U svom životnom veku, zvezde crpe svoju energiju iz nuklearnih procesa u prostoru unutar jezgra. Kako zvezde polako ostaju bez goriva neophodnog za nuklearne reakcije, tako se vremenom skupljaju i pretvaraju u bele patuljke. Reč je zapravo o kompaktnim zvezdanim ostacima. U isto vreme, zvezdin omotač se rasplinjava u okolni prostor na radost ljubitelja astronomije i kroz teleskop možemo  videti čarobni prizor planetarne magline. Kao što je opšte poznato, pomenuti zvezdani ostaci su obično veličine planete Zemlje i postaju toliko gusti pod uticajem sopstvene gravitacije da na tom prostoru sabiju gotovo celokupnu masu jednog Sunca. Umesto radijacionog pritiska nukleosinteze, sada u jezgru ugašene zvezde ravnotežu održava pritisak degenerisanog gasa naspram neumoljive gravitacije i sprečava dalji kolaps. Ukoliko beli patuljak dovede do formiranja akrecionog diska nastalog iz materijala njegovog pratioca, recimo neke obične zvezde, tokom vremena može doći do strahovite eksplozije zvezdanog ostatka i pojave supernove tipa Ia. Eksplozija je toliko moćna da joj se sjaj može uočiti na udaljenostima milionima svetlosnih godina od mesta nastanka.

U poslednje vreme, supernove nam zaokupljaju izuzetnu pažnju jer su veoma korisne za astronomiju. Visok sjaj do krajnjih granica nam omogućuje merenje stope širenja cele naše vasione. Iz navedenog razloga, potrebno je što tačnije utvrditi dinamiku odvijanja eksplozije supernove.

Jedna od kockica puta ka mogućem saznanju o procesu tokom eksplozije supernove a koji je do sada ostao u priličnoj meri nerazjašnjen i verovatno ključan jeste takozvani konvektivni URCA proces [1], convective URCA process. Pomenuti proces je od bitnog uticaja u poznom dobu evolucije belog patuljka a odvija se na sledeći način. Jezgra atoma neona i natrijuma se nalaze u tragovima u belom patuljku. Ukoliko razmatramo područje u blizini centra patuljka, natrijumovo jezgro je u energetskoj prednosti nad ostalim jezgrima zastupljenih elemenata tako da prima elektron i tada jezgro natrijuma prelazi u jezgro neona. Kada nastane jezgro neona, ono se priključuje konvektivnoj struji i koja ga iznosi u spoljašnjost belog patuljka pri čemu se kretanje završava onog trenutka kada su energetski uslovi naklonjeniji jezgrima natrijuma. U tom trenutku, neonovo jezgo oslobađa elektron i ponovo postaje jezgro natrijuma. Proces se zatvara tako što se novostvorena jezgra natrijuma spuštaju u dubine belog patuljka i prelaze, na gore opisani način ponovo u jezgra neona. Bitno je istaći da se prilikom bilo primanja ili oslobađanja elektrona  uvek emituju neutrini. Kao što je poznato, neutrini ne ulaze u interakciju sa materijom. Neutrini neometano napuštaju patuljka odnoseći deo energije sa sobom. Odvođenje energije posredstvom neutrina može znatno uticati na stopu hlađenja belog patuljka i odlaganje eksplozije supernove.

Slika 1. Rezultat simulacije URCA procesa u belom patuljku.

Na Maks Plank Institutu za astrofiziku, Max-Planck-Instituts für Astrophysik (Nemačka) izvršena je po prvi put simulacija procesa u dve dimenzije koristeći se sa superkompjuterom the Cray T3E supercomputer of the Rechenzentrum Garching (podatak je od 10-tog januara 2000-te godine). Jedan od rezultata simulacije je prikazan na Slici 1. Strelice predstavljaju brzinu kojom se materija kreće dok različite boje označavaju hlađenje i zagrevanje pojedinih oblasti tokom URCA procesa (crvenom bojom je predstavljeno zagrevanje a plavom hlađenje). Uočljive su konvektivne ćelije koje mešaju gas patuljka i pokreću čitav proces. Dobijeni rezultat će omogućiti bolji uvid kako URCA proces utiče na evoluciju belog patuljka ka supernovi. Prvi rezultati ukazuju na to da URCA proces dovodi do usporavanja zagrevanja belog patuljka i povećanje njegove gustine. I konačno, gore opisani proces može uticati na dinamiku pojave supernove kao i produkata nukleosinteze koju će izbaciti eksplozija.

Autori: M.Brueggen, A.Kercek

Prevod i adaptacija: Laslo Kočmaroš 07.01.2018.

Izvor teksta i ilustracije: https://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/HIGHLIGHT/2000/highlight0001_e.html 

[1] U astročestičnoj fizici, URCA je proces tokom koga dolazi do emitovanja neutrino čestica i smatra se da utiče na procese hlađenja neutronskih zvezda i belih patuljaka. Prvi su do zaključka o postojanju URCA procesa došli čuveni astrofizičar i kosmolog Georg Antonovič Gamov i elektroinženjer i fizičar Mario Šenberg. Postoji anegdota vezana za naziv URCA procesa. Naime, tokom svog boravka u Brazilu, Gamov je zajedno sa Mariom često posećivao jednu kockarnicu čiji je naziv bio "Cassino da Urca" u Rio de Žaneiru. Jednom prilikom, Mario je zabeležio komentar Gamova: "energija unutar supernove nestaje isto tako brzo kao i novac na stolu za rulet". Takođe, "urca" na južnoruskom dijalektu kojim se Gamov služio ima značenje "pljačka" i "gangster". Izvor: Vikipedija