Gwiazdy, piękne, potężne jak i zarazem niebezpieczne Ciała Niebieskie występujące w całym znanym nam Wrzechświecie. Potężne elektrownie termojądrowe, które dają i odbierają życie.
Gwiazdy decydują praktycznie o wszystkim w naszym otoczeniu. Są niczym starożytni Bogowie, którzy wybuchają nie raz gniewem, a nie raz są bardzo przychylne i przyjazne.
Tak więc, jak to wkońcu wygląda z tymi Gwiazdami? Skąd pochodzą? Gdzie się rodzą? Jak powstają? Jak żyją? Jak umierają? Czy ich śmierć jest ostatecznym końcem ich życia?
By dokładnie odpowiedzieć na wszystkie te pytania, trzeba zagłębić się w cały ich życiorys.
Na początek, jak to wygląda z powstawaniem nowych gwiazd?
W przestrzeni międzygwiazdowej występuje wiele "chmur bez deszczu" czyli mgławic. Są to przepiękne i kolorowe świecącego gazu i pyłu:
Potrafi zaczarować prawda?
Owe obłoki gazowe rozciągają się nawet przez 200 lat świetlnych (są naprawde ogromne). Skłądają się głownie z wodoru i helu a ich materia jest milion razy większa od Słońca. Materia w obłokach molekularnych nie jest rozłożona równomiernie, ale miejscami zbija się w gęste skupiska, które w pewnych okolicznościach mogą się jeszcze bardziej zgęstnić, stając się wkońcu kolebką nowych gwiazd. Uważa się, że fale uderzeniowe wywołane eksplozją olbrzymich gwiazd działają w obłokach molekularnych jak "kosmiczne miotły", zmiatając cząsteczki gazu i pyłu w gęstsze skupiska. Taki wzrost gęstości, powoduje iż obłok zaczyna się zapadać, oraz rośnie jego temperatura. Kiedy osiągnie ona 10 milionów K, zaczynają się reakcje termojądrowe i gwiazda rozpala się.
Takie obłoki można więc nazwać fabrykami gwiazd.
Gwiazdy są dla nas czymś tak codziennym, powszednim i dobrze znanym zjawiskiem na niebie, że niemal nie potrafimy sobie wyobrazić, iż w każdej sekundzie, energia w ich wnętrzu generuje miliony bomb nuklearnych. Gwiazda to nic innego jak ogromna elektrownia jądrowa, która wydziela ogromne ilości energi w postaci ciepła i światła. I tak bardzo powoli wypalają one swoje nuklearne paliwo aż wkońcu zgasną. Jednak nie wszystkie umierają w ten sam sposób.
W czasie od narodzin aż po śmierć, wszystkimi gwiazdami rządzi prosta reguła: im większą mają masę, tym jaśniej świecą. Szybciej się wypalają i krócej żyją. Przy czym gwiazdy naprawdę wielkie kończą swój żywot w straszliwym wybuchu, zostawiając po sobie czarną dziurę, w której wnętrzu nawet światło zanika na zawsze.
Jak to więc wygląda z ich końcowym stadium życia?
Wybuch? Czy powolne wygasanie?
Ostateczny los gwiazdy zależy od jej masy początkowej. W początku swojego istnienia gwiazdy składają się głównie z prostego pierwiastka, wodoru i większą część aktywnego życia spędzają, zużywając go w reakcjach termojądrowych z wydzielaniem energii. To właśnie pozwala im trwale jaśnieć na niebie. Jednakże po jakimś czasie paliwo wodorowe zostaje w całości zamienione na hel. Czas trwania tego procesu zależy od masy gwiazdy. W naszym Słońcu, które jest gwiazdą o stosunkowo małej masie, ta trwała faza spalania wodoru rozciąga się na 10-11 miliardów lat. Natomiast gwiazda o masie 10 razy większej niż masa Słońca zużywa paliwo wodorowe 5000 razy szybciej. Jądro takiej gwiazdy jest bowiem poddane działaniu większej grawitacji, co podnosi jego temperaturę i ciśnienie. Dzięki temu reakcje nuklearne zachodzą w nim efektywniej i taka gwiazda płonie 20 milionów lat, świecąc przy tym 5000 razy jaśniej od Słońca. Gwiazdy o największej masie zużywają zapasy wodoru zaledwie w kilka milionów lat. W ciągu swojego życia, gwiazdy mają też swoje "humorki". Czasami zachowują się bardzo spokojnie i stabilnie a czasami bardzo burzliwie. Otóż mają one pewne swoje cykle aktywności. Opiszę to w oparciu o naszą macierzystą Gwiazdę.
W okresach wzmożonej aktywności Słońca z jego powierzchni wyrzucane są gigantyczne fontanny rozgrzanego gazu. Nasila się też erupcja naładowanych cząsteczek, które po kilku godzinach docierają do ziemskiej atmosfery, powodując wzrost jonizacji powietrza.
Słońce, w zależności od stopnia swojej aktywności, może zwiększać natężenie promieniowania nawet tysiące razy. W zależności od ilości i prędkości wyrzuconych cząstek w kierunku Ziemi, różnie możemy to odczuwać. Czasami może to wyglądać bezobjawowo. Choć przeważnie występują drobne problemy, np z zasięgiem telefonu komórkowego. Zdarza się również tak, że wysiadają całe transformatory przesyłające prąd do naszych mieszkań. Mogą również być ogromne problemy z samymi elektrowniami. Zdarzało się nawet tak, że sztuczne satelity, w przestrzeni okołoziemskiej przestawały działać. Wraz ze wzrostem aktywności, zwiększa się liczba Plam Słonecznych na jego powierzchni. Każda osoba posiadająca odpowiedni sprzęt do oglądania Słońca, sama może prowadzić swoje obserwacje i wywnioskować, kiedy mniej więcej znów nasza Gwiazda zrobi się kapryśna. Tak więc kiedy nasza Gwiazda jest spokojna przez pewien czas, to czasami i tak nie pozwala nam o sobie zapomnieć. Cykl takich aktywności dla Słońca powtarza się co OK 11 lat.
