť vzduchu
"osemtisícoviek" by sme mohli skúsiť už vo výške našich kolien (aj keď ťažko si predstaviť že v tak silnej gravitácii by
rozumný tvor mohol mať našu konštrukciu).
Vedci predpokladajú, že povrch bieleho trpaslíka tvorí 50 km hrubá kôra, povrch ktorej tvorí kryštalická mriežka atómov uhlíka
alebo kyslíka. Vychladnutý biely trpaslík by mimoriadne pripomínal diamant (diamant je vlastne len kryštalický uhlík).