Astronomija

20.01.2015.

Najveće zvijezde

Kada govorimo o veličini neke zvijezde, možemo imati na umu jedno od njena dva svojstva – masu ili promjer. Zvijezdinu prirodu, njen životni vijek i razvojni put u najvećoj mjeri određuje masa koju ona posjeduje u trenutku kada počne oslobađati energiju fuzijom vodika u svojoj jezgri. Masivnije zvijezde su općenito energičnije, ali su one i kraćeg vijeka od onih male mase. Zgodna i lako razumljiva jedinica kojom se izražavaju stelarne mase jest masa našeg Sunca. Da bi neka lopta od vodika i helija mogla postati pravom zvijezdom, treba u procesu svog oblikovanja nakupiti barem 8 posto Sunčeve mase. Za razliku od te donje granice, koja je dobro poznata, gornja granica mase zvijezde nije posve jasna, ali vjerojatno postoje stelarni objekti s više od stotinu Sunčevih masa. Promjer neke zvijezde, pak, nije uvjetovan samo njenom masom, već i razvojnim stupnjem do kojega je u datom trenutku ona došla i vrstom fuzijskog procesa koji se odvija u njenoj jezgri ili slojevima oko nje. Mnoge zvijezde – uključujući tu i one kakvo je naše Sunce – u kasnijim fazama razvoja znatno dobiju na promjeru, odnosno volumenu. Primjerice, predviđa se da će Sunce za nekoliko milijardi godina prerasti promjer današnje orbite planeta Venere, što će značiti povećanje volumena od barem pola milijuna puta!

ESO-ina zvjezdarnica Paranal 

Već duže vremena astronomi koriste razmjerno pouzdane tehnike kojima se da izmjeriti i izračunati masu neke zvijezde, a s boljim poznavanjem prirode zvijezda i tehnološkim napretkom, one postaju i sve preciznijima. S druge strane, pak, za mjerenja promjera zvijezda se još uvijek može reći da je u eksperimentalnoj fazi. Unatoč njihovoj veličini, zbog velikih udaljenosti na kojima se nalaze, zvijezde imaju na našem nebu vrlo male prividne promjere, koje se mjere tisućinkama lučne sekunde! Zbog toga je čak i najboljim teleskopima i kamerama nemoguće fotografirati diskova zvijezda, osim u iznimnim slučajevima šačice vrlo velikih i nama bliskih divova. No, umjesto da ih fotografiraju, astronomi odnedavno mjere promjere zvjezdanih diskova uz oslonac na interferometriju. Interferometri su uređaji koji udružuju svjetlost ili radiovalove iz nekog izvora, prikupljene s dva ili više teleskopa ili antena. Intereferencija koju se na taj način izazove u detektoru, otkriva neke inače nedostupne informacije o dalekom izvoru. Interferometar u pogledu razlučivosti oponaša teleskop (antenu) kojoj je promjer jednak razmaku ulaznih zraka, a taj je razmak uvjetovan međusobnom udaljenošću teleskopa (antena) povezanih tim intereferometrom. U slučaju optičkih intereferometara taj razmak (engl. „baseline“) može iznositi nekoliko stotina metara, dok u slučaju radioteleskopa pojedine antene znaju biti razdvojene i više tisuća kilometara! Tako veliki razmaci prijemnika znače i drastično povećenje razlučne moći interferometra. No, što je valna duljina svjetla kojega se uvodi u interferometar kraća, to je u tehničkom pogledu izvedba uređaja zahtjevnija. I dok se interferometrija u radijskom području rutinski primijenjuje već više od pola stoljeća, u infracrvenom i optičkom području, gdje su valne duljine svjetla od tisuće do milijune puta kraće, s uistinu korisnom interferometrijom se započelo tek u ovom stoljeću. Vjerojatno najnapredniji interferometar za infracrveno svjetlo današnjice je onaj koji povezuje teleskope Južne europske zvjezdarnice (eng. krat. ESO) smještene na vrhu Paranal, u Čileu. On se oslanja na četiri Vrlo velika teleskopa (eng. krat. VLT), sa zrcalima širokima 8,2 metra, te četiri pomoćna teleskopa, s otvorima od 1,8 metara. Razlučivost instrumenata uključenih u njega, mjeri se zasad tisućinkama lučne sekunde (mas), no cilj je u skoroj budućnosti dobiti tisuću puta bolju razlučnu moć, poput one kakva se već postiže s radijskim interferometrima.

U lipnju 2013. g. je objavljen jedan znanstveni rad kojim je opisano mjerenje promjera triju ekstremno velikih zvijezda, kao i kemijska analiza njihovih vanjskih slojeva. Mjerenje je provedeno ESO-in interferometrom u zvjezdarnici Paranal i instrumentom AMBER („Astronomical Multi-BEam combineR“). Riječ je o promjenjivim zvijezdama AH Škorpiona, UY Štita i KW Strijelca, koje su sve u ovoj analizi pokazale da posjeduju atmosferske slojeve bogate molekulama poput vode i ugljikovog monoksida. AMBER je znanstvenicima dao prividne promjere zvijezda, izražene u tisućinkama lučnih sekunda. Kako bi se iz tih podataka moglo izračunati i to koliko su one zbilja široke, bilo je potrebno poznavati i njihovu udaljenost od nas. Spektralna i fotometrijska analiza dale su usto i efektivne temperature tih zvijezda čije su mase procijenjene na od 20 do 40 Sunčevih masa. (Efektivna temperatura - što se može približno shvatiti i kao površinska temperatura – našeg Sunca iznosi oko 5500°C.) Svi su ti podaci zorno predočeni u sljedećoj tablici:

Prividni promjer
[mas]
Udaljenost
[svj. godina]

Promjer
[promjera Sunca]

Efektivna temp. [°C]
AH Škorpiona
5,81 ± 0,15
12000
1411 ± 124
3409 ± 190
UY Štita
5,48 ± 0,10
9500
1708 ± 192
3092 ± 134
KW Strijelca
3,91 ± 0,25
7800
1009 ± 142
3447 ± 183

Zvijezda UY Štita je trenutno najozbiljniji kandidat za naslov najveće poznate zvijezde! Prema spomenutim interferometrijskim mjerenjima, njen promjer iznosi oko 2,4 milijarde kilometra, što znači da bi ona, postavljena na mjesto Sunca, „progutala“ i planet Jupiter. No, kako to mjerenje nije provedeno tijekom razdoblja najvećeg sjaja zvijezde, za vjerovati je da ona može biti i veća od toga. Ne bi bilo nikakvo čudo da se UY Štita zna napuhnuti i do širine od 3 milijarde kilometara, što bi dostajalo da sa Sunčevog stajališta obuhvati čak i staza Saturna! Na nebu se ta zvijezda nalazi vrlo blizu zvjezdanog jata M16, poznatog i kao maglica Orao. U toj se maglici nalaze čuveni Stupovi stvaranja, najpoznatiji s fotografija snimljenih NASA-inim Svemirskim teleskopom Hubble.

ESO/VLTI