Przeanalizujmy więc teraz, jak wygląda powolny proces umierania. Proszę też zwrócić uwagę na pojęcia jakie będą tu się pojawiały. Np. Czerwony olbrzym to nie to samo co Czerwony nadolbrzym.
Kiedy we wnętrzu średnich rozmiarów gwiazdy ( tak do ok 1,4 masy Słońca, czyli również i one) ustaje spalanie wodoru, rozpoczyna się spalanie helu. Rośnie ona (puchnie) i staje się czerwonym olbrzymem. Jego jądro stponiowo zapada się a ciepło z wnętrza jest przekazywane ku powierzchni. Tu następuje spalanie resztek wodoru, a w efekcie odepchnięcie zewnętrznej powłoki (coś jak zdmuchiwanie "dmuchawca"). Jądro gwiazdy staje się białym karłem, a rozproszone warstwy zewnętrzne - mgławicą planetarną. Biały karzeł stoponiowo stygnie stając się brązowym karłem.
Są jednak wyjątki. W układach gwiazdy podwójnej występuje czasami ciekawe zjawisko. Kiedy to Biały Karzeł potrafi "podkradać masę od swojego sąsiada Trwa to tak długo aż pobrana masa z sąsiedniej gwiazdy przekroczy masę Chandrasekhara, co również może spowodować eksplozję termojądrową.
Gwiazdy mające około 10 mas Słońca z początku świecą na niebiesko, a z czasem - w miarę zużywania wodoru - rosną i stają się czerwonymi nadolbrzymami. W końcu kiedy reakcje termonuklearne ustają i jądro zapada się, następuje potężna eksplojzja. Rozbłyska tzw. Supernowa. Niektóre gwiazdy wybuchają tak gwałtownie, że wyrzucają w przestrzeń większość swojego materiału, przyjmując ostatecznie postać maleńkiego, niesłychanie gęstego ciała - gwiazdy neutronowej.
Wspomnę w tym momencie o pewnej ciekawostce. Mianowicie Gwiazda o nazwie SN 1006 z Gwiazdozbioru Wilka, eksplodowała tak jasnym światłem, że można było ją zobaczyć z Ziemi w ciągu dnia, przez OK rok. Zaznaczyć tutaj też trzeba, że odległość jaka dzieliła ją od Ziemi to OK 7 tysięcy lat świetlnych. W 2009 japońscy naukowcy odkryli ślady pozostawione przez wybuch w rdzeniu lodowym z Antarktyki.
Ciężko jest sobie nawet wyobrazić jak potężny był ten wybuch.
Gwiazdy, przekraczające 30 mas Słońca, żyją krótko, intensywnie i umierają młodo, a ich szczątki nie są może piękne, choć bardzo interesujące. Gdy paliwo wodorowe się skończym jądro zaczyna spalać hel. On też się wkońću skończy, wtedy jądro kurczy się spalając takie pierwiastki jak węgiel, tlen, neon czy też magnez. Sama gwiazda staje się wtedy Nadolbrzymem. Jądro wciąż się kurczy i zaczyna spalać cięższe pierwiastki takie jak np żelazo. Po potężnej i spektakularnej eksplozji jądro nie utrzymuje się w fazie gwiazdy neutronowej, tylko zapada się dalej, stając się czarną dziurą.
Czym jest zatym Czarna Dziura (osobliwość)?
Niestety o tego typu obiekcie astronomicznym nie wiemy zbyt wiele. Głównie dlatego, że ciężko ciężko dokonać jakichkolwiek obserwacji Osobliwości.
Problem polega na tym, że Czarna Dziura tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni (prędkość ucieczki jest większa od prędkości światła). Według praw fizyki, żaden rodzaj energii ani materii nie może opuścić czarnej dziury, jednak uwzględniając efekty kwantowe postuluje się istnienie zjawiska zwanego parowaniem czarnych dziur. Wygląda to tak jakby Osobliwość od czasu do czasu sama wypuszczała z siebie pojedyńcze cząstki. Granica, po przejściu której nie jest możliwe wyrwanie się z pola grawitacyjnego czarnej dziury, nazywana jest horyzontem zdarzeń.
Ciekawostką jest fakt, że mimo iż nie jest możliwe teoretycznie zobaczenie Czarnej Dziury (światło nie odbija się od niej lecz jest pochłaniane), w pewnej sytuacji jest to możliwe.
Kiedy Osobliwość znajduje się w układzie gwiazdy podwójnej, kradnie światło z sąsiadującej gwiazdy. Kiedy fotony zbliżają się do krawędzi Osobliwości, zaczynają bardziej jonizować i przyspieszać. Wtedy to Czarna Dziura wygląda niczym czarna, szklana kula, wokół, której świeci lekkie światło.
Tak więc mimo, iż na codzien ludzie nie zwracają większej uwagi czy to naszemu Słońcu czy też innym Gwiazdom, to te Ciała Niebieskie są bardzo fascynujące i potężne.
To prawdziwi władcy życia i śmierci. Dzięki naszemu Słońcu, istniejemy, ale też dzięki niemu zginiemy.
Pozdrawiam!
Atriades