Zvezde so že od nekdaj očarale ljudi. Zahvaljujoč sodobni znanosti vemo kar nekaj o zvezdah, o njihovih različnih vrstah in strukturah. Znanje o tej temi se nenehno dopolnjuje in izpopolnjuje; astrofiziki ugibajo o številnih teoretičnih zvezdah, ki lahko obstajajo v našem vesolju. Poleg teoretičnih zvezd obstajajo tudi zvezdasti predmeti, astronomske strukture, ki so videti in se obnašajo kot zvezde, vendar nimajo standardnih lastnosti, ki jih opisujemo kot zvezde. Predmeti na tem seznamu so na robu fizikalnih raziskav in jih neposredno še nismo opazili …
Kvarkova zvezda
Na koncu življenja se lahko zvezda zruši v črno luknjo, belega pritlikavca ali nevtronsko zvezdo. Če je zvezda dovolj gosta, preden postane supernova, bodo zvezdni ostanki tvorili nevtronsko zvezdo. Ko se to zgodi, postane zvezda izredno vroča in gosta. Zvezda se s takšno snovjo in energijo skuša zrušiti vase in tvoriti singularnost, vendar fermionski delci v središču (v tem primeru nevtroni) upoštevajo Paulijevo načelo. Po njegovem mnenju nevtronov ni mogoče stisniti v isto kvantno stanje, zato jih odganjajo od snovi, ki se ruši, in dosežejo ravnovesje.
Že desetletja astronomi domnevajo, da bo nevtronska zvezda ostala v ravnovesju. Ko pa se je razvila kvantna teorija, so astrofiziki predlagali nov tip zvezde, ki bi se lahko pojavil, če bi degenerativni tlak nevtronskega jedra prenehal. Imenuje se zvezda kvarkov. Ko se pritisk mase zvezde povečuje, nevtroni razpadajo v svoje sestavne dele, navzgor in navzdol, ki bi pod visokim tlakom in visoko energijo lahko obstajali v prostem stanju, namesto da bi proizvajali hadrone, kot so protoni in nevtroni. Poimenovana "čudna zadeva", bi bila ta kvarkova juha neverjetno gosta, gostejša od običajne nevtronske zvezde.
Astrofiziki še vedno razpravljajo o tem, kako natančno bi lahko nastale te zvezde. Po nekaterih teorijah se pojavijo, kadar je masa zvezde, ki se ruši, med maso, potrebno za tvorbo črne luknje ali nevtronske zvezde. Drugi predlagajo bolj eksotične mehanizme. Vodilna teorija je, da se zvezde kvarkov oblikujejo, ko se gosti nevtronski zvezdi trpijo v gosto paketi že obstoječe čudne snovi, zavite v šibko delujoče delce (WIMP), ki seje v jedro s čudno snovjo in začne preobrazbo. Če se to zgodi, bo nevtronska zvezda ohranila "skorjo" materiala nevtronske zvezde, tako da bo še naprej videti kot nevtronska zvezda, hkrati pa ima tudi jedro čudnega materiala. Čeprav še nismo našli nobene zvezde kvarkov,veliko opazovanih nevtronskih zvezd bi bilo morda na skrivaj.
Promocijski video:
Zvezde z električnim popuščanjem
Medtem ko je zvezda kvark lahko zadnja faza v življenju zvezde, preden ta umre in postane črna luknja, so fiziki nedavno predlagali še eno teoretično zvezdo, ki bi lahko obstajala med zvezdico kvarka in črno luknjo. Tako imenovana elektro-slaba zvezda bi lahko ohranila ravnotežje s pomočjo zapletene interakcije med šibko jedrsko silo in elektromagnetno silo, znano kot elektro-šibka sila.
V elektrobučni zvezdi bi tlak in energija iz mase zvezde pritisnila na jedro čudne snovi kvarkove zvezde. Ko se energija povečuje, bi se elektromagnetne in šibke jedrske sile mešale, tako da med obema silama ne bi bilo razlik. Na tej energijski ravni se kvarki v jedru raztopijo v leptone, kot elektroni in nevtrini. Večina nenavadnih snovi se bo spremenila v nevtrine, sproščena energija pa bo zagotovila dovolj sile, da se zvezda ne bi sesedla.
