Jadrný fládr a plynový hadr

sobota 25. říjen 2014 18:45

aneb Astronomie v Nerudově poezii XXI. Dvaadvacátá kosmická píseň, jejíž astronomické aspekty jsme podrobně rozebírali v několika minulých kapitolách nerudovské série, představuje z hlediska astrofyziky vyvrcholení Písní kosmických. Následuje ostrá hrana

a za ní dominuje lyrika a vlastenectví, občas ilustrované odkazy na astronomické motivy z prvních dvou třetin sbírky. Až na pár drobností už Jan Neruda žádné nové velké astrofyzikální téma neotevírá. Jako kdyby uzavřel obecný teoretický diskurs a v poslední třetině se věnoval důsledkům – společenským, filozofickým i zcela osobním.

Následující dvě písně – XXIII. Že skály již Země plameny a XXIV. Dík budiž Vám, zlaté hvězdičky, – jsou čistá vlastenecká lyrika, žádnou astronomii neobsahují, ale bylo by nepoctivé je přejít prostým mlčením. Odkážu tedy laskavé čtenáře na Českou elektronickou knihovnu, kde jsou publikovány v prvním vydání z roku 1878.

Píseň s číslem XXV je poslední dělostřeleckou přípravou před vyvrcholením vlastenecké linky Písní kosmických. Její závěrečná sloka poslouží jako příklad básníkových odkazů na dříve probíraná témata v astrofyzikálně-teoretické části sbírky:

XXV.

„Vlast svou máš nade vše milovat!“
Proto i kometa jiskrná
tak dlouze své tělo plouží,
že do světa zahnané atómy
po vlasti nazpět touží.

Ony „do světa zahnané atomy, jež po vlasti nazpět touží,“ mají být částečky starých rozpadlých planet, jež se v podobě komet vracejí zpět ke Slunci. Vzpomeňme na kapitolu X. nazvanou Laplaceova hypotéza. Tenkrát jsme probírali současnou představu vzniku a vývoje planet, jež právě z Laplaceovy hypotézy vychází, a ukázali jsme si, že Nerudou prezentovaná myšlenka o návratu materiálu z rozpadlých starých planet do mateřského lůna Slunce je odvozena z tehdy přijímané Jeansovy hypotézy, dnes považované za překonanou.

Básník tady, ve XXV. písni prostě jen znovu odkazuje na již dříve probraná a čtenářům tudíž známá fakta, bez dalšího komentáře a opakovaného vysvětlování. Přesně jak to má v dobře připraveném kurzu astrofyziky být.

A teď už k tomu vlasteneckému finále

XXVI.

Vzhůru již hlavu, národe,
k nebi své vzdvihni oči!
viz: jsou tam i malé hvězdičky,
kol nichž se velké točí!

Toť prostě tím: ty maličké
z jadrného jsou fládru,
ale ty velké a poslušné
jen z plynových jsou hadrů.

Troufám, že při té myšlénce
srdce ti povyskočí –
nuž – buďme tou malou hvězdičkou,
kol níž se velké točí!

Jde to, ach jde! jen každý hleď
k vlastnímu dobře jádru:
budeli každý z nás z křemene,
je celý národ z kvádrů!

Astrofyzika je tady dokonale spojená s vlasteneckými výzvami. Tentokrát jde více o intuici než dobové znalosti. Intuici básnickou i astronomickou. V poslední čtvrtině 19. století ještě astronomové neměli tak důkladně propracovanou „zoologii hvězd“. Podívejme se tedy, jak je to s tím jadrným fládrem a plynovými hadry ve světle současných znalostí.

Naše hvězda Slunce je, jak už víme nejméně od kapitoly VI. Hvězdné mládí, stará něco přes 4,5 miliardy roků. A je v necelé polovině svého života. Ještě má nějakých 5 až 6 miliard roků před sebou. V kapitole XI. Až přijde jeho hodinka, jsme se také dozvěděli, že na konci života se Slunce nadme tak, že dokonce pohltí vnitřní planety Sluneční soustavy. Tomuto stádiu se říká rudý obr. Protože hmotnost Slunce se při předsmrtném nafukování nezvýší, zato mu dvě stě padesátkrát  naroste obvod v pase a tím se až patnáct milionkrát zvětší jeho objem, klesne průměrná hustota hvězdy na opravdu směšnou hodnotu. Slunce bude doslova z plynových hadrů. Takto nadmutému rudému obru však definitivně dojdou síly a obálka se vlastní gravitací zřítí na jádro hvězdy, odrazí se a vytvoří nádhernou planetární mlhovinu.

Bílý trpaslík, který po hvězdě zůstane, však není jen obyčejné obnažené jádro hvězdy, jak jsme zjednodušeně uvedli v kapitole XI. Ve skutečnosti se látka v jádru hvězdy stlačí natolik, že hustota naopak závratně stoupne. Oproti průměrné hustotě současného Slunce, jež činí přibližně 1,4 násobek hustoty vody (1400 kg/m3), bude hustota bílého trpaslíka milionkrát větší. Zbytek po Slunci tedy bude mít při rozměrech řádu tisíců kilometrů hmotnost sice výrazně menší, než měla původně celá hvězda, ale přesto pořád srovnatelnou s hmotností malých obyčejných hvězd. Fládr to bude vskutku jadrný.

