DŽIN I PATULJAK

 U srednjevekovnoj mitologiji su patuljci smatrani normalnim članovima društvene zajednice. Zapravo normalni članovi su bili i zmajevi, veštice, čarobnjaci i svakakve utvare. U momentu gde su čitave države svoju zvaničnu religiju zasnivale na iskrivljenoj interpretaciji realnosti, što mi u astronomiji odlično znamo, sasvim je normalno bilo da narod bude deset puta sujeverniji od vlasti. A to tek pruža dobru osnovu za eksploziju teorija zavera, naročito ako je narod poprilično nepismen. Danas je to potpuno isto, samo što se u nepismenost računa i funkcionalna nepismenost: jeste da skoro niko pre 1000 godina nije znao da čita i piše a svi su umeli da od drveta izdelju sviralu; danas niko ne ume da napravi frulu a svi praktično čitaju i pišu, makar samo za dopisivanje preko društvenih mreža. U principu je jednako teško ovladati osnovnim drvodeljstvom i naučiti slova, ali broj funkcionalno nepismenih se u evropskoj populaciji drži prilično stabilno proteklog milenijuma i svakako obuhvata većinu.

Zato su patuljci smatrani realnim bićima a ne samo metodom plašenja dece da ne zalutaju u šumu. Oni su bili sposobni da postanu nevidljivi, bili su odlični kovači i rudari, čuvali su obavezno neko veliko blago. Ima ih u bajkama Braće Grim a pre toga u gomili poema i pre svega su karakteristični za germansku mitologiju.

Svakako da osnov za mitološkog patuljka postoji u realnosti i to je na polju medicine poznato od početka civilizacije. Negde oko dve trećine pojava patuljastog rasta je vezano za ahondroplaziju gde sinteza hrskavice i kosti u detinjstvu biva ometana mutiranim genima koji determinišu sintezu proteina potrebnih u ovim procesima. Posledica: protein je preterano aktivan i dovodi do disproporcionalno skraćenih udova. Ovde za sada nema poznatog leka. S druge strane, u jednoj trećini slučajeva je u pitanju nedostatak hormona rasta i to je sasvim drugi mehanizam nastanka koji je moguće jednim dobrim delom supstituisati sintetskim hormonom rasta. Naravno da su ovakvi patuljci u opštoj populaciji bili najčvršća moguća potpora verovanju da postoje i oni drugi, čarobni patuljci.

Međutim, nevezano za pitanja koja kroz celu istoriju muče ljudsku populaciju u smislu da li postoje stvari koje ne postoje, čovek je imao oduvek i potrebu da poznate stvari projektuje na nepoznata mesta. I u astronomiji naravno postoje patuljci i njihova priroda je jednako dobro opisana, premda nikakve magije tu nema osim ako u istu ne uračunamo termonuklearne procese.

Jedna fotografija oblasti granice između Velikog i Malog Medveda pokazuje zvezde različite veličine. Na prvi pogled je nemoguće ustanoviti ko je patuljak a ko džin, pre svega iz razloga što su distance do ovih zvezda potpuno nasumične vrednosti.

Kroz istoriju astronomije su vremenom otkrivane i usavršavane razne metode kojima je moguće proniknuti u prirodu zvezda. Podelu zvezda na magnitude ćemo preskočiti, ona daje podatke tek u kontekstu nekih drugih podataka (osim kod promenljivih, ali to je druga priča). Prvo što je otkriveno je sopstveno kretanje zvezda (Halley) a zatim i paralaksa - eto već nekakvog alata da zavirimo u distance. Spektroskopija je usledila i to je prava evolucija u sagledavanju fizičkih procesa na drugim nebeskim telima: sad vidimo da je nasjajnija zvezda desno klase M2III, što će reći normalni, uobičajeni narandžastcrveni džin. Zvezda levo je takođe M2 klase, takođe crvena ali M2V što će reći patuljak. Zapazite da im je boja praktično u dlaku ista.

