Svaki put kada pogledamo vedro, noćno nebo vidimo isto – ogroman broj svetlih tačkica razbacanih na sve strane. Dužim posmatranjem primetimo neke pravilnosti među tim mnoštvom belih tačkica, i uspevamo da prepoznamo neke grupe koje su ljudi nazvali sazvežđa. Ako bi produžili posmatranje tokom cele noći, pa opet sledeće noći, i tako redom primetili bi da sve zvezde kruže oko jedne iste zvezde, ali međusobni raspored zvezda se ne menja. Ma koliko dugo neki čovek posmatrao noćno nebo teško da bi mogao da vidi bilo kakvu promenu na zvezdama, i svako bi prilično lako zaključio da su zvezde nepromenljive i večite. Ali, to što mi nismo u mogućnosti direktno da vidimo promene na zvezdama ne znači da tih promena nema. Read more…

Onog trenutka kada sav vodonik bude potrošen, gravitacija pobeđuje unutrašnje sile zvezde i dovodi do toga da jezgro bogato helijumom počinje da se skuplja. Situacija je opet slična onoj iz faze nastanka zvezde. Kako se zvezda smanjuje u njenoj unutrašnjosti pritisak i temperatura nastavljaju da rastu. Sav vodonik u jezgru je već odavno potrošen, ali u prostoru oko jezgra vodonika ima u izobilju. Najzad, temperatura u okruženju jezgra koje kolapsira postaje dovoljno visoka da omogući sagorevanje vodonika. Read more…

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. Read more…

Ogromna većina zvezda koju vidimo na noćnom nebu su zvezde slične našem Suncu. One sadrže približno istu količinu materije kao Sunce, u njima se odigravaju isti procesi kao u Suncu. Konačna sudbina svih ovih zvezda određena je onda kada su nastale, njihovom malom masom. One će svoj život okončati kao mali, tamni patuljci koji lutaju kroz skoro potpuno prazan galaktički prostor. Tek poneka od njih imaće tu sreću da još jednom zasija, kao nova, sjajem koji nikada ranije nije imala.

Međutim, na nebu postoje i druge zvezde, plavičaste, blještavo sjajne zvezde čija je masa znatno veća od mase Sunca. Ove zvezde se lako identifikuju dok su još u detinjstvu jer su među najsjajnijim. Najbolji primeri ovih zvezda su Spika (Devica), Aherar (Eridan) i skoro svaka sjajna zvezda u sazvežđu Orion.

Masa zvezda ne određuje samo način na koji će one okončati svoj život, od mase zavisi i koliko dugo će zvezda živeti. Zvezde male mase evoluiraju veoma sporo. Njima je potrebno mnogo vremena da bi postigle pritisak i temperaturi za započinjanje sagorevanja vodonika. A kada sagorevanje počne, one štedljivo troše svoje male zalihe goriva. Većina zvezda male mase u našoj galaksiji nalazi se još u detinjstvu, sve one još uvek troše svoje zalihe vodonika. Read more…

Pre svega treba zapamtiti da supernova NIJE velika nova. One nastaju iz sasvim različitih uzroka od potpuno različitih vrsta zvezda, ali iako su različite one imaju i neke sličnosti.

Kao i nova, supernova je zvezda čiji se sjaj iznenada, drastično poveća, a zatim se polako smanjuje, iščezavajući sa neba. U nekim slučajevima krive sjaja bliskih nova i udaljenenih supernova mogu biti vrlo slične i zbog toga se, skoro do 1920 godine, smatralo da se u oba slučaja radi o istoj pojavi. Pre nego što su shvatili uzroke nastanka nova i supernova, astronomi su uočavali jasnu razliku posmatrajući ova dva događaja. Read more…

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. Read more…

Do sada je u našoj galaksiji zabeleženo samo šest eksplozija supernova u poslednjih 1000 godina. Na slici prikazan je položaj tih supernova u galaksiji. Supernove najčešće dobijaju imena po godini u kojoj su zabeležene a ako ih ima više iza godine stavljaju se redom slova abecede. Supernova Cassiopeia A (CasA) nije zabeležena u istoriji ali radio posmatranja su ukazala da je svetlost ove supernove stigla do Zemlje u VII veku. Read more…

