Rodzisz się. Żyjesz. Umierasz. Cykl życia obejmuje wszystko we Wszechświecie – także gwiazdy. Jak wygląda ich koniec?
Ewolucja gwiazd to skomplikowany proces. Sekwencja zmian, które każda z nich przechodzi podczas swojego całkowitego życia (w ciągu milionów, miliardów lub bilionów lat), jest trudna do ogarnięcia ludzkim umysłem. Zmiany ewolucyjne gwiazd zazwyczaj nie są obserwowane bezpośrednio, gdyż przebiegają bardzo wolno.
Dlaczego gwiazdy eksplodują?
Większość gwiazd – w tym Słońce – spala wodór do helu. Nigdy jednak nie stają się one odpowiednio gęste i gorące, by przejść do kolejnego etapu – spalania helu do węgla.
To z kolei oznacza, że gdy wyczerpie się paliwo wodorowe, życie gwiazdy się kończy. Łapie ona ostatni oddech jako czerwony olbrzym, a następnie staje się wręcz niewidzialna jako biały karzeł. Nie każda gwiazd tak się zachowuje.
Te masywniejsze kończą inaczej. Po zamianie jednego pierwiastka w cięższy zawsze stają się odpowiednio gęste i gorące, by przeprowadzić kolejny krok. Najmasywniejsze obiekty we Wszechświecie wchodzą na ścieżkę tzw. spalania krzemu. Jest to superszybka sekwencja reakcji chemicznych doprowadzająca do zamiany jądra w nikiel i żelazo.
Czytaj też: Czym jest czas?
Czytaj też: Nadchodzi nieśmiertelność, czyli jak nauka oszukuje śmierć?
Czytaj też: Nieznane fakty o II wojnie światowej
Sposób na katastrofę
Żelazowo-niklowe jądro to przepis na kataklizm. Następnym etapem tworzenia pierwiastków jest zużywanie energii, a nie jej tworzenie. Ciepło jest dosłownie wysysane z gwiazdy. Jądro doświadcza gigantycznej grawitacji, która próbuje je zmiażdżyć – tak dochodzi do implozji.
Implozja prowadzi do wytworzenia tzw. jądra neutronowego, czyli ultragęstej chmury neutronów. Jest ona tak twarda, że zapadająca się gwiazda odbija się od niego. W wyniku tych procesów implozja zamienia się w eksplozję. Gwiazda kończy żywot jako supernowa.
Podczas takiego wybuchu, neutrina zgromadzone w jądrze rozrywają powłokę gwiazdy. Sama supernowa świeci krótko, ale może robić to intensywniej niż galaktyka złożona ze 100 mld gwiazd. Oznacza to, że taki obiekt można zobaczyć z dużych odległości. Warto zaznaczyć, że światło supernowej to mniej niż 1% uwolnionej energii, resztę stanowią wspomniane już neutrina.
Nieco inaczej jest w układach podwójnych, w których jedna gwiazda wyewoluowała w białego karła. Materia wysysana przez niego z towarzysza uruchamia błyskawiczne reakcje nuklearne. Gwiazda taka również eksploduje jako supernowa.
Ten typ supernowej – znany jako Ia – charakteryzuje się tym, że eksplozja ma zawsze identyczną jasność. Zjawiska tego typu odgrywały kluczową rolę w pomiarach odległości, a w 1998 r. ujawniły istnienie ciemnej energii.
