Da li je moguće da jedan kubni santimetar....

am@astronomija.co.yu

D. Dragović
Zanimljivosti

• Pluton
Kako i zašto je Pluton toliko različit od drugih planeta?

• Kubni cm neutronske zvezde
Da li je moguće da jedan kubni santimetar neutronske zvezde teži milijardu tona?

• Sunce
Koliko još dugo je Sunce sposobno da održava život na Zemlji?

• Koliko čestica ima u kosmosu

• Koliko su zvezde stvarno tople

• Dokle traju fuzioni procesi

Od istog autora:
Kalendar
kroz istoriju

Sadržaj AM

zanmljivosti
Da li je moguće da jedan kubni santimetar neutronske zvezde teži milijardu tona?

Drago I. Dragović
dragovic@net.yu

Jedan atom je približno velik – 10^–8 ili 1/100.000.000 cm u prečniku. Kod običnih čvrstih tela i tečnosti, atomi se nalaze vrlo blizu jedan drugom, praktično se dodirujući. Gustina čvrstih tela i tečnosti zavisi od veličine atoma, njihovoj sposobnosti povezivanja i jačini tih međusobnih veza, kao i težine samih pojedinačnih atoma.

Čvrsta materija sa najmanjom gustinom jeste vodonični led, čiji je kubni santimetar težak svega 0,076 grama. Najgušći se smatra retki metal osmijum (Os), sa 22,48 grama po kubnom santimetru. (Zlato ima 19,3 gr/cm³, živa 13,6 gr/cm³, gvožđe 7,8 gr/cm³, vazduh 1,29 gr/cm³, vodena para 0,80 gr/cm³.)

Kada bi atomi bili čvrste, nestišljive loptice, osmijum bi bio najgušći mogući materijal ali čak ni tada njegov kubni santimetar ne bi bio težak ni sto grama, a kamoli jednu tonu.

Ali atom nije kompaktan. Ne tako davno, 1911.godine, britanski fizičar Ernest Rutherford^[1], dokazao je da se atom sastoji uglavnom od praznog prostora. Ljusku čine veoma lagani elektroni, a preko 99,9 % mase atoma je koncentrisano u sićušnoj strukturi, nukleusu ili jezgru, koji se nalazi u sredini.

Jezgro ima prečnik od oko 10^–13 cm, što je 1/100.000 deo prečnika samog atoma. Znači, ako bismo jednu loptu materije toliko snažno sabili da se sve elektronske ljuske slome, a sama jezgra na silu približe jedna do drugih, prečnik te lopte bi bio svega 1/100.000 deo početnog prečnika.

Ako bismo Zemlju sabili toliko da bude sačinjena isključivo od atomskih jezgara, čitava njena materija bi zapremala loptu prečnika oko 130 metara. Da tako isto sabijemo Sunce, ono bi bilo lopta od svega 15 km u prečniku. Ako bismo čitav kosmos komprimovali na isti način, dobili bi sferu prečnika jedva nekoliko stotina miliona kilometara i mogao bi komotno da se smesti u prostor prečnika asteroidnog pojasa u našem Sunčevom sistemu.

Enormni pritisci i temperature koje vladaju u centru zvezda dovode do lomljenja atomskih struktura i omogućava međusobna približavanja atomskih jezgara. Gustina materije u centru Sunca je daleko veća nego ona kod osmijuma (160 puta gušća od vode) ali se pojedinačna jezgra – nukleusi još uvek kreću slobodno, tako da je čak i sam centar Sunca gasovit. Neke zvezde su sačinjene gotovo isključivo od takvih "slomljenih" atoma. Prva otkrivena takva zvezda je bio pratilac nama najsjajnije zvezde na nebu Siriusa, Sirius B (ona je dvojna zvezda). Taj "beli patuljak" je 10.000 puta slabiji od svog kompanjona, ili 500 puta slabiji od Sunca. Izračunato je da ima masu malo manju od našeg Sunca, a veličinu neznatno manju od naše Zemlje.

Rekli smo da su jezgra atoma sačinjena od protona i neutrona. Svi protoni su čestice pozitivnog elekričnog naboja i zato se međusobno odbijaju, što im ne dozvoljava da ih bude više od, na primer, hiljadu u određenom prostoru. Neutroni, međutim, budući da su nenaelektrisani, pod odeđenim uslovima, a to je posle eksplozija supernovi, mogu da se zgusnu u tolikom broju, da formiraju neutronsku zvezdu. Danas znamo da su pulsari takve neutronske zvezde.

Kada bi se kojim slučajem Sunce pretvorilo u takvu zvezdu, sva njegova masa bi bila sažeta u jednu loptu 1/100.000–og dela njegovog sadašnjeg prečnika, odnosno 1/100.000³ ili 1/1.000.000.000.000.000–og (jednog kvintilionitog) dela njegove sadašnje zapremine. Znači, gustina takvog Sunca bi bila 1.000.000.000.000.000 puta veća nego što je sada.

Sadašnja ukupna gustina Sunca iznosi oko 1,408 grama po kubnom santimetru (to je tačno četvrtina srednje Zemljine gustine – 5,515 gr/cm³) i jedan naprstak njegove materije je težak kao kocka šećera, a naprstak materije sa "belog patuljka" bi bio težak oko 1.400.000.000.000.000 grama.

Znači da bi samo jedan kubni santimetar neutronske zvezde bio težak 1.400.000.000 (milijardu i četiristotine miliona) tona.

1) Baron Rutherford of Nelson, (1871–1937), inače dobitnik Nobelove nagrade za hemiju 1908. i naučnik po čijem imenu je 1997. jedan novi veštački hemijski elemenat nazvan raderfordijum (Rf, 104); dao osnive nuklearne fizike; izveo prvu transmutaciju elemenata (N14 – O17).

(maj 2002.)

vrh