1) patuljak

2) džin

Spektroskopija se u XIX veku razvila u pravu nezavisnu nauku. Zahvaljujući njoj mi danas imamo sumirane zaključke oko evolucije zvezda u tzv Hertzsprung-Russel dijagramu. Dovoljno je pogledati u isti i odmah je jasno da crvene zvezde mogu biti isključivo džinovi i patuljci, srednjih vrednosti nema. Pritom moramo jednu stvar razgraničiti - masa ovde nema veze sa pojmom džin, već isključivo prečnik. Sunce je trenutno zvezda patuljak a masa crvenih džinova ide od jedne trećine Sunčeve mase do osam masa; prečnik tih divova je nešto sasvim drugo.

Zapravo najbolje bi bilo zvezdu džina definisati kao naduvenu pufnastu masu gasa. Spoljni slojevi, iako i dalje usijani, više su neki prozračni gas relativno niske temperature za zvezde (oko 5000K ili manje) nego što su površina tečne sfere kako se nekad mislilo. Džin je teoretski zapravo vrlo često zvezda patuljak koja se proširila preko svake mere (u praksi i nije baš tako jednostavno, ili nije uvek ali ovo je uprošćavanje). Ili još tačnije: džin je samo faza u razvoju patuljka.

A zašto patuljka, pa zato što su to sve zvezde glavnog niza. Na gorepomenutom dijagramu postoji jedna linija duž koje životare zvezde male mase, poput našeg Sunca. Kod njih se termonuklearni procesi odnosno fuzija odvijaju na specifičan način - kroz fuziju vodonika u helijum. Malo bolje potkovani srednjoškolci će se setiti da su vodonikovi joni zapravo obični protoni, zato se ova reakcija i zove proton-proton (PP) reakcija. Ovo je najprostiji i, sa aspekta potrebne mase i energije, najjeftiniji tip fuzije. Faktički ovo mogu sprovoditi i najmanje zvezde. Rezultat je jednako jeftin: izlazna energija je takođe veoma mala tako da ove zvezde svetle relativno slabim sjajem a i luminoznost je jednako niska. Čak i najveći crveni patuljci dostižu jedva 10% luminoznosti Sunca.

Razlog zašto je to tako leži u strukturi patuljaka. Budući da su to male zvezde njihov presek je takav da su od jezgra do površine ovo potpuno konvektivne zvezde. Proces izdizanja i spuštanja pojedinih strukturnih celina podseća na atmosfersku konvekciju; s tim da ovde konvekcija onemogućava nakupljanje većih količina helijuma oko jezgra. Posledica: nema fuzije helijuma i zvezda skoro beskonačno rasteže PP reakciju. Čak se i smatra da je većina crvenih patuljaka možda tek ni na polovini svog životnog veka, oni po pravilu imaju duži životni vek od dosadašnje starosti Univerzuma. Simulacije kažu da zvezda mase 0.16 Sunčeve, dakle otprilike iste mase kao Bernardova zvezda, ima projektovano ostajanje na glavnom nizu od 2.5 hiljada milijardi godina, znači toliko dugo će (najmanje) tinjati kao slaba sveća... U poređenju sa našim Suncem to je život duži jedno 500 puta.

Okvirno gledano patuljci su vrlo česte ali i vrlo tamne zvezde. Drugim rečima ima ih svuda ali ih možemo videti samo ukoliko su dovoljno blizu. Patuljak na snimku gore je udaljen 8 a džin 700 svetlosnih godina.

Da pogledamo animaciju patuljka izbliza kroz različite RGB kanale:

Zanemarićemo najviše šuma koji je nelogično smešten u crvenom kanalu; budući da je LP zagađeno nebo praktično veoma crveno mene to čudi jer je u obradi vršena korekcija, odnosno neka vrsta supresije R kanala, ali dobro. Proizvođač senzora i aparata uostalom bi pre trebalo na ovo da odgovori (Eos 40D).

Da bi bilo jasnije problematični R kanal je naglašen svetlim okvirom, tu je dotična zvezda i najsjajnija. A zapravo koja je to zvezda? 