Znanstvenike zanima, kako najti zvezdo z elektronapadom, saj bi bile značilnosti njenega jedra enake značilnostim iz mladega vesolja milijardo sekunde po velikem udaru. V tistem trenutku v zgodovini našega vesolja ni bilo nobene razlike med šibko jedrsko silo in elektromagnetno silo. Izkazalo se je, da je težko teoretično oblikovati teorije o tistem času, zato bi najdba v obliki elektroboba zvezde bistveno pripomogla k kozmološkim raziskavam.
Zvezda, ki povzroča elektroteke, mora biti tudi eden najgostejših predmetov v vesolju. Jedro zvezde, ki povzroča električno energijo, bi bilo velikost jabolka, vendar približno dve Zemlji v masi, zaradi česar je takšna zvezda v teoriji gostejša od katere koli prej opazovane zvezde.
Predmet Trn - Žitkova
Leta 1977 sta Kip Thorne in Anna Žitkova objavila dokument, v katerem sta podrobno opisala novo vrsto zvezde, imenovano Predmet Thorn-Žitkova (OTZ). OTZ je hibridna zvezda, ki nastane ob trku rdečega supergienta in majhne, gosto nevtronske zvezde. Ker je rdeči superjunak neverjetno velika zvezda, bo minilo sto let, da bo nevtronska zvezda najprej preprosto prebila notranjo atmosfero. Medtem ko se vdira v zvezdo, se bo orbitalno središče (barcenter) dveh zvezd premaknilo proti središču nadvišja. Sčasoma se bosta dve zvezdi združili in tvorili veliko supernovo in na koncu črno luknjo.
Če opazimo, bi OTZ sprva spominjal na tipičnega rdečega supergiona. Kljub temu pa bi OTZ imel rdečo supergjanto vrsto nenavadnih lastnosti. Ne le, da se bo njegova kemična sestava razlikovala, ampak bo nevtronska zvezda, ki se zaletava vanj, oddajala radijske odseve od znotraj. OTL je precej težko najti, saj se ne razlikuje veliko od navadnega rdečega supergiona. Poleg tega se OTZ raje ne oblikuje v našem galaktičnem okolju, ampak bližje središču Mlečne poti, kjer se zvezde nabirajo bolj tesno.
To pa astronomov ni ustavilo pri iskanju kanibalske zvezde, zato je bilo leta 2014 objavljeno, da bi bil supergiant HV 2112 lahko možen OTZ. Znanstveniki so ugotovili, da ima HV 2112 nenavadno veliko kovinskih elementov za rdeče superjane. Kemična sestava HV 2112 se ujema s tistim, ki sta jih Thorne in Žitkova predlagala v 70. letih prejšnjega stoletja, zato astronomi menijo, da je ta zvezda močan kandidat za prvi opaženi OTG. Potrebne so dodatne raziskave, vendar bi bilo kul pomisliti, da je človeštvo odkrilo prvo kanibal zvezdo.
Zamrznjena zvezda
Navadna zvezda kuri vodikovo gorivo, ustvarja helij in se podpira s pritiskom od znotraj, rojenim v procesu. Toda nekega dne zmanjka vodika in na koncu mora zvezda sežgati težje elemente. Na žalost energije, ki uhaja iz teh težkih elementov, ni toliko kot vodik in zvezda se začne hladiti. Ko gre zvezda supernova, seme vesolje s kovinskimi elementi, ki nato sodelujejo pri nastajanju novih zvezd in planetov. Ko vesolje dozoreva, vse več zvezd eksplodira. Astrofiziki so pokazali, da se s staranjem vesolja povečuje tudi njegova skupna kovinska vsebnost.
V preteklosti v zvezdah praktično ni bilo kovine, v prihodnosti pa bodo imele zvezde občutno povečano kovinsko obilje. Ko se vesolje stara, se bodo oblikovale nove in nenavadne vrste kovinskih zvezd, vključno s hipotetičnimi zamrznjenimi zvezdami. Ta vrsta zvezde je bila predlagana v devetdesetih letih. Z obilico kovin v vesolju bodo novonastale zvezde potrebovale nižje temperature, da bi postale zvezde glavnih sekvenc. Najmanjše zvezde z maso 0,04 zvezde (po vrstnem redu mase Jupitra) lahko postanejo zvezde glavnega zaporedja, ki ohranjajo jedrsko fuzijo pri temperaturah 0 stopinj Celzija. Zamrznili jih bodo in obkrožili oblaki zmrznjenega ledu. V daljni, daljni prihodnosti bodo te zamrznjene zvezde izpodrinile večino navadnih zvezd v hladnem in mračnem vesolju.
