Zivot posle smrti

Termonuklearne reakcije igraju važnu ulogu u stabilnosti zvezda. Setimo se, na primer, da je početak sagorevanja vodonika odgovoran za zaustavljanje kontrakcije protozvezde. Odlivanjem energije oslobođene u termonuklearnim reakcijama u centru zvezde uspostavlja se stanje u kojem zvezda može da podnese ogromnu težinu svojih spoljnih slojeva.

Kad ostane bez nuklearnog goriva mrtvo telo sagorele zvezde u centru planetarne magline jednostavno se skuplja. Milijarde milijardi tona gasa koje sa svih strana vrše pritisak ka centru, neumoljivo lome i sabijaju zvezdu do veoma malih dimenzija. Uskoro će gasovi biti tako gusto složeni da će atomi unutar zvezde biti potpuno oljušteni.
Svima je poznato da se u normalnim uslovima atom sastoji od masivnog jezgra u centru oko kojeg kruže elektroni po svojim orbitama. Ali, duboko u unutrašnjosti umiruće zvezde male mase atomi su tako tesno zbijeni da se elektroni otkidaju od jezgara. Unutrašnjost zvezde sastoji se od jezgara koja plove u moru elektrona. Na kraju, kad gravitacija sabije zvezdu na veličinu ne veću od Zemljine, elektroni su tako gusto zbijeni da je pritisak koji oni stvaraju tako snažan da se može odupreti daljoj kontrakciji. Ti elektroni su tada tako gusto složeni da bi svaka dalja kontrakcija primorala dva elektrona da zauzmu isto mesto. U fizici se kaže da bi to bio pokušaj da dva elektrona zauzmu isto kvantomehaničko stanje, a to strogo zabranjuje zakon koji je nazvan Paulijev princip isključenja. Rezultujući pritisak koji zaustavlja dalju kontrakciju mrtve zvezde naziva se pritisak degenerisanih elektrona.

Pritisak degenerisanih elektrona može da izdrži zvezdu veličine 1,4 solarne mase. Prečnik jedne takve mrtve zvezde je oko 10.000 kilometara a njena gustina je ogromna – svaki kubni centimetar zvezdanog materijala ima masu od 60 tona.

Beli patuljci su najobičnija vrsta mrtvih zvezda u galaksiji. Svim zvezdama male mase, uključujući i naše Sunce, suđeno je da svoj život završe kao beli patuljci. U ostatku večnosti beli patuljci se hlade, postepeno zračeći svoju toplotu u okolni prostor. Jednog dana oni će se ohladiti na temperaturu okolnog prostora, i nastaviće potpuno beživotni da lutaju međuzvezdanim prostorom.

Većina zvezda malih masa život će završiti na ovakav način, ali neke od njih čeka zanimljiva sudbina.
Oko polovine zvezda koje vidimo na nebu nisu usamljene zvezde kao naše Sunce već dvostruke ili višestruke zvezde. Neka da su orbite dvojnih zvezda ogromne pa dve zvezde u sistemu prođu kroz sve etape evolucije bez ikakvog uticaja svog para, ali dosta često orbite su vrlo male. Kod takvih bliskih zvezda evolucija jedne zvezde može dramatično uticati na njenog pratioca. Ako je rastojanje između zvezda u dvojnom sistemu dovoljno malo gravitaciona sila patuljaste zvezde može da isčupa materijal, vodonik i helijum, sa površine svog pratioca. Na ovaj način materijal sa jedne zvezde napušta matičnu zvezdu i “otiče” kroz međuzvezdani prostor i pada na površinu patuljka.

Vremenom se “ukradeni” gas gomila na površini patuljka a to dovodi do povećanja temperature i pritiska. Uskoro ovaj nagomilan gas postaje tako vreo da će se vodonik na površini upaliti. Zvezda će naglo pojačati svoj sjaj deset hiljada puta dok termonuklearne reakcije, koje su se nekada, u mladosti, odigravale u njenom jezgru, besne na površini patuljka. Za udaljenog posmatrača zasijaće nova zvezda na nebu. Beli patuljak je postao nova.

Posle nekoliko meseci eksploziji je skoro došao kraj. Tokom eksplozije nova može da izbaci gasove u prostor. Količina materijala oduvana sa belog patuljka veoma je mala. Nove retko izbacuju više od približno desetohiljaditog dela solarne mase.

Način na koji otrgnuti materijal pada na površinu belog patuljka omogućava laku detekciju dvojnih sistema sa razmenom mase i eksperimentalnu potvrdu ovog scenarija. Zbog rotacije zvezda u dvojnom sistemu materijal ne pada direktno na površinu belog patuljka. Umesto toga, on ga “promašuje”, savija iza njega i ulazi u orbitu oko njega. Na ovaj način nastaje disk koji se naziva akrecioni disk. Zbog viskoznosti (unutrašnjeg trenja) gasa u ovom disku gas se sve više zagreva dok pada ka površini. Unutrašnji deo akrecionog diska postaje toliko topao da počinje da emituje vidljive, UV i X-zrake. U mnogim sistemima sjaj ovog diska je veći od sjaja koji emituje beli patuljak između eksplozija nova.
Do sada je u našoj galaksiji registrovan veliki broj nova, a takođe poznat je i veliki broj izvora X-zračenja koji su potencijalni beli patuljci oko kojih postoji akrecioni disk.

Tridesetih godina XX veka indijski fizičar S. Čandrasekar uspešno je objasnio proces formiranja belih patuljaka otkrivši da pritisak degenerisanih elektrona može da izdrži mrtvu zvezdu. On je takođe izračunao i maksimalnu masu zvezde koju ovaj pritisak može da izdrži. Ta granica se danas naziva Čandrasekarova granica i iznosi 1,4 solarne mase. Ovo je razlog zbog koga svi beli patuljci moraju imati masu manju od 1,4 solarne mase.

Ogromna većina zvezda koju vidimo na noćnom nebu slična je našem Suncu i sve te zvezde svoj život žive na već opisan način. Međutim, na nebu postoje i druge zvezde, plavičaste, blještavo sjajne zvezde čija je masa znatno veća od mase Sunca. Život tih zvezda je mnogo drugačiji i burniji.