Życie po wybuchu

Był kiedyś taki film z Michaelem Douglasem, który z grubsza rzecz ujmując opowiadał o zmęczeniu materiału. Główny bohater stale żyjący w stresie i - jakie to modne określenie - pod presją czasu stoi w gigantycznym korku na autostradzie. Z nieba leje się żar, a rozpalony asfalt wzmaga jeszcze ogólny gorąc. Facet w pewnym momencie nie wytrzymuje, wysiada z samochodu, idzie przed siebie i... zaczyna strzelać do ludzi. Coś się w nim złamało, pewna granica została przekroczona. Nadal funkcjonuje jako Iksowski czy Igrekowski, ale jest już zupełnie innym człowiekiem. Bez szans powrotu do stanu sprzed wybuchu.

Podobne "zmęczenie materiału" obserwujemy też w przypadku gwiazd. Istnieją gwiazdy, które w pewnym momencie wybuchają, ale eksplozja nie powoduje ich unicestwienia. Astronomowie określają je jako gwiazdy nowe (w odróżnieniu od supernowych, po których zostaje wspomnienie w postaci gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury).


Gwiazda nowa w Galaktyce Andromedy. Źródło

Gwiazdy nowe to tak naprawdę specyficzny układ podwójny, w którym jeden składnik jest białym karłem, drugi zaś zwyczajną gwiazdą ciągu głównego. Oba obiekty są położone niezmiernie blisko siebie, tak blisko, że zostaje przekroczona krytyczna granica Roche'a (obiekty znajdujące się wewnątrz granicy Roche'a są mają ogromną szansę zostać unicestwione za sprawą oddziaływania grawitacyjnego swojego towarzysza). Gwiazdy niemalże stykają się powierzchniami.
Materia z większego składnika nieustannie wypływa w kierunku białego karła i gromadzi się na jego powierzchni, tworząc coś w rodzaju dodatkowej warstwy. Warstwa ta, w której skład wchodzi głównie wodór i hel, jest sprasowywana. Gaz tworzący białego karła jest zdegenerowany. Gaz na niego opadający również ulega degeneracji. Po przekroczeniu pewnej masy krytycznej "porwanego" gazu zaczyna gwałtownie rosnąć ciśnienie i temperatura, natomiast nie dochodzi do - normalnej w przypadku innych gwiazd - ekspansji gazu i schłodzenia otoczki. Biały karzeł odrzuca całą nagromadzoną warstwę, co obserwuje się jako gwałtowne pojaśnienie gwiazdy. Bywa, że niewidoczny dotąd obiekt rozbłyska na niebie, ponieważ świeci nawet milion razy mocniej niż dotychczas. Po jakimś czasie, w miarę rozpraszania się odrzuconego gazu, jasność opada i po około 3 miesiącach po "nowej" gwieździe nie zostaje ślad.


Strzałką zaznaczono obiekt V1500 Cygni, czyli gwiazdę nową, która rozbłysła w gwiazdozbiorze Łabędzia. Nowa była widoczna gołym okiem.

Czy zawsze dochodzi do wybuchu, gdy jeden składnik podkrada materię z drugiego? Nie, nie zawsze. Jeśli ilość pobieranego gazu przekracza 10-9 masy słońca na rok, w otoczce utworzonej na powierzchni białego karła wytwarza się temperatura potrzebna do zainicjowania reakcji termojądrowej. Materia nie ulega całkowitej degeneracji i jest po prostu spalana. Trwa równowaga pomiędzy ciśnieniem a wypromieniowywaniem energii. Kiedy tempo akrecji (czyli opadania materii) jest wolniejsze, obserwujemy wybuch gwiazdy nowej.

Przyjmuje się, że do wybuchu dochodzi raz. Bardziej dlatego, że odstępy czasowe między hipotetycznymi wybuchami wykraczają poza nasze możliwości obserwacyjne, niż że taka jest natura samej gwiazdy. Znamy jednak obiekty, w których gwałtowne pojaśnienie zanotowano kilkakrotnie, bo - jak w przypadku dajmy na to RS Ophiuchi - wybuchały co kilkadziesiąt lat. Można więc przyjąć, że biały karzeł, pozbywszy się części masy, "tyje" na nowo i po długim, długim czasie odrzuca jeszcze raz nagromadzone warstwy. Może się jednak zdarzyć, że własna zachłanność go zgubi. Ilość zebranej materii będzie tak duża, że wybuch unicestwi jednak gwiazdę i pozostawi po niej żałosne resztki w postaci gwiazdy neutronowej. Zamiast nowej mamy supernową.

Mamy szansę zaobserwować podobne zjawisko jeszcze za naszego życia. Co roku odkrywamy w naszej Galaktyce do kilkunastu gwiazd nowych. Pocieszające. Prawdopodobieństwo zaobserwowania supernowej jest znacznie mniejsze.

2 komentarze :

  1. zewsząd i znikąd29 marca 2009 11:37

    Wow, bardzo ciekawe. Tego nie znałam. ;) Natomiast ciekawią mnie dwie rzeczy, może znasz odpowiedź...
    1. Taki układ skądś się musi wziąć. Białe karły biorą się z niezbyt dużych zwykłych gwiazd, zwykłe gwiazdy są większe od białych karłów... więc jak taka gwiazda mogła wcześniej wytrzymać z towarzyszem siedzącym jej niemal dosłownie na karku? ;) Czy też oba składniki układu zbliżają się tak bardzo dopiero po "skarłowaceniu" jednego?
    2. Co się właściwie dzieje, kiedy zamiast wybuchu dochodzi do zainicjowania reakcji termojądrowej? Gwiazda ciągu głównego to już nie jest, więc jak takie coś nazwać i jak długo świeci takie coś, co fuksem wróciło do spalania wodoru?

    OdpowiedzUsuń
  2. Na pierwsze pytanie Ci nie odpowiem. Jestem laikiem :) Pytanie, ile taka gwiazda musiała wytrzymywać. Pożeranie wodoru towarzysza trwa naprawdę bardzo długo i zanim zbierze się go krytyczna ilość, sporo czasu upłynie. Układy podwójne kontaktowe nie są niczym niezwyklym, tylko że nie w każdym mamy potencjalną gwiazdę nową. Białe karły biorą się nie tylko z niezbyt dużych gwiazd. Czasem białym karłem jest się już na starcie i nic nie dzieje się dalej.

    Ad 2. Biały karzeł reaktywacja? :) Nie mam pojęcia, ile takie coś świeci. Pewnie do następnego potencjalnego wybuchu, bo przecież nie przestaje pożerać.

    OdpowiedzUsuń