ikoktejl

Archiv vydání magazínu Koktejl

VESMÍRNÉ MATKY - PLANETY

Poslední dobou se snaží mnoho vědců zjistit a prokázat existenci planet u blízkých hvězd. Používají k tomu nejmodernější techniku, nejpřesnější měření a nejnovější poznatky. Přitom z poměrně jednoduché úvahy využívající klasickou středoškolskou fyziku a selský rozum vyplývá, že planety zřejmě budou skoro u každé osamělé hvězdy.

OSAMĚLÉ HVĚZDY A PLANETY

Ve všech galaxiích, tedy i v naší, jsou přítomny obrovské mlhoviny plynu a prachu. Plynoprachové mlhoviny jsou obvykle mnohem řidší než vakuum dosahované ve fyzikálních laboratořích, ale mnohem hustší než okolní vesmír. A v těchto mlhovinách se občas rodí hvězdy, většinou po celých skupinách - hvězdokupách.

Původní mlhoviny vzniklé po velkém třesku byly složeny prakticky jen z vodíku a helia, současné plynoprachové mlhoviny jsou "zašpiněny" i těžšími prvky. Chemické prvky těžší než lithium vznikají téměř výhradně v nitrech hvězd při termonukleárních reakcích. Prvky těžší než železo mohou vznikat dokonce pouze při gigantických explozích supernov, kdy se na lehčí jádra prvků nalepují neutrony vyzářené při výbuchu. Dá se tedy bez nadsázky říci, že i naše smrtelné tělesné schránky jsou potomky dávných hvězd.

Plynoprachové mlhoviny se líně převalují vesmírem po miliony a třeba i miliardy let, a pokud nenastane nějaké místní zhuštění mlhoviny, nic významného se neděje. Podobně chaoticky se chovají mraky v pozemské atmosféře. Mlhoviny jsou natolik řídké, že se samy od sebe gravitačně nezhroutí.

Pokud v blízkosti mlhoviny exploduje supernova nebo proletí-li mlhovinou něco hmotného, například skupina hvězd, vzniknou místní zhuštěniny plynoprachové mlhoviny a proces tvorby hvězd je na světě. Narazí-li vlna záření ze supernovy na řídkou plynoprachovou mlhovinu, hrne před sebou plyn jako radlice buldozeru. Také hmotné mladé hvězdy stlačují tlakem záření mlhovinu kolem sebe. Tlakem záření vznikají v mlhovině oblasti, ve kterých je hustota místy o mnoho řádů větší než v původní plynoprachové mlho vině. Perfektně tyto útvary vyfotografoval již mnohokrát Hubblův teleskop. Také po průletu hvězdokupy plynoprachovou mlhovinou vznikají víry a místní zhuštěniny plynu.


...
Místní zhuštěniny jsou něco jako obrovité mraky o rozměrech zhruba tisíckrát větších, než je současná velikost sluneční soustavy. Hustota je již natolik velká, že gravitace vítězí nad chaotickým pohybem a nastává smršťování zhuštěniny. Smršťování se časem zrychluje, jak roste hmotnost středu zhuštěniny.

Ke smršťování zhuštěniny přispívá zpočátku i poněkud exotický jev. Okolní hvězdy tlačí svým hvězdným větrem na okraje zhuštěniny ze všech stran, a vzhledem k tomu, že zhuštěnina je již neprůhledná, probíhá tlak ze všech stran dovnitř mraku. Takto pomáhá tlak záření gravitaci ve smršťování.

Mraky plynoprachových zhuštěnin, malé částečky původní obří plynoprachové mlhoviny, se pomocí tlaku záření a vlastní gravitace hroutí pomalu do svého středu. Na snímku Orlí mlhoviny se v malých "prstíčcích" na sloupech z molekulárního vodíku pravděpodobně rodí nové hvězdičky. Zpočátku má mrak tvar nepravidelný, pomalu chaoticky vířící. Jednotlivé víry mají své momenty hybnosti (zhruba něco jako setrvačnost kruhového pohybu), které se do značné míry vyruší. Je však velmi nepravděpodobné, že by se momenty hybnosti vyrušily zcela, to jest že by součet momentů hybností všech jednotlivých vírů byl roven právě nule.
Jak se mrak zahušťuje a zmenšuje, ustává chaoticky vířivý pohyb a převládá kruhový pohyb kolem středu mraku. Ovšem mrak se vlivem gravitace stále zmenšuje. A jak se mrak zmenšuje, musí se otáčet kolem svého středu stále rychleji, neboť setrvačnost jeho kruhového pohybu (moment hybnosti) musí zůstat zachována, mrak se svého momentu hybnosti nemá jak zbavit. Rotující mrak dostává čím dál plošší tvar disku s největší hustotou uprostřed. Fakt, že mrak plynoprachové zhuštěniny se poměrně rychle (za miliony let) zhroutí do rychle rotujícího disku, je obecně přijímán. Že to však nutně vede ke vzniku více než jednoho tělesa v soustavě, již často slyšet není.

