Dezvăluirea unora dintre secretele Universului
ÎN ziua de 4 iulie a anului 1054, Yang Wei Te privea ţintă spre cerul de dimineaţă. În calitate de astronom oficial al curţii imperiale chineze, el urmărea cu meticulozitate mişcarea stelelor cînd, dintr-odată, atenţia i-a fost atrasă de o lumină puternică provenind din vecinătatea constelaţiei Orion.
Îşi făcuse apariţia ceea ce anticii chinezi numeau „stea-musafir“. După ce i-a raportat în mod supus împăratului acest fenomen rar, Yang a observat că ‘steaua-musafir’ devenise atît de strălucitoare încît chiar o depăşea pe Venus şi a putut fi văzută în plină zi timp de cîteva săptămîni.
Au trebuit să treacă nouă sute de ani pînă cînd acest spectacol să poată fi explicat în mod satisfăcător. Se crede în prezent că ceea ce a văzut astronomul chinez a fost explozia unei supernove, moartea spectaculară a unei stele masive. Cauzele unui astfel de fenomen extraordinar constituie chiar unele dintre secretele pe care astronomia încearcă să le dezvăluie. Urmează în continuare o explicaţie pe care astronomii s-au străduit s-o dea.
Deşi unele stele, cum este Soarele nostru, pot avea o viaţă extrem de lungă şi de stabilă, naşterea şi moartea lor provoacă unele dintre cele mai spectaculare fenomene care se pot observa pe cer. Savanţii cred că istoria vieţii unei stele începe în interiorul unei nebuloase.
Nebuloasa. Nebuloasa este un nor interstelar format din gaz şi pulberi. Nebuloasele fac parte dintre cele mai frumoase obiecte observate pe cer noaptea. Cea de pe coperta acestei reviste este numită nebuloasa Trifidă (sau nebuloasa cu trei despicături). În interiorul acestei nebuloase s-au născut noi stele, ceea ce face ca nebuloasa să emită o lumină de un roşu aprins.
După cît se pare, în interiorul unei nebuloase se formează stele atunci cînd materia difuză se condensează sub acţiunea forţei de gravitaţie în regiuni gazoase care se contractă. Aceste uriaşe baloane de gaz se stabilizează cînd ating temperatura la care în interiorul norului încep reacţiile nucleare, prevenind o contractare ulterioară. Aşa se naşte o stea, adesea în asociere cu altele, împreună cu care formează un roi de stele.
Roiurile de stele. În fotografia de la pagina 8, vedem un mic roi numit Caseta cu Nestemate, care se crede că s-a format doar cu cîteva milioane de ani în urmă. Numele şi-l trage din descrierea sugestivă făcută de astronomul John Herschel în secolul al XIX-lea: „O casetă cu pietre preţioase multicolore“. Numai în Galaxia noastră se ştie că există peste o mie de astfel de roiuri.
Energia stelară. O stea care se naşte, sau se formează, se stabilizează cînd interiorul ei se transformă într-un focar nuclear. Ea începe să transforme hidrogenul în heliu printr-un proces de fuziune analog întrucîtva celui care se petrece într-o bombă cu hidrogen. Aşa este masa unei stele tipice, cum este Soarele, care poate să-şi ardă combustibilul său nuclear timp de miliarde de ani fără să-şi epuizeze rezerva.
Dar ce se întîmplă cînd o astfel de stea îşi epuizează în cele din urmă tot hidrogenul? Pe măsură ce steaua îşi epuizează hidrogenul din regiunile centrale, nucleul ei se contractă, iar temperatura creşte. Între timp, învelişurile exterioare se dilată enorm de mult, mărind raza stelei de 50 sau chiar de mai multe ori, şi ea devine o gigantă roşie.
Gigantele roşii. O gigantă roşie este o stea cu temperatura de suprafaţă relativ mică; din acest motiv, culoarea ei apare roşie, în loc de albă sau galbenă. În viaţa unei stele aceasta este o fază relativ scurtă şi se termină — cînd rezerva de heliu începe să se epuizeze — cu un spectacular foc de artificii. Steaua, al cărei heliu arde încă, se eliberează de straturile exterioare, care formează o nebuloasă planetară ce străluceşte graţie energiei primite de la steaua-mamă. În cele din urmă, steaua se contractă foarte mult pînă devine o pitică albă de mică luminozitate.
Însă, dacă steaua originală are o masă suficient de mare, rezultatul final este că steaua însăşi explodează. Aceasta este ceea ce numim supernovă.
Supernovele. O supernovă este o stea cu o masă mult mai mare decît Soarele care îşi încetează existenţa explodînd. Violentele unde de şoc propulsează în spaţiu enorme cantităţi de pulberi şi gaz cu o viteză ce depăşeşte 10.000 de kilometri pe secundă. Lumina produsă de explozie este mai intensă decît cea produsă de un miliard de sori, iar supernova apare pe cer ca un diamant scînteietor. Energia eliberată printr-o singură explozie de supernovă echivalează cu energia totală pe care ar radia-o Soarele în nouă miliarde de ani.
La nouă sute de ani după ce Yang a observat supernova sa, astronomii pot încă să vadă resturile acelei explozii: aşa-numita nebuloasă Crabul. Dar nebuloasa nu este singura rămăşiţă a exploziei. În centrul ei savanţii au descoperit altceva — un obiect minuscul, care se roteşte de 33 de ori pe secundă, numit pulsar.