Magnetosfersko večno propadajoč objekt
Vsi so že navajeni, da je s črnimi luknjami povezanih veliko nerazumljivih lastnosti in paradoksov. Da bi se nekako spoprijeli s težavami, ki jih prinaša matematika črne luknje, so teoretiki postavili hipotezo za celo vrsto predmetov v obliki zvezde. Leta 2003 so znanstveniki izjavili, da črne luknje v resnici niso posebnosti, kot so včasih mislili, ampak so eksotična vrsta zvezde, ki se imenuje magnetosferično za vedno propadajoči objekt (MVCO, MECO). Model MVCO je poskus reševanja teoretičnega problema: zdi se, da se zadeva črne luknje, ki se ruši, giblje hitreje od hitrosti svetlobe.
MVCO tvori kot navadno črno luknjo. Gravitacija presega materijo in materija začne propadati vase. Toda v MVCO sevanje, ki nastane pri trčenju delcev, ustvari notranji tlak, podoben tlak, ki nastaja pri postopku zlivanja v zvezdiščem. To omogoča, da MVCO ostane popolnoma stabilen. Nikoli ne tvori obzorja dogodkov in se nikoli popolnoma ne zruši. Črne luknje se bodo sčasoma sesule vase in izhlapile, toda propad MVCO bo trajal neskončno veliko časa. Tako je v stanju večnega propada.
Teorije MVCO rešujejo številne težave s črno luknjo, vključno z informacijo. Ker se MVCO nikoli ne zruši, ni težav z uničenjem informacij, kot v primeru črne luknje. Vendar, ne glede na to, kako čudovite so teorije MVKO, jih fizikalna skupnost z velikim skepticizmom sprejema. Verjamejo, da so kvazarji črne luknje, ki jih obdaja svetlobni disk. Astronomi upajo, da bodo našli kvazar z natančnimi magnetnimi lastnostmi MVCO. Zaenkrat še niso našli nobenega, toda morda bodo novi teleskopi, ki bodo preučevali črne luknje, osvetlili to teorijo. MVKO medtem ostaja zanimiva rešitev težav s črnimi luknjami, vendar še zdaleč ni vodilni kandidat.
Zvezde prebivalstva III
Omenili smo že zamrznjene zvezde, ki se bodo pojavile proti koncu vesolja, ko bo vse postalo preveč kovinsko, da bi se lahko oblikovale vroče zvezde. Kaj pa zvezde na drugem koncu spektra? Te zvezde, ki so nastale iz prvotnih plinov, ki so ostali od velikega poka, se imenujejo zvezde prebivalstva III. Zvezdni diagram prebivalstva je uvedel Waltor Baade v 40. letih prejšnjega stoletja in opisal vsebnost kovine v zvezdi. Starejša je populacija, večja je vsebnost kovin. Dolgo časa sta obstajali le dve populaciji zvezd (z logičnim imenom populacija I in populacija II), vendar so sodobni astrofiziki začeli resno iskanje zvezd, ki bi morale obstajati takoj po velikem udaru.
V teh zvezdah ni bilo težkih elementov. V celoti so bili sestavljeni iz vodika in helija, prepletenih z litijem. Zvezde prebivalstva III so bile absurdno svetle in ogromne, večje od mnogih sodobnih zvezd. Njihova dvorišča niso samo sintetizirala skupnih elementov, ampak so jih poganjale reakcije uničenja temne snovi. Živeli so tudi zelo malo, le nekaj milijonov let. Konec koncev je vse vodikovo in helijevo gorivo teh zvezd zgorelo, uporabljali so elemente težkih kovin za fuzijo in eksplodirali, raztreseli težke elemente po vesolju. V mladem vesolju ni preživelo nič.
Če pa nič ni preživelo, zakaj bi razmišljali o tem? Astronomi so zelo zainteresirani za zvezde prebivalstva III, saj nam bodo omogočili boljše razumevanje, kaj se je zgodilo v velikem udaru in kako se je razvijalo mlado vesolje. In hitrost svetlobe bo pomagala astronomom pri tem. Glede na to, da je svetlobna hitrost konstantna, če astronomi lahko najdejo neverjetno oddaljeno zvezdo, bodo v bistvu pogledali nazaj v čas. Skupina astronomov z Inštituta za astrofiziko in vesoljske znanosti skuša videti galaksije, ki so najbolj oddaljene od Zemlje, ki smo jih poskušali videti. Svetloba teh galaksij naj bi se pojavila nekaj milijonov po velikem udaru in bi lahko vsebovala svetlobo zvezd zvezd III. Preučevanje teh zvezd bo astronomom omogočilo pogled nazaj v čas. Poleg tega nam bo preučevanje zvezd 3. prebivalstva pokazalo tudi, od kod prihajamo. Te zvezde so bile med prvimi, ki so vesolje posejale z elementi, ki dajejo življenje in so potrebne za človeški obstoj.
