Życie gwiazd

Tytuł może być mylący, bo nie będę pisał jak większość dzisiejszych gazet o hotelowej panience ani o najnowszym amerykańskim bożyszczu Europy i Azji. Chcę natomiast w skrócie przedstawić największe obiekty Wszechświata, które od najdawniejszych lat przyciągały uwagę ludzi, a których nigdy nie będziemy mogli poznać z bliska.

Najdawniejsi astronomowie starali się poznać naturę tych niewielkich światełek na niebie, lecz nie mogli sobie wyobrazić, że coś może być większe niż Ziemia i znajdować się dalej niż dystans możliwy do przebycia na powierzchni Ziemi w kilka tygodni. Gwiazdy lokowano na jednej sferze, gdzieś w górnych warstwach atmosfery. Słońce, Księżyc i planety przesuwały się przed gwiazdami, tylko nie można było znaleźć mechanizmu, który to wszystko miałby napędzać.

Łącząc blisko obserwowane gwiazdy, wyobrażano sobie na niebie postacie bogów, bohaterów, zwierząt, przedmiotów i tak już pozostało. Jaśniejsze pasmo w poprzek nieba nazwano Mleczną Drogą, przypisując ten ślad mleku z piersi bogini Hery. Później, Arystoteles tłumacząc wszystkie zjawiska „racjonalnie” twierdził, że Mleczna Droga to delikatne płomyki gazu wydzielanego z gwiazd i spalającego się w powietrzu. I w takie bzdury ludzie wierzyli przez kilkanaście wieków.

Dopiero obserwacje Galileusza przez własnoręcznie skonstruowaną lunetę potwierdziły przypuszczenia „heretyków”, że Wszechświat nie kończy się na kilkuset obserwowanych i nazwanych gwiazdach, lecz Mleczna Droga to skupisko milionów słońc. Współcześni nie docenili jednak poglądów Bruno i Galileusza, a oni sami też byli w błędzie.

Nasza Galaktyka – Mleczna Droga zawiera bowiem, według współczesnych szacowań, około 200 MILIARDÓW gwiazd. Proszę sobie wyobrazić – każdy żyjący na Ziemi człowiek (a jest nas 6 miliardów) może sobie demokratycznie przywłaszczyć ponad 30 gwiazd naszej Galaktyki.

Jeszcze sto lat temu naukowcy nie zdawali sobie sprawy z ogromu Wszechświata myśląc, że kończy się na granicy naszej Galaktyki – Mlecznej Drogi. Dopiero szczegółowe pomiary i obserwacje astronomów okresu międzywojennego potwierdziły, że „mgiełka” w gwiazdozbiorze Andromedy to osobna, podobna do Mlecznej Drogi galaktyka, też skupiająca kilkaset miliardów gwiazd. Obecnie szacuje się, że w obserwowanym Wszechświecie może być kilkadziesiąt miliardów galaktyk (po około 10 na każdego żyjącego człowieka). I po co nam to?

Astrofizycy „cofając” obserwowane zdarzenia w Wszechświecie, doszli do wniosku, że gwiazdy zaczęły powstawać wkrótce po Wielkim Wybuchu, który nastąpił z bliżej nieznanych przyczyn i rozsiał w stworzonej przez siebie przestrzeni niewiarygodnie olbrzymią ilość materii – wodoru i helu.

Wkrótce wszechobecna grawitacja zaczęła skupiać rozsiane w przestrzeni atomy, tworząc coraz bardziej zagęszczające się obłoki gazu. Grawitacja jest do dzisiaj siłą trudną do wytłumaczenia, chociaż opisuje ją bardzo prosta reguła matematyczna. W eksperymencie Cavendisha kule ołowiane, ważące około 200 kg, mogą poruszyć kontrolną masę nie mocniej niż zrobi to oddech człowieka. Ale wielka masa Ziemi przyciąga te kule z siłą dostępną tylko najsilniejszym ludziom.

Gdy gwiazda zebrała dostatecznie dużą ilość gazu, grawitacja mogła go ścisnąć tak mocno, że pomiędzy jądrami atomów zaczęły zachodzić reakcje łączenia. Fizycy wiedzą, że wydziela się przy tym ogromna ilość energii (ciepła). Skonstruowano przecież bombę wodorową, ale ciągle trudne jest prowadzenie wydajnej, kontrolowanej reakcji jądrowej, tak jak robią to „bezrozumne” gwiazdy.