Tokom istorije zabeležen je veliki broj supernova. Većina ovih supernova otkrivena je poslednjih decenija u udaljenim galaksijama, pomoću moćnih teleskopa, ali tokom istorije bilo je i onih supernova koje su videli, i verovatno kojih su se plašili, ljudi koji su šetali Zemljom pre nekoliko vekova.

U poslednjoj fazi u životu zvezda velikih masa dolazi do vrlo snažnih i upadljivih promena. Verovatno najupečatljivija promena je eksplozija zvezde do koje dolazi onda kada zvezda više nije u stanju da se suprotstavi sopstvenoj težini. Takva eksplozija u kojoj zvezda biva gotovo potpuno uništena naziva se supernova. Jedna zvezda običnog sjaja, u trenutku eksplozije supernove zasija poslednji put, ali ona tada sija sjajnije neko ikada ranije, sjajnije od milijardi drugih zvezda, sjajnije od čitave galaksije u kojoj je živela. Read more…

Rano ujutro 4. jula 1054. godine u kineski astronomi su na istočnom nebu opazili jednu novu vrlo sjajnu zvezdu. Narednih dana njen sjaj je rastao i dostigao -6m što odgovara sjaju Meseca u jednoj četvrti. Dvadeset tri dana ova zvezda se videla i po danu. U isto vreme, čini se, zvezda je opažena i na drugom kraju sveta, na nebu iznad današnjeg Novog Meksika i Arizone gde su je zabeležili neki indijanski slikari.

Ovaj događaj zabeležio je drevni kineski istoričar Toktaga u 9. odeljku 56. poglavlja Istorije dinastije Sung: “Na dan či-ču, petog meseca prve godine vladavine Či-ho, pojavila se ‘gostujuća zvezda’ na jugoistoku Tijen-huana, veličine nekoliko palaca. Posle više od godine dana, ona se ugasila.” Read more…

U noći između 23 i 24 februara 1987. godine, kanadski astronom Jan Šelton radio je na opservatoriji Las Kampanas, visoko u čileanskim Andima. Jedan od njegovih asistenata nakratko je izašao napolje i na kratko pogledao tamno noćno nebo. A tamo imao je šta da vidi. Pošto je poznavao raspored sazvežđa, brzo je uočio nešto veoma čudno. Na rubu magličaste mrlje svetlosti poznate kao Veliki Magelanov oblak nalazila se jedna zvezda. Nije izgledala posebno sjajna, približno iste veličine kao zvezde u Orionovom pojasu. Neobično je jedino bilo to što se ta zvezda nije tamo nalazila prethodne noći! Read more…

Kad je vasiona stvorena pre oko 15 milijardi godina nastali su samo vodonik i kiseonik. Samo ta dva laka elementa mogla su da prežive i izrone iz neverovatnog vrtloga kosmičkog rađanja. Ali svima je poznato da je svet oko nas sastavljen od mnogo težih elemenata. Tu ima kiseonika i azota u vazduhu koji udišemo, kalcijuma i kalijuma u našim kostima, a gvožđe je u krvi koja teče našim venama.

Nijedan od ovih težih elemenata nije bio deo prvobitne vatrene lopte iz koje se rodila vasiona. Oni nisu stvoreni u unutrašnjosti zvezda male mase. Te zvezde nisu sposobne da stvore elemente teže od ugljenika i kiseonika. Ali, u dubinama masivnih zvezda, čija je masa 50 do 60 puta veća dolazi do mnogih egzotičnih termonuklearnih reakcija. Videli smo da u poznom životu ovakvih zvezda temperatura raste na nekoliko milijardi stepeni. U takvom paklu kuju se teži elementi. Read more…

Kako i odakle su nastali svi ovi elementi? Da li su oni uvek postojali u Univerzumu ili su nastali nakon što je Univerzum bio stvoren? Pedesetih godina XX veka astronomi su zaključili da vodonik i većina helijuma potiču iz najranijih trenutaka stvaranja Univerzuma Svi drugi elementi su nastali kao rezultat nukleosinteze koja se odigrava u zvezdama.