Kvazi zvezda
Ne da bi ga zamenjali s kvazarjem (objekt, ki je videti kot zvezda, vendar ga ni), je kvazi zvezda teoretična vrsta zvezde, ki bi lahko obstajala le v mladem vesolju. Tako kot OTZ, o katerem smo govorili zgoraj, naj bi bila tudi kvazi zvezda kanibalska zvezda, toda namesto da bi v sredini skrivala drugo zvezdo, skriva črno luknjo. Kvazi zvezde bi morale nastati iz ogromnih zvezd Populacije III. Ko se navadne zvezde strnejo, gredo v supernovo in pustijo črno luknjo. V kvazi zvezdah bi gosta zunanja plast jedrskega materiala absorbirala vso energijo, ki bi ušla iz propadajočega jedra, ostala na mestu in ne bi postala supernova. Zunanja lupina zvezde bi ostala nedotaknjena, notranja lupina pa črna luknja.
Tako kot sodobna fuzijska zvezda bi tudi kvazi zvezda dosegla ravnovesje, čeprav bi jo podprla več kot le fuzijska energija. Energija, ki seva iz jedra, črna luknja, bi zagotovila pritisk, da se upre gravitacijskemu kolapsu. Kvazi zvezda bi se hranila s snovjo, ki pade v notranjo črno luknjo, in sprostila energijo. Zaradi te močne oddajane energije bi bila kvazi zvezda neverjetno svetla in 7000-krat bolj masivna od Sonca.
Sčasoma pa bi kvazi zvezda po približno milijon letih izgubila svojo zunanjo lupino in pustila le masivno črno luknjo. Astrofiziki domnevajo, da so bile starodavne kvazi zvezde vir supermasivne črne luknje v središčih večine galaksij, vključno z našo. Mlečna pot se je morda začela z eno od teh eksotičnih in nenavadnih starodavnih zvezd.
Preon zvezda
Filozofi se že stoletja prepirajo o najmanjši možni delitvi materije. Znanstveniki so z opazovanjem protonov, nevtronov in elektronov menili, da so našli osnovno strukturo vesolja. Ko pa se je znanost gibala naprej, je bilo delcev vedno manj, naš koncept vesolja pa je bilo treba pregledati. Hipotetično bi delitev lahko trajala večno, vendar nekateri teoretiki menijo, da so predoni najmanjši delci narave. Preon je točkovni delček, ki nima prostorske širitve. Fiziki pogosto opisujejo elektrone kot točkovne delce, vendar je to tradicionalni model. Elektroni se dejansko širijo. Teoretično preon tega nima. Lahko so najosnovnejši subatomski delci.
Medtem ko raziskovanje predgovorov trenutno ni v modi, to znanstvenikov ne ustavi, da bi razpravljali o tem, kako bi lahko izgledale zvezde predonja. Zvezdice predonja bi bile izjemno majhne, velikosti med grahom in nogometno žogo. Masa, zapakirana v ta majhen volumen, bi bila enaka masi Lune. Preon zvezde bi bile po astronomskih standardih svetlobe, vendar veliko gostejše od nevtronskih zvezd, najgostejših opazovanih predmetov.
Te drobne zvezde bi bilo težko videti, zahvaljujoč gravitacijskim lečanjem in gama žarkom. Zaradi svoje neopazne narave nekateri teoretiki menijo, da so predlanske zvezde kandidati za temno snov. In vendar se znanstveniki na pospeševalcih delcev večinoma ukvarjajo z Higgsovim bozonom, ne pa da iščejo preonove, zato bo njihov obstoj kmalu potrjen ali ne.
Planckova zvezda
Eno največjih vprašanj o črnih luknjah je: kakšni so od znotraj? Na to temo je bilo objavljenih nešteto knjig, filmov in člankov, od fantastičnih špekulacij do najtežjih in najbolj natančnih znanosti. In še ni soglasja. Pogosto je središče črne luknje opisano kot singularnost z neskončno gostoto in brez prostorskih dimenzij, a kaj to v resnici pomeni? Sodobni teoretiki se trudijo zaobiti ta nejasen opis in ugotoviti, kaj se pravzaprav dogaja v črni luknji. Med vsemi teorijami je ena najbolj zanimivih domneva, da je v središču črne luknje zvezda, imenovana Planckova zvezda.
