logob92  Zamislimo na trenutak vanzemaljsku civilizaciju koja nekim orijaškim teleskopom posmatra jedan radni dan ljudi u Beogradu. Vrlo je moguće da bi naše kolege iz dalekog svemira videle nekoliko "vrsta" ljudi: pokretne, očigledno dominantne jedinke koje dan provode van staništa (nazovimo ih, šege radi, "Glavni Niz"); zatim, sitnije primerke koji su uglavnom u društvu ovih prvih; na kraju, vrstu dosta sličnu Glavnom Nizu ali dosta usporenu, sa čudnim navikama i tendencijama da ne napuštaju stanište previše. Sad, dobra je šansa da vanzemaljski istraživači ne bi odmah shvatili da se tu u stvari radi o različitim fazama u životu čoveka i da bi im dobro došlo jedno ljudsko biće da ga pogledaju iz blizine i detaljno seciraju, ako zatreba. Slična je priča sa istraživanjem zvezda

hinode
HINODE

Dok veliki Einar Hercšprung i Henri Noris Rasel nisu došli do čuvenog HR dijagrama, nije bilo sasvim jasno da tri, na prvi pogled potpuno različite zvezde, u stvari mogu da predstavljaju različite trenutke u životu jedne te iste zvezde. Mi smo naš primerak za seciranje imali, i dalje ga imamo a i dalje ga i seciramo, to je Sunce. A njemu sada ide malo hvalospeva, ne samo zbog toga što biljkama omogućava fotosintezu a ljudima privlačnu preplanulu boju, nego i zbog toga što je doprinelo razvoju moderne nauke.

Vrlo dobro je i Galileo Galilej, otac nauke i slobodnog mišljenja, znao zašto okreće svoj teleskop u pravcu Sunca. Savršeno mu je bilo jasno da, ako želi da vidi fine detalje, treba da gleda što sjajniji objekat. A Sunce je od punog meseca sjajnije nekih milion puta, a od najsjanije zvezde više nego milijardu puta! Kada vidite fotografije kao što je ova na slici dole, rekli biste da je to to, da nema više šta da se istražuje i da mora biti da Sunce danas poznajemo u najmanju ruku toliko dobro kao što poznajemo ljudski organizam. Ali čekajte, mi ne poznajemo u potpunosti ljudski organizam! Upravo tako...

Šta nam omogućava blizina Sunca?

HINODE je japanski satelit koji je definitivno posmatranju Sunca dao novi aspekt. Činjenica da je teleskop u svemiru potpuno eliminiše uticaj Zemljine atmosfere i daje nam mogućnost da posmatramo Sunce 24h dnevno. Iako spektropolarimetar na ovom satelitu pokriva samo nekoliko angstrema (jedan angstrem je deset milijarditi deo metra), što je negde hiljaditi deo vidljivog spektra, preciznost i količina informacija su nam omogućili da neke fenomene, kao što je, na primer, magnetno polje mirnog Sunca, sagledamo iz drugog ugla.

Prizvaćemo u pomoć brojke i jednostavan račun da bismo videli šta nam to sve omogućava blizina Sunca. Pokušajmo prvo da razledamo sunce “milimetar po milimetar”, odnosno da pogledamo najmanji element koji nam dozvoljava razdvojna moć našeg teleskopa, dakle kvadratić dimenzija 100 km x 100 km. Taj kvadratić zauzima jedan tridesetmilioniti deo Sunčeve površine i ekvivalent je pori od 0.3 mm na ljudskom telu. Medjutim ako se setimo gore datog poredjenja Sunca i sjajnih zvezda, videćemo da je taj kvadratić i dalje sjajniji od najsjajnije zvezde. Šta ćemo dalje uraditi sa tom silnom svetlošću koja dolazi do našeg instrumenta? “Seciraćemo” je na još nekoliko načina:

  • Spektroskopija: Mali izlet u prošlost: Za rodjenje astrofizike se uzima trenutak kada su Kirhof i Bunzen objasnili poreklo različitih spektara. Prvi spektar koji je uopšte bio interpretiran bio je spektar Sunca, a neke elemente, kao što je Helijum, smo prvo našli na Suncu pa tek onda na zemlji. Analiza spektralnih linija u Sunčevom spektru nam danas daje detaljne informacije o hemijskom sastavu, temperaturi, turbulentnim brzinama, oscilacijama i globalnim kretanjima plazme u Sunčevoj atmosferi. Preciznost i obilje ovih podataka možemo samo da sanjamo kada je reč o drugim zvezdama.
  • Spektropolarimetrija: Veliki teleskopi prošlog veka su nam dali mogućnost da razbijemo svetlost na talasne dužine i da gledamo ne samo ukupan sjaj objekta, nego i kako je taj sjaj rasporedjen po raznim talasnim dužinama (spektroskopija). Spektropolarimetrija nam daje jednu mnogo finiju informaciju: Kako je polarizacija svetlosti rasporedjena po raznim talasnim dužinama. Polari-šta? Ostanite uz mene još koji red... Jedno od velikih otkrića dvadesetog veka je i dualna priroda svetlosti. Naime, svetlost se ponaša kao snop čestica koje se u isto vreme mogu opisivati nekim osobinama talasa, kao što je frekvencija. Te čestice zovemo fotoni. Fotoni nemaju masu, kreću se, prirodno, brzinom svetlosti i energija im zavisi upravo od frekvencije.

Sad, s obzirom da fotoni imaju neke talasne osobine, mi možemo definisati dve moguće ravni u jednoj od kojih leži pravac u kom foton osciluje. Pošto je “zrak” svetlosti ništa drugo do skup fotona, mi možemo videti koji deo tih fotona osciluje u kojoj ravni. Ukoliko ne postoji neka ravan preferencije, onda je svetlost nepolarizovana. Medjutim, čak i najmanja odstupanja od te uniformnosti nam daju mnogo informacija, ponajviše o magnetnom polju u regionu u kom je posmatrana svetlost nastala. Danas smo, pomoću velikih Solarnih teleskopa kao što je THEMIS, u mogućnosti da detektujemo razlike izmedju broja fotona koji osciluju u ova dva “pravca” koji su reda veličine 0.01%! Ovo nam je omogućilo da saznamo da je, u stvari najveća energija magnetnog polja Sunca sadržana u tzv. mirnom Suncu, koje se slabo menja tokom ciklusa Sunčeve aktivnosti.

Koronalne petlje

  • Velika vremenska rezolucija: Pri posmatranju zvezda često je potrebno, da bismo skupili dovoljno “jak” signal, da pustimo da svetlost pada na naš detektor minutima, satima, pa čak i danima. Tako nesumnjivo propuštamo dogadjaje koj se dešavaju na kraćim vremenskim skalama.Ogromna količina fotona koji dolaze sa Sunca nam omogućava da razne dinamične fenomene kao što su solarne eksplozije (eng. flares) ili koronalni izbačaji materije (eng. CME, coronal mass ejections), posmatramo u realnom vremenu i ispratimo veoma brze promene.
  • Neutrinska astrofizika: Iako nema veze sa svetlošću koja dolazi sa Sunca, treba pomenuti i ovaj značajan aspekt solarne astrofizike. Neutrini su čestice izuzetno male mase, koje se kreću brzinama bliskim brzini svetlosti i izuzetno slabo reaguju sa “običnom” materijom. Svake sekunde kroz naša dela prodju ogromne količine neutrina, dok sa našim telom reaguje eventualno jedan (!) za vreme našeg celog života. Neutrinski teleskopi su verovatno najbizarniji detektori koji postoje danas.

Koronalne petlje

Koronalne petlje, na slici, su snimljene satelitom TRACE (Transition Region And Coronal Explorer). U pitanju su ogromni lukovi, sačinjeni od plazme koju drži zarobljenu Sunčevo magnetno polje. Temperatura ovih objekata je od nekoliko stotina hiljada do nekoliko miliona stepeni. Zanimljivo je da, bez obzira na ogromnu količinu detalja na fotografiji, TRACE nije ni blizu najmoderniji instrument koji imamo. SDO (Solar Dynamic Observatory), može da razluči detalje reda veličine 100 km na Sunčevoj površini. Ako bi ljudsko oko imalo ovakvu rezoluciju, to bi značilo da bismo mogli da vidimo čačkalicu sa razdaljine od 1km.

Dok se brojevi fotona “uhvaćeni” na jedan piksel CCD čipa mere stotinama hiljada za nekoliko sekundi, brojevi uhvaćenih neutrina za jedan mesec, se mere desetinama. Dobar deo tih neutrina stiže sa Sunca, i to upravo iz njegovog jezgra, gde se konstantno dešava fuzija vodonika u helijum. Poredjenje predvidjenog broja neturina i posmatranog broja neutrina na Zemlji nam daje direktan uvid u tačnost (i netačnost) naših teorija o strukturi i evoluciji zvezda. Posmatranje solarnih neutrina nam je dalo i potvrdu još jedne, reklo bi se klasične fizičke teorije, teorije o neutrinskim oscilacijama (spontanom prelasku jednog oblika neutrina u drugi).