Jakmile dosáhne odstředivá síla rotujících částeček disku hodnoty dostředivé síly gravitační, smršťování směrem ke středu se zastaví. Disk se však dále zplošťuje a pokračuje gravitační zahušťování centra disku, kde přeměnou gravitační a polohové energie vzniká mnoho tepla. Střed disku začíná zářit, nejprve tepelně, asi jako rozpálená kamna, později téměř jako hvězda. Nakonec se samý střed centrální zhuštěniny zahřeje a zahustí natolik, že vodíková jádra jsou vtlačena do sebe navzájem nebo do jader jiných prvků. Zapálí se termonukleární reakce, čímž vzniká skutečná hvězda.

Zatímco doposud vše řídila gravitace a hmota z původního plynoprachového mraku směřovala do jeho středu, zapálením termonukleární reakce vzniká gravitaci úspěšná konkurence. Produktem termonukleárních reakcí je obrovské množství tepla a záření, které směřuje ven z jádra hvězdy. Tlak záření a plynu o teplotě milionů stupňů definitivně zastaví gravitační smršťování mladé hvězdy.

Velmi brzy po zapálení termonukleárních reakcí začne povrch mladé hvězdy silně zářit, a to nejen světlem, ale i hvězdným větrem, což jsou povětšinou atomová jádra vodíku zbavená elektronů, neboli protony. Hvězdný vítr doslova vymete z okolí mladé hvězdy lehké prvky. Například v mlhovině NGC 604 vyfukují mladé hvězdy ve svém okolí obrovské dutiny. Dokonce i kdyby ještě před zapálením termonukleárních reakcí stačila vzniknout menší planetární tělesa blízko hvězdy (bylo by to něco podobného kometárním jádrům - špinavé sněhové koule), mohutný hvězdný vítr by je zcela odpařil a lehké prvky "vytlačil" dále od hvězdy. Na těžké prvky hvězdný vítr nemá, neboť atomy těžkých prvků jsou mnohem těžší než "projektily" hvězdného větru.

V určité vzdálenosti od hvězdy, kde se energie hvězdného větru zhruba vyrovná tepelnému pohybu atomů vodíku či helia, se nahromadí větší množství nejlehčích prvků. V této oblasti vznikly ve sluneční soustavě obří planety Jupiter a Saturn. Vzhledem k existenci hvězdného větru u všech hvězd je opodstatněné domnívat se, že u jiných hvězd tomu není jinak. Tato oblast nese po zbytek historie hvězdné soustavy lví podíl momentu hybnosti, zde je tedy zachována převážná část rotační setrvačnosti původního zhustku plynoprachové mlhoviny. Mezi obřími planetami a hvězdou vzniká různě široký pás téměř bez lehkých prvků.

PÁS ŽIVOTA

V rotujícím disku vznikají poměrně rychle větší tuhá tělesa - zárodky planet. Po pár stovkách milionů let se plynoprachový disk nutně změní v disk tvořený mnoha planetami, planetkami a kometárními jádry. U hvězdy vznikají kamenné a kovové planety, za nimi obří planety plynové a dále jakýsi zbytek těles, kde by mělo být zastoupení těžších prvků větší než u obřích planet. Malá ledová tělesa snadno mění dráhy vlivem přitažlivosti velkých planet, díky tomu komety zásobují lehkými prvky i kamenné planety u hvězdy.

V určité vzdálenosti od každé osamělé hvězdy určitě existuje poměrně stabilní "pás života", kam hvězda dodává tepla "tak akorát". Pokud se zde vyskytuje dostatečně velká kamenná planeta, aby si udržela atmosféru, je zaděláno na vznik života a případně i na vznik tvorů, kteří si budou lámat hlavu (nebo to, čím myslí), jak to všechno kolem nich vzniklo.