Predlagana Planckova zvezda je bila prvotno zasnovana za rešitev paradoksa informacij o črni luknji. Če črno luknjo smatramo kot točko posebnosti, ima neprijeten stranski učinek: informacije bodo uničene, prodirajo v črno luknjo in kršijo zakone ohranjanja. Če pa je na sredini črne luknje zvezda, bo to odpravilo težavo in pomagalo tudi pri vprašanjih obzorja dogodkov črne luknje.
Kot ste gotovo uganili, je Planckova zvezda nenavadna stvar, ki pa jo podpira konvencionalna jedrska fuzija. Njegovo ime izvira iz dejstva, da bo imela taka zvezda energijsko gostoto, ki je blizu Planckove. Gostota energije je merilo energije v vesoljskem območju, Planckova gostota pa je ogromno: 5,15 x 10 ^ 96 kilogramov na kubični meter. To je veliko energije. Teoretično bi lahko bilo toliko energije v vesolju takoj po velikem udaru. Na žalost nikoli ne bomo videli Planckove zvezde, če se nahaja znotraj črne luknje, vendar nam ta predpostavka omogoča, da rešimo številne astronomske paradokse.
Puhasta žoga
Fiziki radi oblikujejo smešna imena za kompleksne ideje. Fluffy Ball je najslajše ime, ki si ga lahko omislite za smrtonosno območje vesolja, ki bi vas lahko takoj ubilo. Teorija puhaste kroglice izvira iz poskusa opisovanja črne luknje z uporabo idej teorije vrvic. V bistvu puhasta kroglica ni prava zvezda v smislu, da ni miasma ognjene plazme, ki jo poganja fuzija. Bolj gre za področje zapletenih nizov energije, ki jih podpira njihova lastna notranja energija.
Kot že omenjeno, je bila glavna težava črnih lukenj ugotovitev, kaj je znotraj njih. Ta globoka težava je tako eksperimentalna kot teoretska enigma. Teorije standardnih črnih lukenj vodijo do številnih nasprotij. Stephen Hawking je pokazal, da črne luknje izhlapijo, kar pomeni, da bodo kakršne koli informacije v njih za vedno izgubljene. Modeli s črnimi luknjami kažejo, da je njihova površina visoko energijski "požarni zid", ki hlapi vstopajoče delce. Najpomembneje je, da teorije kvantne mehanike ne delujejo, če jih uporabljamo v posebnosti črne luknje.
Puhasta kroglica rešuje te težave. Če želite razumeti, kakšna puhasta kroglica, si predstavljajte, da živimo v dvodimenzionalnem svetu, kot na kosu papirja. Če nekdo položi valj na papir, ga bomo dojemali kot dvodimenzionalni krog, četudi ta predmet dejansko obstaja v treh dimenzijah. Lahko si predstavljamo, da v našem vesolju obstajajo arogantne strukture; v teoriji strun se imenujejo brani. Če bi obstajali večdimenzionalni modrčki, bi jih zaznali le s svojimi 4D čutili in matematiko. Teoretiki strun so namigovali, da je to, kar imenujemo črna luknja, pravzaprav naša nizkorazsežna percepcija večdimenzionalne strune struktur, ki prečka naš štiridimenzionalni vesoljski čas. Potem črna luknja ne bo posebnost; bo le presečišče našega prostora-časa z večdimenzionalnimi nizi. To križišče je puhasta kroglica.
Vse to se zdi ezoterično in sproža veliko vprašanj. Če pa so črne luknje pravzaprav puhasti preplet, bodo rešili veliko paradoksov. Imeli bodo tudi nekoliko drugačne lastnosti kot črne luknje. Puhasta kroglica ima namesto enodimenzionalne posebnosti določen volumen. Toda kljub določenemu obsegu nima natančnega obzorja dogodkov, njegove meje so "puhaste". Prav tako fizikom omogoča, da opišejo črno luknjo z uporabo načel kvantne mehanike. Kakor koli že, puhasta kroglica je smešno ime, ki redči naš strogi znanstveni jezik.
Na podlagi materialov s seznama listverse.com
Ilya Khel