Vývoj hvězdy podobné Slunci 

Vývoj hvězdy podobné Slunci (zdroj: astro.berkeley.edu)

Je ale otázkou, máme-li o co stát. Tedy máme-li se ztotožnit s Nerudovou myšlenkou, že jsme tou maličkou hvězdičkou z onoho jadrného fládru. Astronomové to „cosi“, co ze Slunce zbyde, označují jako degenerovaný elektronový plyn.

Pokud jde o tu zoologii hvězd, pak ty, které jsou několikanásobně hmotnější než Slunce, se nadouvají až do podoby rudých veleobrů a končí jako supernovy, po nichž zbyde neutronová hvězda – fládr ještě mnohem jadrnější, v tomto případě zvaný degenerovaný neutronový plyn. Hustota může být ještě sto tisíckrát větší než u bílého trpaslíka. Ty největší hvězdy končí jako černé díry. Kromě toho, čím je hmotnost hvězdy větší, tím kratší je její životnost. Jestliže Slunce se dožije 10 až 11 miliard roků, velké hvězdy žijí třeba jen stovky milionů roků a ty největší jen jednotlivé miliony let. Naopak malé hvězdy mají životnost podstatně delší. Pořád ještě existují hvězdy první generace, staré téměř jako celý vesmír, které mají do důchodu ještě opravdu hodně daleko.

Když to všechno zkombinujeme dohromady, zjistíme, že situace, kdy se velká hvězda z plynových hadrů točí kol malé hvězdičky z jadrného fládru, bude dost vzácná. Žijí-li dvě hvězdy ve dvojhvězdě, pak ta hmotnější má kratší život a začne se nafukovat dříve. I když bude ve stádiu obra z plynových hadrů, pořád bude mít větší hmotnost než její menší sousedka s delší životností. A když se z ní stane bílý trpaslík, stane se sice maličkou, ale její hmotnost se sníží o tolik, že může být menší než hmotnost sousedky, takže zase nebude ta velká obíhat okolo té maličké. Při výrazném počátečním nepoměru hmotností se to ovšem stát může – velká hvězda se sice „smrskne“, ale pořád jí zůstane větší hmotnost než má její sousedka. Pak můžeme skutečně pozorovat přibližně to, co popisuje Jan Neruda.

Jedna situace má však k Nerudovu popisu ještě blíže. Když už to má jedna se složek dvojhvězdy „za sebou“ a stala se bílým trpaslíkem, stačí počkat pár stovek milionů, nanejvýš miliard roků a do závěrečného stádia se dostane i ta původně menší hvězda. Jak se nadouvá, vyplní postupně prostor okolo sebe až po tak zvanou Rocheovu mez. Pak začne látka z ní přetékat na bílého trpaslíka, jehož hmotnost tím roste. Soustava se tak může dostat do nerudovského stádia.

Bílý trpaslík "krade" látku z rudého obra

Bílý trpaslík „krade“ látku z rudého obra, který dosáhl Rocheovy meze (zdroj: © David A. Hardy / www.astroart.org)

Zajímavější na této situaci ale je, že když bílý trpaslík nakrade tolik plynu, že jeho hmotnost dosáhne 1,4 násobku hmotnosti Slunce, dojde k fatálnímu neštěstí: výbuch supernovy typu Ia zničí bílého trpaslíka i sousedního rudého obra.

Tak opravdu, ale opravdu nevím, jestli máme stát o to, abychom byli tou nerudovskou maličkou hvězdičkou, kol níž se ty velké točí.

P.S.: Neštěstí jedněch může být štěstím druhých. Protože k supernově typu Ia dochází vždycky při stejné hmotnosti „přejedeného“ bílého trpaslíka, je uvolněná energie vždycky stejná a díky tomu astronomové mohou měřit vzdálenosti ve vesmíru. To už je ale jiný příběh.

 

Jan Veselý

Jan Veselý

Jan Veselý

Jako správný bloger píšu o čemkoli, čemu nerozumím. Nerozumím ničemu (to mělo být něco jako „Vím, že nic nevím“, ale nečekám, že mi to spolknete). Z grafomana, který strašně nerad píše, se ze mě díky blogu stal grafoman, který by hrozně rád psal pořád, jen na to nemá čas.

Zabývám se popularizací astronomie a příbuzných věd v instituci zvané Hvězdárna a planetárium v Hradci Králové, takže jsem vlastně učitel bez povinnosti zkoušet, známkovat a udržovat kázeň. Kromě fyzikálního pohledu na svět mě zajímá hlasitá hudba (od pankáčů po Šostakoviče), divadlo, opera, výtvarné umění a čím dál víc i historie.

REPUTACE AUTORA:
8,90