Pulsarii şi stelele neutronice. După cît se ştie, un pulsar este un nucleu de materie extrem de densă, în rotaţie, rezultat în urma exploziei de supernovă a unei stele a cărei masă iniţială depăşeşte de trei ori masa Soarelui. Avînd un diametru mai mic de 30 de kilometri, sînt rareori detectaţi de telescoapele optice. Însă ei pot fi identificaţi cu radiotelescoapele, care detectează semnalele radio produse de rotaţia lor rapidă. Steaua emite un fascicul de unde radio care se roteşte odată cu steaua, asemenea fasciculului luminos al unui far, aşa încît un observator o vede emiţînd o serie de impulsuri, de unde numele de pulsar. Pulsarii sînt numiţi şi stele neutronice deoarece sînt compuşi în principal din neutroni comprimaţi unul lîngă altul. Aceasta explică incredibila lor densitate — peste o sută de milioane de tone pe centimetru cub.
Dar ce s-ar întîmpla dacă o stea avînd o masă cu adevărat mare ar deveni o supernovă? Potrivit calculelor astronomilor, nucleul său ar putea continua să se contracte depăşind stadiul de stea neutronică. Teoretic, forţa de gravitaţie care comprimă nucleul ar fi atît de mare încît ar rezulta aşa-numita gaură neagră.
Găurile negre. Se spune că acestea ar fi asemenea unor uriaşe vîrtejuri cosmice din faţa cărora nu scapă nimic. Atracţia lor gravitaţională este atît de puternică încît atît lumina, cît şi materia care ajung foarte aproape de o gaură neagră sînt înghiţite în mod inexorabil.
Nu a fost observată niciodată în mod direct o gaură neagră — prin definiţie, acest lucru este imposibil — deşi fizicienii speră să demonstreze existenţa lor prin efectul pe care îl au asupra obiectelor învecinate. Este posibil ca pentru cunoaşterea acestui secret particular să fie necesară dezvoltarea a noi tehnici de observare.
Secrete ale galaxiilor
O galaxie este o structură cosmică constituită din miliarde de stele. În 1920 s-a descoperit că Soarele nu este centrul Galaxiei noastre, aşa cum se credea înainte. Puţin mai tîrziu, puternicele telescoape au descoperit o mulţime de alte galaxii, iar omul a început să-şi dea seama de imensitatea universului.
Brîul luminos pe care îl numim Calea Lactee este de fapt propria noastră galaxie văzută de la un capăt al ei. Dacă am putea-o vedea de la distanţă, ea ar apărea asemenea unei uriaşe morişti de vînt. Forma ei a fost asemănată cu două ochiuri la capac aşezate spate în spate dar, bineînţeles, la o scară mult mai mare. Călătorind cu viteza luminii, am avea nevoie de 100.000 de ani pentru a traversa Galaxia noastră. Soarele, situat la periferia galaxiei, are nevoie de 200 de milioane de ani pentru a-şi parcurge orbita în jurul centrului galactic.
Galaxiile, la fel ca stelele, deţin încă multe secrete care îi fascinează pe savanţi.
Quasarii. În anii ’60 au fost recepţionate puternice semnale radio provenind de la obiecte foarte îndepărtate de grupul local de galaxii. Din cauza asemănării lor cu stelele, ei au fost numiţi quasari — abrevierea pentru „quasi-stellar radio sources“, adică „surse radio cvasistelare“. Dar astronomii au rămas perplecşi în faţa colosalei cantităţi de energie emise de quasari. Cel mai luminos este de circa zece mii de ori mai strălucitor decît Calea Lactee, şi cel mai îndepărtat care a fost detectat se află la o distanţă de peste zece miliarde ani-lumină.
După două decenii de cercetări intense, astronomii au ajuns la concluzia că aceşti quasari îndepărtaţi sînt nuclee foarte active ale unor galaxii îndepărtate. Dar ce procese au loc în nucleele acestor galaxii, astfel încît ele generează o astfel de energie colosală? Unii savanţi sugerează că energia este eliberată prin procese gravitaţionale mai degrabă decît prin fuziunea nucleară cum se întîmplă în cazul stelelor. Teoriile recente asociază quasarii găurilor negre supermasive, dar în prezent nu există elemente suficiente pentru a garanta corectitudinea acestor afirmaţii.
Quasarii şi găurile negre sînt doar două dintre enigmele care rămîn încă nerezolvate. De fapt, unele dintre secretele universului vor rămîne probabil pentru totdeauna în afara înţelegerii noastre. Totuşi, dintre secretele care au fost dezvăluite putem învăţa lecţii importante, lecţii ale căror implicaţii trec dincolo de domeniul astronomiei.
[Legenda fotografiei de la pagina 7]
Galaxia spirală M83
[Provenienţa fotografiei]
Foto: D. F. Malin, cu amabilitatea lui Anglo-Australian Telescope Board
[Legenda fotografiilor de la pagina 8]
Caseta cu Nestemate
Roi stelar deschis: Pleiadele din constelaţia Taurul, M45
[Provenienţa fotografiei]
Foto: D. F. Malin, cu amabilitatea Anglo-Australian Telescope Board
[Legenda fotografiilor de la pagina 8]
Nebuloasa Orion; în medalion: Nebuloasa Cap de Cal
[Provenienţa fotografiei]
Foto: D. F. Malin, cu amabilitatea lui Anglo-Australian Telescope Board