Estradna zvezda

Ovo o čemu smo gore pričali može biti zanimljivo zaljubljenicima u astronomiju ili pak ljudima zainteresovanim za to šta današnja nauka i tehnika mogu da urade. Ono po čemu je Sunce nažalost mnogo poznatije su senzacionalistički naslovi kao što su “Srbija pospana zbog solarne oluje”, “Eksplodirala trećina Sunca”... itd.

Kao i u svakoj drugoj oblasti nauke, pogrešno izražavanje ili nerazumevanje fenomena od strane novinara vodi ka potpunom nerazumevanju i dubokim zabludama koje nastaju u čitaocu. O nekim, trivijalno netačnim izjavama kao što je ova o pospanosti i padanju sa skela zbog Sunčeve aktivnosti, treba definitivno dobro razmisliti i uložiti mnogo vremena i pažnje da se to sanira. Ovaj tekst će dati svoj mali doprinos tome ukratko razmatrajući jedan definitivno bezopasan i jedan definitivno smrtonosan aspekt Sunca.

Solarne eksplozije (flare-ovi)

Solarne eksplozije su burni dogadjaji na površini Sunca koji nastaju oslobadjanjem energije zarobljene u komplikovanoj strukturi magnetnog polja. Detaljno objašnjavanje ovog fenomena nadilazi ovaj tekst, pa i samog autora ali su mudriji ljudi (videti: Bostrom & Ćirković, “Global Catastrophic Risks”, Oxford University press, 2008) bacili par brojki na papir...

Naime, pojedinačna eksplozija može dostići snagu od nekih 10% snage ukupnog Sunčevog zračenja, i traje reda veličine sekunde. Sama eksplozija ne može nikako uticati na živi svet na Zemlji, dok eventualne nezgode mogu snaći satelite i astronaute, pošto solarne ekplozije takodje izbacuju veliku količinu naelektrisanih čestica (npr. protona i elektrona) u medjuplanetarni prostor. Živi svet na Zemlji je zaštićen od uticaja ovih čestica (koji je, nesumnjivo, štetan) Zemljinim magnetnim poljem.

Evolucija Sunca kao zvezde

Sunce energiju dobija fuzijom vodonika u Helijum. Ovaj proces se, izuzetno stabilno dešava u centru Sunca i ne postoji mehanizam koji bi doveo do naglog poremećaja dokle god Sunce raspolaže gorivom (a to je još nekih 5 milijardi godina). Očigledno se ovim procesom broj čestica u Suncu smanjuje (četiri vodonika se pretvaraju u jedan helijum). Termalni pritisak gasa se ovime takodje smanjuje dok gravitacioni pritisak ostaje isti. Da bi ova dva pritiska ostala u ravnoteži, temperatura u jezgru Sunca raste.

Ovo dovodi do ubrzavanja termonuklearnih reakcija, a samim tim i do povećane energije koju Sunce zrači. Ovaj proces je izuzetno spor i mi tu promenu ne možemo izmeriti za vreme trajanja naših života. Medjutim izvesno je da će za oko milijardu godina Sunce postati toliko toplo da će uništiti sve složenije oblike života. (Odnosno, uništiće ih ako ostanu onakvi kakvi su danas. Bez želje da išta spekuliše van svoje oblasti, autor želi da skrene pažnju da je milijardu godina čak i na evolutivnoj skali jako dug period.). Ovo je, ipak, činjenica koja danas ne bi trebalo da nas zabrinjava.

Ovaj kratak i pristrasan tekst daje samo par modernih informacija o značaju naše Zvezde domaćina. Autorova objektivnost i, pre svega, ljubav prema spektroskopiji i spektropolarimetriji su diktirale sadržaj i teme. Dobar deo rečenog je već bio izložen na tribinama “Zašto istražujemo Sunce”, održanim na Katedri za eksperimentalnu psihologiju Filozofskog fakulteta u Beogradu i u Studentskom Kulturnom Centru u okviru ciklusa “Petnica u SKC-u.” Na sutrašnjoj tribini u Domu Omladine ćemo više pažnje posvetiti modernim zabludama, pseudonauci i realnim opasnostima koje nam prete usled Sunčeve aktivnosti.

Author: B92

Dodaj komentar