Díky nutnosti zachovat moment hybnosti rotující soustavy tedy velmi pravděpodobně vznikají u osamělých hvězd spolu s hvězdou též planety. Dokonce se dá předpokládat, že poblíž hvězdy budou planety kovovo-kamenné a dále od hvězdy planety velké a převážně plynné, což je velmi vhodná konstelace pro život.

Toto je tedy báječné dobrodružství vzniku planet, takto příroda nachystala plátno pro nejkrásnější umělecké dílo, jakým život bezesporu je.

DVOJHVĚZDY, TROJHVĚZDY A DALŠÍ

Jak se zlepšovaly dalekohledy, zjišťovali hvězdáři, že většina blízkých hvězd nežije osamoceně, ale má partnera, někdy dokonce hvězdy žijí ve velice složitých společenstvích. Co platí pro blízké hvězdy, kde máme šanci rozlišit blízké svítící body vedle sebe, to jistě platí i pro ostatní hvězdy. Někteří autoři tvrdí, že asi 80 % hvězd existuje v párech nebo vícenásobných pospolitostech.

Hvězdy obvykle nevznikají osaměle, ale najednou vzniká v obrovité plynoprachové mlhovině z tisíců plynoprachových mraků tisíce hvězd různých velikostí. Některé se narodí jako jedináčci, tam lze s velkou dávkou pravděpodobnosti očekávat planety, někdy ale místo planet vznikne hvězda nebo hvězdy.V rotujícím mraku plynu a prachu se zřejmě často nevyvine jen jedna centrální zhuštěnina, ale dvě zhuštěniny, které obíhají kolem společného těžiště. Takto lze zachovat původní moment hybnosti dokonce ještě elegantněji než "výrobou" planet. Pokud jsou dost daleko od sebe, obě zhuštěniny se nadále vyvíjejí více méně nezávisle ve dvě různé hvězdy.

Někdy se hvězdy narodí poměrně blízko sebe. Fyzikové mají takzvané těsné dvojhvězdy velice rádi, dějí se zde věci nevídané, většinou vyplývající z faktu, že hmotnější hvězda svou gravitací vysává hmotu z hvězdy slabší. Vede to kromě jiného k periodickým termonukleárním výbuchům nahromaděného vodíku na povrchu hmotnější hvězdy, což pozorujeme jako vzplanutí novy. Je jasné, že v takovémto prostředí budou dráhy případných planet velmi nestabilní, kromě toho by byly planety periodicky vystaveny výbuchům novy.

Co se týče případných planet, i v případě vzdálenějších dvojhvězd bych byl velmi skeptický. Kolem vzájemně vzdálených členů dvojhvězdy sice mohou vzniknout planety, a možná vzniknout musí, aby převzaly místní část setrvačnosti rotačního pohybu. Je však pravděpodobné, že tak hmotné těleso, jakým je plnohodnotná hvězda, by za humny planetární soustavy nadělalo spoustu zmatku. Dráhy planet by byly v dlouhých časových údobích nestabilní a odhaduji, že po pár stovkách milionů let by všechny planety byly "sežrány" oběma hvězdami. U těsných dvojhvězd si neumím ani vznik planet představit, není tam pro ně ani místo ani důvod vzniku.

Pokud z plynoprachového mraku vznikají tři a více nezávislých, ale gravitačně vázaných protohvězd, je situace ještě složitější a pro dlouhodobou existenci planet ještě méně příznivá. Nicméně u zbylých asi 20 % osamělých hvězd je dostatečná zásobárna planet.

Ale kde jsou tedy další civilizace, jakto že se galaxie nehemží hvězdolety různých potvor jako v pořádném sci-fi? Proč alespoň neslyšíme kakofonii mezihvězdných dialogů různých civilizací?

JSME SAMI?

Tuto otázku si kladou vědci, přemýšliví prostí lidé i šarlatáni, kteří v lidské zvědavosti a touze po tajemnu hledají obživu.