Ključna stvar za razumevanje procesa nastanka teških elemenata je to da veća jezgra mogu da nastanu spajanjem lakših jezgara. Prema trenutno prihvaćenim teorijama svi teži elementi potiču, u stvari, od jednog elementa, najjednostavnijeg i najlakšeg – vodonika. Da bi teorija o nukleosintezi bila prihvatljiva ona mora da objasni i sam proces stvaranja različitih vrsta elemenata, ali takođe mora da pruži objašnjenje rasprostranjenosti pojedinih elemenata u vasioni. Read more…

Proces nukleosinteze počinje u tzv. proton-protonskom ciklusu. Ovaj lanac fuzionih reakcija odigrava se u jezgrima svih zvezda koje se nalaze u mirnom stadijumu svog evolutivnog razvoja. Takva zvezda je i naše Sunce, i upravo ovaj niz reakcija odgovoran je za nastanak energije koja je omogućila nastanak i opstanak života na našoj planeti. Osnova proton-protonskog ciklusa je da se na dovoljno visokoj temperaturi, oko 107K, odigrava lanac nuklearnih reakcija u kojima reaguje četiri jezgra vodonika i nastaje jedno jezgro helijuma uz oslobađanje neutrina i energije:

Nastali pozitroni gotovo trenutno reaguju sa slobodnim elektronima i u procesu anihilacije pretvaraju se u energiju gama-zraka. Neutrini odlaze odnoseći izvesnu količinu energije i oni ne igraju važnu ulogu u lancu nukleosinteze. Ispravnost proton-protonskog ciklusa potvrđena je i eksperimentalno, u laboratorijskim uslovima. Read more…

Na sve višim i višim temperaturama koje se dostižu u unutrašnjosti zvezde, sve teža i teža jezgra mogu da stupe u fuzione reakcije. Na temperaturi od 10⁹K (koja se javlja samo u jezgrima zvezda mnogo masivnijih od Sunca) dolazi do fuzije ugljenika u magnezijum:

Međutim, zbog velikog broja protona u jezgrima težim od ugljenika, većeg broja protona, fuzija težih elemenata zahteva vrlo visoke temperature koje skoro da se i ne javljaju u zvezdama. Zbog toga teži elementi nastaju na drugi, lakši, način. Na primer, odbojna sila između dva jezgra ugljenika je tri puta veća nego odbojna sila između ugljenika i helijuma. Zbog toga se fuzija ugljenik-helijum odigrava na nižim temperaturama nego fuzija dva jezgra ugljenika. Na temperaturi većoj od 6·10⁸K, jezgro ugljenika-12 sudara se sa jezgrom helijuma-4 i dolazi do nuklearne reakcije u kojoj nastaje kiseonik-16:

Read more…

Helijum nije jedini element koji može da učestvuje u fuzionim reakcijama sa drugim elementima. Kako broj različitih jezgara nagomilanih u jezgru raste povećava se i raznolikost mogućih fuzionih reakcija. U neki reakcijama dolazi do oslobađanja protona ili neutrona a u drugim ove čestice učestvuju kao reaktanti i bivaju apsorbovani od strane drugih jezgara. Na ovaj način nastaju hemijska jezgra koja se po masi nalaze između onih nastalih fuzijom helijuma.

Laboratorijski eksperimenti pokazuju da jezgra kao što su fluor-19, natrijum-23, fosfor-31 i mnogo drugi nastaju upravo na ovakav način. Njihova rasprostranjenost velika kao rasprostranjenost onih elemenata koji nastaju u fuzionim reakcijama helijuma iz razloga što su one mnogo češće. Read more…