Dobro pitanje.

Polovinom XVIII veka su roditelji poslali svog nadarenog dečaka na studije u Pariz. Poslali su ga da izučava pravo i tako postane neko i nešto, iako je on bio nezainteresovan za tu oblast i  imao je talenat za matematiku. Zvao se Jérôme Lalande i greška njegovih roditelja se sastojala samo u jednoj stvari u samom startu - u izboru hotela.

Hotel se zvao de Cluny, danas takođe postoji u obliku muzeja srednjevekovnog života, ali je u tom hotelu pre trista godina na krovu postojala mala opservatorija (kasnije će istu lokaciju proslaviti rad Messier-a). Astronom koji je tu opservatoriju posedovao je bio Delisle; njegov uticaj na mladog Lalande-a je bio toliki da je mladić doduše završio pravo ali u momentu kad je trebalo posvetiti se advokaturi - prešao je na drugu stranu. Učestvovao je u merenju paralakse Meseca iz Berlina, dok je Lacaille istovremeno merio sa Rta Dobre Nade; što mu je donelo članstvo u Berlinskoj Akademiji, a nakon toga posledično i u Francuskoj Akademiji Nauka. Pitanje je šta su Lalande-ovi roditelji mislili o naučnoj karijeri ali je činjenica da je njegov doprinos tadašnjoj astronomiji veliki: Lalande je poboljšao Halley-eve kometarne proračune vezane za istoimenu kometu; važio je za eksperta za planetarne međusobne perturbacije; umalo je otkrio Neptun (u zapisima sa posmatranja je Neptun konstatovan ali u rubrici položaj je stajao znak pitanja, očigledno zbog pomeranja); i na kraju ostavio nam je kapitalno delo Francuska Nebeska Istorija. Bez obzira na nepredvidiv karakter Lalande je u svoje vreme ipak važio za slavnog i omiljenog čoveka. Bio je tvrdi ateista, mason i potpuno u skladu sa svojom nekonvencionalnom ličnošću imao je samo jednu vanbračnu ćerku. Otkrića koja su ga zadesila i posmatranja koja je izvodio su se odlikovala fanatičnom upornošću više nego bilo čime drugim; a svi znamo da uporan rad na kraju obavezno donosi rezultate.

Sama gorepomenuta Istorija je u stvari bila veliki zvezdani katalog sa oko 50 hiljada upisanih zvezda, odnosno praktično celo severno nebo do devete magnitude. Za ono doba to je bilo ujedno i sve ono što se moglo videti tadašnjim malim refraktorima, sve dok Herchell nije napravio revoluciju sa svojim ispoliranim kazanima odnosno velikim reflektorima. Naravno da je taj katalog ubrzo pregažen većim i boljim katalozima, ali imajte u vidu da se to dešavalo u vreme kad je Karađorđe popreko gledao svoje lokalne Turke i još uvek samo maštao o tome da im poskida glave.

Međutim, zvezda o kojoj je reč je zadržala u upotrebi svoj naziv iz gorepomenutog kataloga sve do danas. Radi se o oznaci Lalande 21185 i to je najbliži crveni patuljak gledano sa severne hemisfere i treći po redu uključujući obe hemisfere. Takođe spada i u jednu od najbližih zvezda; jedino su tri zvezde i dva braon patuljka bliži od Lalande 21185. Upravo ta činjenica doprinosi prilično velikom sopstvenom kretanju ove zvezde gledano sa Zemlje - godišnje se pomeri u deklinacijskoj osi skoro pet sekundi a to je sve samo ne malo.

Uz sve ovo imamo još jedan kuriozitet vezan za gorepomenutu zvezdu: pogledajte fotografiju na CDS portalu. Videćete duplu sliku a zašto je to tako moraće da objasni neko ko zna tačnu vremensku distancu između  snimanja različitih kanala. I velike opservatorije često imaju problem lošeg vremena, punog Meseca i drugih poslova koje istovremeno rade, tako da me ne bi čudilo da razmak između snimaka iznosi više godina.