Otázka je však nepřesně položena. Ve velkých prostorových škálách je současnost trochu specifická. Například o současně vznikající civilizaci u hvězdy tisíc světelných let daleko se dozvíme, až k nám její rádiové vysílání po tisíci letech dorazí, a snadno se může stát, že naše případná odpověď již nenajde adresáta, neboť ona civilizace se mezitím stačí zlikvidovat, například v atomové válce. Takže můžeme říci, že sice "v současnosti" asi existuje u miliard osamělých hvězd naší Galaxie život na planetách v pásmu života, ale civilizací bude asi podstatně méně.

Vycházejme z jediné známé skutečnosti Země. Země existuje jako planeta asi 4600 milionů let. Technická civilizace schopná dát o sobě zprávu, to jest vysílající dostatečně silné rádiové vlny, existuje 80 let, to jest asi 0,00002 promile trvání Země. Vydělíme-li očekávaný počet planet s životem poměrem existence civilizace ku stáří Země, dojdeme k odhadu existence několika desítek až stovek současných civilizací v Galaxii (z řádově miliard osamělých hvězd). Ale kde? Pokud nejsou náhodou u některé téměř sousední hvězdy, tak nemáme šanci na dialog. Případná civilizace nám může dnes odpovědět z maximální vzdálenosti pouhých 40 světelných let. Teprve 40 let letělo první rozhlasové vysílání ze Země, 40 let odpověď zpět, dohromady oněch 80 let od začátku rozhlasové éry.

Že se vám zdá, že je ještě dost času, že podobné úvahy budou mít smysl, až naše technická civilizace oslaví milenium? Že z okruhu 500 světelných let se již nějací zelení mužíčci ozvou? Ale komu?!Být druhá světová válka o deset let později, pravděpodobně by skončila jadernou katastrofou. A to je pouhých 50 let "atomového věku"!

Další věcí je životní prostředí. Naše civilizace stačila spotřebovat velký díl dostupných fosilních paliv, zdvojnásobila množství oxidu uhličitého v atmosféře. Města se topí v odpadcích a vše v ekonomice pracuje pro ještě větší spotřebu všeho. Zdecimovány jsou pralesy, znečištěním trpí i fytoplankton v oceánech, to jest základ celé biosféry. To vše asi za 200 let!

Erozí a změnou v pouště jsou zdevastovány obrovské plochy souše. Zde je nutno podotknout, že s erozí začali již naši dávní předci, příkladem mohou být dávní nomádi v severní Africe - výsledkem je nejmladší poušť světa Sahara.

Naše civilizace mi připomíná kvasinky v sudu. Tak dlouho se ládují cukrem a množí se jak kobylky, až se ubezduší ve vlastních exkrementech - alkoholu.

Jak dlouho ještě vydržíme, kolik nám ještě zbývá "cukru" a jak nebezpečná je koncentrace našich produktů? Odpověď na tuto otázku je nutná nejen proto, abychom mohli odhadnout, zda se dožijeme kontaktu s někým zvenčí.

Ale fakt, že neslyšíme časté rozhovory cizích civilizací, může znamenat jedno: technické civilizace pravděpodobně poměrně rychle vyčerpají zdroje domovské planety a zanikají v podstatně kratší době, než byla doba nutná k jejich vývoji z neživé hmoty.

Šancí pro civilizaci by byla expanze na jiné neopotřebované světy, ale kosmické vzdálenosti a potřeba gigantických energií na transport větších hmot vesmírem více méně znemožňují zopakovat v kosmickém měřítku putování civilizací po matičce Zemi. Svědčí pro to ticho, které poslouchají vědci na několika milionech kanálů rádiových vln ve snaze zachytit vysílání mimozemšťanů.

Tagy: Koktejl 1998 11
powered by contentmap

You have no rights to post comments

 

 

Publikování nebo další šíření obsahu webu je bez písemného souhlasu redakce zakázáno. Společnost Czech Press Group, a.s. zaručuje všem čtenářům serveru ochranu jejich osobních údajů. Nesbíráme žádné osobní údaje, které nám čtenáři sami dobrovolně neposkytnou.

 

Publikované materiály na www.czech-press.cz (pokud není uvedeno jinak) jsou vlastní texty iKOKTEJL a texty redakcí a spolupracovníků magazínů KOKTEJL, OCEÁN, EVEREST, PSÍ SPORTY, KOČIČÍ PLANETA, V SEDLE, Koktejl SPECIAL a Koktejl EXTRA.

Czech Press Group