Postoje li ciklusi tvari i energije u svemiru, ili su sva zbivanja 'jednosmjerna'?. Što se npr. dogodi pri eksploziji Supernove pri čemu se ogromna količina tvari, koja se vjerojatno skupljala milijardama godina, u 'kratkom' vremenu rasprši po okolnom prostoru? Ako se pogleda priložena blok shema tri objekta A, B i C koja su se raspršila, dalo bi se zaključiti kako se oni neće više nikada ponovo naći dovoljno blizu kako bi ponovo tvorili neki svemirski objekt:
Naime, u trenutku eksplozije gravitacija nije u
stanju održati mase na okupu, inače se ne bi ni dogodila. Udaljavanjem masa
smanjuje se njihova brzina, povećava udaljenost među njima, ali ne može
gravitacija početi okupljati objekte jer se sile privlačenja susjednih masa
poništavaju. Sve mase koje su postigle veću brzinu od druge kosmičke će se
nastavljati udaljavati, teoretski do 'beskonačnosti', a zbog velikih rastojanja
među masama pri prostornom širenju i različitih brzina, gravitacija je preslaba
te svaka masa nastavlja svoj put do
nekog drugog objekta ili 'luta' svemirom. Zatim, naglo smanjenje mase zvijezde
smanjuje i pripadajuću brzinu druge kosmičke te će eventualno preostala masa
uspjeti ponovo okupiti samo mali dio mase.
Međutim, na našu sreću, ovaj opis je idealan
teoretski slučaj, a u realnom svemiru treba uzeti u obzir i početnu brzinu
Supernove prije eksplozije. Brzinu svake mase treba promatrati u nekom
referentnom sustavu prema kojem
zvijezda ima početnu brzinu vo i vektorski zbrajati brzine.
Matematički izrazi daju za
početnu brzinu raspršene mase v veće od početne brzine Supernove vo:
Supernova se u trenutku eksplozije nalazila u
ishodištu O i kretala se brzinom vo u smjeru pozitivne x-osi.
Tada je pod kutem (a) izbačena neka masa i za vrijeme T stigla u točku A.
Taj kut nije kut pod kojim je masa krenula sa zvijezde, već je rezultat
zbrajanja brzine zvijezde i brzine u odnosu na zvijezdu, tj. kut brzine u
'mirujućem' referentnom sustavu. Nakon vremena dx zvijezda je stigla u
točku B, i u tom trenutku pod 'apsolutnim' kutem (b) krene neka druga
masa brzinom vb, koja je malo veća od brzine v, i za vrijeme tb
isto stigne u točku A. Kako je T = tx + tb, te dvije mase će se
istovremeno naći dovoljno blizu jedna drugoj, s relativno sličnim brzinama i
moguće je spajanje masa zbog gravitacije. Navedeni izrazi su grafički prikazani
za nekoliko različitih slučajeva, a jednostavne zaokružene vrijednosti promjenljivih
su označene na slici ispod. Pod kutevima od 30, 45 i 60 stupnjeva u početku
polaze neke mase, i ukoliko je brzina v = vo = 1, mogući je spoj masa
koje polaze s kašnjenjem 0,25*T
i 0,5*T, (točke A, B i C ). Ukoliko je brzina masa v = 2*vo,
mogući spojevi su u točkama D, E i F. Vrijeme T može biti neko
proizvoljno, ali svakako kraće od trajanja eksplozije. Naravno, u prirodi ni
brzine, a ni vremenski intervali nisu kvantizirani:
Iduća slika grafički prikazuje potrebne brzine vb
u funkciji početnog kuta (a), vremena kašnjenja tx kao parametra
krivulja uz T = 1 i vo = 1. Brzina eksplozije je redom v = 1,
v = 10 i v = 100. Pri brzini eksplozije jednakoj brzini
Supernove, što kasnije poleti druga masa, treba joj sve veća brzina. Prema
tome, zbog sličnih brzina masa, veća je vjerojatnost nakupljanja masa u užem
kutu, tj. trebao bi postojati 'konus' u smjeru gibanja Supernove. Za najviše
dva puta veću brzinu vb = 2, od
20° na dalje je moguć susret za svaku masu s kašnjenjem do 0,8*T, od 50° na dalje za kašnjenje 0,6*T itd.
Ukoliko je brzina eksplozije nekoliko puta veća, vjerojatnost susreta se
izjednačuje u svim smjerovima zbog malog odstupanja potrebnih brzina.
Vjerojatnost susreta se povećava i uzastopnim izbacivanjem tvari. Naime, ukoliko
se za prvo izbačenu masu nije našao neki par izbačen nakon tx, toj drugoj masi
će se možda naći neki treći par izbačen nakon 2*tx, i tako sve dok traje
eksplozija:
Detaljniji proračuni bi trebali uključiti i smanjenje brzina zbog sile gravitacije Supernove, promjenu mase i promjenu brzine eksplozije. Ovaj izračun je dvo-dimenzionalan, ali to naravno vrijedi za cijeli prostor oko Supernove. Kako ostaci eksplozije imaju različite veličine, gustoće i brzine, na pojedinim mjestima u prostoru će se skupljati razne tvari.
OČEKUJE SE
NASTAVAK!
Stranica postavljena:
12.08.2010.
Stranica dopunjena:
13.08.2010.
e-mail: branko.vasiljev@inet.hr