Zvijezde treće populacije (5)

4. dio

Zvijezde treće populacije (5)

Zvijezde treće populacije, točnije rečeno zvijezde s masom između 100 i 250 Sunčevih masa, eksplodiraju u nezamislivim dimenzijama. Pošto je rasprostranjenost tih zvijezda bila puno veća od prostora koje zauzimaju galaksije, uspjele su one pri svojim eksplozijama puno veći prostor obogatiti teškim elementima, i upravo zbog toga se teški elementi mogu naći u intergalaktičkom prostoru.

Druga važna točka – zvijezde treće populacije su bile jaki izvori ultra-ljubičastog zračenja. Pri temperaturi površine od oko 100.000 stupnjeva, zvijezda isijava gotovo isključivo zračenje u tom dijelu spektra. Kako sam već spomenuo, nekih 400.000 godina nakon velikog praska je svemir bio gotovo potpuno neutralan, pošto su elektroni bili uhvaćeni od strane protona, dostupan je bio samo neutralni vodik i helij. U jednom određenom trenutku, međutim, oni su morali ponovo biti ionizirani, a za to ne postoji bolji izvor od zvijezda treće populacije.

Treća točka je rast ogromnih crnih rupa u centrima galaksija. Posebno velike zvijezde treće populacije, s masama od 250 do 1000 Sunčevih masa, uopće ne eksplodiraju, već odmah kolabiraju i postaju crne rupe. One su u centrima galaksija mogle biti kondenzaciona točka za stvaranje crnih rupa velikih masa (s masama od nekoliko milijardi Sunčevih masa), tako da su okolni plin privlačili k sebi i doveli do tolike koncentracije mase, koje danas možemo vidjeti kao aktivne galaktičke jezgre, kao kvazare, koji izbacuju visoko­energetske čestice na udaljenosti i do milion svjetlosnih godina. Taj fenomen, dakle, možemo povezati s jednim od prvih aktiviteta u svemiru uopće.

Kao zaključak možemo istaći činjenicu da je stvarni veliki prasak – naime,  početak stvaranja teških elemenata, baš kao i stvaranje svijetlosti, počelo sa zvijezdama treće populacije, i u tome je njihov nemjerljivi značaj za sve ono što se je nakon toga dešavalo u svemiru.

Zvijezde treće populacije (4)

3. dio

Zvijezde treće populacije (4)

U prvim plinskim oblacima je od jednog oblaka nastala jedna jedina zvijezda, pošto se plin nije mogao ohladiti. Prve zvijezde su bile ogromne, morale su biti ogromne, s masama od 100 do 1000 Sunčevih masa i promjerima 5 do 10 puta većima od Sunca, njihov sjaj je bio 1 do 30 miliona jači od sjaja Sunca, i to najvećim dijelom u ultra-ljubičastom dijelu spektra, pošto im je temperatura bila i do 100.000 stupnjeva.

Tolike veličine i temperature su, međutim, imale svoju cijenu, a to je bio njihov životni vijek od samo 3 miliona godina. Te zvijezde su, dakle, u 3 miliona godina postavile osnovu za sve strukture koje su se nakon toga stvorile u svemiru. Zvijezde treće populacije su bile nevjerojatno velike zvijezde. Danas u Mliječnom putu imamo možda tek pokoju zvijezdu koja ima nekih 100 Sunčevih masa, dok su uobičajene veličine velikih zvijezda nekih 40 Sunčevih masa. Ono što je kod zvijezda treće populacije za astrofizičare bitno, to su njihove osobine. Naime, samo te zvijezde su u stanju objasniti neke stvari koje danas posmatramo u svemiru.

Tu je, kao prvo, jedno zanimljivo zapažanje kod međuzvjezdane tvari. Na području jedne galaksije se može naći međuzvjezdana tvar, i to je potpuno razumljivo, jer do toga dolazi uslijed eksplozije supernova, koje prilikom eksplozija svoje teške elemente razbacuju po galaksiji i tako stvaraju te oblake. Otkuda su se, međutim, na udaljenosti od nekoliko miliona svjetlosnih godina od galaksija, u međugalaktičkom prostoru, mogle naći nakupine željeza? Ili pak kisik? Otkuda je ta materija dospjela tamo, i to u velikim količinama? Jedina mogućnost da se to objasni su silne eksplozije supernova, nastalih od zvijezda koje su bile puno veće od današnjih zvijezda. To su morale biti ogromne zvijezde, a to objašnjava i činjenicu zašto danas više ne možemo naći nijednu zvijezdu treće populacije, pošto su one, uslijed svoje veličine, imale životni vijek od samo nekoliko miliona godina.

5. dio

Zvijezde treće populacije (3)

2. dio

Zvijezde treće populacije (3)

Kako je to moguće? Najnovija promatranja i prije svega naše pomoćno sredstvo, kompjutor, daju nam naslutiti slijedeći scenario po pitanju toga kako se je sve to moralo odigrati: imamo, dakle, na početku oblake vodika i helija, drugih elemenata nije bilo. Iz tih oblaka su, 200 miliona godina nakon velikog praska, nastale prve zvijezde. Kakvi su to, međutim, bili oblaci? Vodik i helij su elementi kod kojih se ne mogu stvarati molekule. Molekule su, međutim, bitne – u trenutku kad jedan oblak kolabira, on postaje topao. Nešto energije on može isijati, ali nakon nekog vremena, kad stvaranje molekula teških elemenata nije moguće, oblak se ne može hladiti. U današnjim plinskim oblacima, koje možemo vidjeti u Mliječnom Putu, možemo otkriti ugljik, dušik, kisik i druge elemente, i ti elementi mogu izgraditi molekule, koje su u stanju isijati veliku količinu energije, čime se smanjuje temperatura molekularnog oblaka u Mliječnom Putu čak i ispod 10 kelvina.

Plinski oblaci prve generacije, međutim, nisu imali mogućnost da se u tolikoj mjeri ohlade. Helij je plemeniti plin i uopće nije sposoban za stvaranje molekula, dok je vodik u stanju napraviti samo H₂-molekulu, koja u ovom slučaju nije od velike pomoći. S druge strane, veličina plinskog oblaka ovisi o temperaturi koja vlada u njemu – to znači, ukoliko imamo danu temperaturu, ona uvjetuje veličinu oblaka. To znači da u tome slučaju ne mogu nastati stotine ili hiljade oblaka, kao što je to slučaj danas, kad su plinski oblaci poput spužve i sadrže mnogo područja u kojima su se nakupili plinovi, te time omogućuju stvaranje mnoštva zvijezda u jednom plinskom oblaku.

4. dio