Katastrofy kosmiczne

Jest rzeczą oczywistą, że wybuch nowej przewyższa swymi rozmiarami i ilością energii wchodzącej w grę wszystkie znane nam zjawiska natury katastrofalnej świata fizycznego. Fakt jednak, że samo zjawisko jest krótkotrwałe i że gwiazda wraca, przynajmniej pozornie, do swego stanu przedwybuchowego, wydaje się, przemawiać za tym, że proces wybuchowy obejmuje zewnętrzne warstwy gwiazdy. Bezpośrednią przyczyną kataklizmu jest wyzwolenie olbrzymiej ilości energii, na skutek czego zachodzi silne ogrzanie zewnętrznych warstw gazowych; następstwem jest gwałtowna ich ekspansja i oddalanie się od gwiazdy z szybkościami wybuchowymi. W przeciągu pierwszych kilku dni gęstość rozszerzającej się powłoki gazów jest tak znaczna, że świeci ona jak rozżarzone ciało stałe i wysyła duże ilości światła proporcjonalne do wzrastającej powierzchni powłoki. W miarę jednak dalszego rozszerzania się tej powłoki gęstość tworzących ją gazów maleje, a wraz z nią i natężenie promieniowania. Światło jądra gwiazdy zaczyna przebijać poprzez warstwę gazów powłoki, o czym świadczy wyraźnie charakter widma w tym okresie.

Istnieją tylko dwie możliwości wyzwalania tak olbrzymich ilości energii, jakie wchodzą w grę w zjawiskach nowej. Pierwsze z nich to zderzenie się dwóch gwiazd. Prawdopodobieństwo takiego zderzenia się jest jednak bardzo małe w układach gwiazdowych podobnych do naszej galaktyki — miliony razy mniejsze niż tego wymaga częstotliwość pojawiania się gwiazd nowych. Poza tym przebieg zjawiska miał by inny charakter. Ogólnie przyjęta jest obecnie hipoteza, że fizyczne przyczyny zjawiska znajdują się w samej gwieździe. Gwałtowność procesów oraz olbrzymia ilość wyzwalanej przy tym energii świadczą o naruszeniu stanu równowagi wewnętrznej gwiazdy, która poprzez kataklizm przechodzi do nowego stanu równowagi stałej. Energię wybuchu czerpie gwiazda prawdopodobnie z tego samego źródła, z którego normalna gwiazda bierze energię potrzebną dla podtrzymania promieniowania, tj. z procesów transformacji pierwiastków chemicznych. Różnica polegała by na tym, że czynniki, regulujące szybkość reakcji łańcuchowych w normalnej gwieździe, przestają działać i przebieg zjawiska przybiera na gwałtowności, podobnie jak w bombie atomowej. W ostatecznym wyniku następuje tzw. degeneracja substancji materialnej gwiazdy, czemu towarzyszy zwiększenie przeźroczystości wnętrza gwiazdy i przyrost gęstości (cm sześcienny wnętrza gwiazdy ważył by w warunkach ziemskich około 1 tony). Końcową fazą nowej jest gwiazda należąca do typu „białych karłów“, co zasadniczo zgadza się z danymi obserwacji.

Teoretyczne badania Milne‘a wskazują na możliwość rozpadnięcia się nowej na kilka części, tj. powstania podwójnej lub wielorakiej gwiazdy. Nova Pictoris 1925 rozpadła się w r. 1928 na 4 gwiazdy, a Nova Herculis 1934 przeobraziła się w gwiazdę podwójną.

O wiele mniej zbadane jest zjawisko supernowej. Dla wyjaśnienia jego wysunięto hipotezę gwiazdy neutronowej. Termin ten oznacza gwiazdę, w której wnętrzu zachodzi równowaga ładunków elektrycznych już na bardzo małych przestrzeniach rzędu 101S cm, a gęstość równa się gęstości wnętrza jądra atomowego (10u g/cm3). Gęstość jest więc 100 milionów razy większa od gęstości białego karła, inaczej cm sześcienny wzięty z wnętrza takiej gwiazdy neutronowej ważył by w warunkach ziemskich 100 milionów ton. Promień takiej gwiazdy powinien być b. mały rzędu 10 lub 100 km. Ciśnienie zaś w środku gwiazdy wypada teoretycznie nieskończenie wielkie. Gwiazda taka znajduje się w stanie równowagi stałej, której odpowiada najniższy poziom energii.

Supernova przedstawiała by gwałtowne przejście gwiazdy ze stanu normalnego do stanu najniższego poziomu energii, tj. do gwiazdy neutronowej. Towarzyszące takiemu przejściu kurczenie się gwiazdy wyzwoliło by energię grawitacyjną, wystarczającą dla wytwarzania olbrzymiej ilości promieniowania, jaką obserwujemy u supernowych. Pewne zjawiska w widmie supernowych, mianowicie przemieszczenie prążków widma ku czerwieni, przemawiały by na korzyść takich poglądów. W ujęciu tej hipotezy gwiazda neutronowa przedstawiała by końcowe stadium rozwojowe gwiazdy wobec osiągnięcia przez nią równowagi stałej o najniższym poziomie energetycznym.

Zupełnie odmienne stanowisko zajmuje znany fizyk Jordan- Wychodząc z kosmologii relatywistycznej i zasad teorii kwantów dochodzi on do wniosku, że substancja materialna powstaje nieustannie we Wszechświecie. Proces ten odbywa się przy zachowaniu zasady minimum energii, co pociąga za sobą konieczność powstawania materii w stanie maksymalnego zgęszczenia, czyli w terminologii Jordana w postaci „pakietów neutronowych“. Osobliwością takiego świeżo narodzonego pakietu neutronowego jest olbrzymia jego gęstość (rzędu gęstości jądra atomowego) oraz niezmiernie wysoka temperatura rzędu miliona milionów stopni (10u stopni). Substancja materialna przy tak wysokiej temperaturze posiada własności wybuchowe. Toteż pierwszym odruchem noworodka jest wybuch, któremu towarzyszy gwałtowne jego pęcznienie z wydzieleniem olbrzymiej ilości energii świetlnej. Jordan utożsamia wybuch pakietu neutronowego ze zjawiskiem supernowej. Supernowa była by więc niczym innym jak nowonarodzoną gwiazdą.

Wymienione tu hipotezy mają charakter spekulatywny. Zagadnienie nowych i supernowych czeka wciąż jeszcze na rozwiązanie. Zarówno strona obserwacyjna, jak i teoretyczna wymaga uzupełnień. Przyroda nie została dotychczas podpatrzona in flagranti w wypadku rozpalania się zwykłej nowej, a tym bardziej supernowej. Musimy uzbroić się w cierpliwość i gromadzić materiał obserwacyjny.