— Published on 15/01/2018 / Bug.hr.
Smatralo se dosad da su jako debele zvijezde stvar daleke prošlosti. Nešto kao Willendorfska Venera. To je, kao, nekad davno bilo in, a danas je out. Potpuno krivo.
U članku nedavno objavljenom u časopisu Science izvještava se o velikom udjelu vrlo masivnih zvijezda, puno većem od očekivanog, u zvjezdorodnom području nazvanom “30 Dorado”. Dorado ili Zlatna ribica je malo zviježđe južnoga neba koje sadrži dio Velikoga Magellanovoga oblaka, galaksije koja je satelit Mliječnome putu (kao što je Mjesec satelit Zemlji). “30 Dorado” je emisijska maglica unutar Velikoga Magellanovoga oblaka, područje koje je već dugo poznato kao rodilište zvijezda – mjesto gdje se zvijezde rađaju. Usput, Tamo gdje se zvijezde rađaju (Školska knjiga, 1972.) je naslov prve knjige našeg doajena popularizacije astronomije, Vladisa Vujnovića, koji će – nakon što je napisao desetke značajnih knjiga iz astronomije – uskoro pisati i za BugOnline.
Zvijezde nisu vječne
Zvijezde se rađaju, razvijaju i umiru, baš kao i ljudi. Ta je rečenica, naravno, čisti antropomorfizam (pripisivanje ljudskih karakteristika neživim objektima). Preciznije bi bilo reći da zvijezde nastaju, mijenjaju se s vremenom i nestaju, to jest pretvaraju se u nešto drugo. Vječne su u usporedbi s duljinom ljudskoga života, no “smrtne” su u usporedbi sa starošću svemira. Duljina života jedne zvijezde prvenstveno ovisi o njezinoj masi. Što je zvijezda masivinija, živi kraće. Što je manje masivna, živi dulje. Zvijezde najmanjih masa (minimum je otprilike jedna desetina mase Sunca) žive višestruko dulje od sadašnje starosti svemira. One, uvjetno rečeno, jesu vječne. Zvijezde masa našeg Sunca žive oko 10 milijardi godina, što je usporedivo sa starošću svemira. Zvijezda koja je 16 puta masivnija od Sunca živi samo 10 milijuna godina, što je tisuću puta kraće. No, postoje i zvijezde koje su stotinjak puta masivnije od Sunca. Takve žive manje od 3 milijuna godina, što je treptaj oka na kozmičkoj vremenskoj skali.
Sve zvijezde ne “umiru” na isti način
Raspodjelu masa u ljudskoj populaciji dobro opisuje Gaussova funkcija. Graf te funkcije je poznata zvonolika krivulja prema kojoj je prosječna vrijednost najučestalija, a sve veća odstupanja na jednu i drugu stranu su sve manje učestala. Doduše, ako govorimo o debljini kod ljudi onda masa nije jedini relevantni parametar. Važna je i visina. Iz mase i visine izračunava se indeks tjelesne mase i ta je veličina opisana Gaussovom raspodjelom. Poanta priče je da su jako debeli i jako mršavi u repovima te raspodjele. Prosječnih je najviše. Vrijednosti unutar dogovorenog odstupanja od prosjeka nazivamo normalnima.
Raspodjelu masa u zvjezdanoj populaciji ne opisuje Gaussova funkcija. Zvjezdane mase raspoređene su drukčije. Onih ekstremno masivnih također ima najmanje, ali prosječnih nema najviše. Najviše ima zvijezda male mase. Više od polovice svih zvijezda u našoj galaksiji su doslovno – patuljci. Sunce je u gornjih 12% najmasivnijih zvijezda. No, rep te raspodjele nije poznat dovoljno dobro s obzirom na njegovu važnost. A rep je jako važan.
Tu moram spomenuti još jednu zgodnu analogiju s raspodjelama u ljudskoj populaciji. Mnoge ljudske karakteristike raspoređene su po Gaussovoj krivulji, ne samo indeks tjelesne mase i recimo visina. Manje opipljiva ljudska svojstva – primjerice genijalnost, velika kreativnost, nekonformizam – nalaze se u repu Gaussove krivulje. Nose ih ljudi koji, po matematičkoj definiciji normalnosti, nisu normalni. A upravo ti koji nisu normalni su oni koji mijenjaju svijet. Bez njih bi današnji svijet izgledao bitno drukčije. Tako je i s debelim zvijezdama. Bez njih bi svemir bio bitno drukčiji. Bez njih ne bi bilo ni nas. Doslovno.
Naime, vrlo masivne zvijezde ne samo da žive kratko, nego i svoj život završavaju spektakularnom eksplozijom koju nazivamo supernovom. A eksplozija supernove je proces u kojem nastaju teži elementi i u kojem se ti teži elementi raspršuju u okolni prostor te postaju materijal za drugu generaciju zvijezda i njihovih planetarnih sustava. Mnogi elementi neophodni za život na Zemlji nastali su u eksploziji neke supernove ili su stvoreni u procesima na neutronskim zvijezdama koje su – opet – središnji ostaci nekadašnjih eksplozija supernova. Evolucija svemira, dakle, bitno ovisi o udjelu vrlo masivnih zvijezda.
Što je otkriveno u području "30 Dorado"?
Od 452 zvijezde, koje su opažene u tom zvjezdorodnom području, njih 247 ima masu veću od 15 masa Sunca. Sve te zvijezde će eksplodirati kao supernove. Osim toga, neke od tih zvijezda 200 su puta masivnije od Sunca. Prema podacima koje smo dosad imali, ispadalo je zvijezda može imati masu od najviše 150 masa Sunca. Sad je gornja granica pomaknuta na 200.
Zvijezde mogu biti deblje nego što smo mislili, i debelih ima puno više nego što smo mislili. A te spoznaje imaju važne konsekvencije. Kao prvo, naši modeli razvoja zvijezda nisu dovoljno dobri, a samim tim ni naše razumijevanje razvoja svemira. Drugo, učestalost eksplozija supernova veća je dosadašnjih procjena. Možda čak i 70% veća. To dalje povlači i veću učestalost neutronskih zvijezda i crnih rupa u svemiru, pa onda i veću učestalost pojava stapanja dvojnih sustava crnih rupa ili neutronskih zvijezda. Događaji na temelju kojih je LIGO detektirao gravitacijske valove mogli bi biti čak tri puta učestaliji od dosadašnjih procjena. Što je jako dobra vijest za astronomiju gravitacijskih valova. Sve u svemu, spoznaja svemira nam lijepo napreduje. Za razliku od društva koje fino nazaduje prema srednjovjekovnim vrijednostima.