Obłoki gazu przybierały w przestrzeni rozmaite wielkości. Niektóre z nich zakończyły zbieranie gazu z okolicy, lecz były zbyt małe, aby zacząć świecić. Tak jak „nasz” Jowisz, trzysta razy cięższy od Ziemi, ale wciąż za lekki, aby zainicjować reakcje termojądrowe.

Być może, w przestrzeni kosmicznej błąka się niezliczona ilość takich „niedorosłych” ciemnych gwiazd. Może to jest jakaś część „ciemnej materii”, której nie mogą się doliczyć astrofizycy, szacując masę galaktyk na podstawie ich prędkości obrotowych. Rozproszony gaz byłby widoczny – zaciemniałby światło dalekich gwiazd. Takie niewielkie, niedoszłe gwiazdy, mogą pozostawać niewidoczne.

Proxima, najbliższa od naszego układu słonecznego gwiazda, nie była odkryta aż do roku 1915. Świeci bardzo słabo, 20 tysięcy razy słabiej niż Słońce, mimo że jest 1500 razy cięższa od Jowisza. Jest ciągle niestabilna i może rozdymać się i rozjaśnić w ciągu kilku minut, by za chwilę znowu przygasnąć.

W pobliżu Słońca jest jeszcze kilkanaście małych gwiazd. Najbardziej znaną jest gwiazda Barnarda, podobnie jak Proxima, zbyt słaba, aby dostrzec ją gołym okiem. Przesuwa się dość szybko w kierunku Słońca i za 10 tysięcy lat będzie już najbliższą Słońcu gwiazdą. Nie ma co się obawiać, bo jej ruch nie celuje jednak w nasz układ planetarny.

Nasze Słońce jest „średniakiem”. Zgromadziło wystarczająco dużo wodoru, aby temperatura wnętrza sięgnęła kilkunastu milionów stopni i rozpoczęła się bardzo powolna, lecz stabilna reakcja termojądrowa. Żadne tam bomby wodorowe, ilość energii wydzielanej w tonie wodoru we wnętrzu Słońca może jedynie wystarczyć do zasilania żarówki. Ale przy tej masie słonecznej kuli, moc ciepła słonecznego docierającego na Ziemię to około 1 kilowat na metr kwadratowy. Gospodarując tak oszczędnie paliwem wodorowym, Słońce żyje już pięć miliardów lat i pożyje drugie tyle.

Życie na Ziemi zawdzięczamy nie tylko Słońcu, ale i nieznanej gwieździe, która po wybuchu rozrzuciła w przestrzeni swój popiół, prawie wszystkie wytworzone w jej wnętrzu znane pierwiastki. Po jakimś czasie inna młoda gwiazda, która jest teraz naszym Słońcem, spowodowała swoim przyciąganiem zlepienie się planet.

Gwiazd podobnych do Słońca jest niezliczona ilość w naszej Galaktyce, a trudno nawet oszacować, ile ich jest we Wszechświecie. Wiadomo, że wokół wielu tego typu gwiazd krążą planety, w zasadzie nie do zobaczenia bezpośredniego, ale już kilkaset planet zidentyfikowano na podstawie zakłóceń ruchu matczynych gwiazd. Czy mogło się na tych planetach rozwinąć życie? Pytanie, na które jeszcze nie można dać jednoznacznej odpowiedzi.

Kłopoty mają zbyt duże gwiazdy. Jeżeli powstawały w rejonach, gdzie było więcej atomów gazu, urosły do masy przekraczającej kilka a nawet kilkanaście razy większej niż masa Słońca. Na skutek większego grawitacyjnego ściśnięcia gazu, reakcje termojądrowe przebiegały szybciej i intensywniej. Gwiazdy takie świeciły (i świecą) tysiące razy jaśniej niż Słońce, lecz szybciej zużywają swoje paliwo.

Przykładem takich gwiazd nazywanych nadolbrzymami są gwiazdy Oriona – biały Rigel i czerwony nadolbrzym Betelgeza. Betelgeza ma masę kilkanaście razy większą od Słońca, lecz wypaliła prawie cały zapas wodoru. Jej średnica jest tak duża, że gdyby ulokować ją w miejscu Słońca, to zajęłaby przestrzeń aż do orbity Marsa.

Betelgeza „ledwo dyszy”. Co pewien czas rozdyma się dwukrotnie i potem kurczy. Ciągle resztki paliwa rozgrzewają ją w momencie zapadania i nie dopuszczają do całkowitego kolapsu. Ale nie potrwa to długo. Może za rok, może za milion lat nic już nie powstrzyma grawitacyjnego zapadania i gwiazda wybuchnie. Z Ziemi będzie ją widać wtedy jaśniejszą niż Księżyc. Światło i wyzwolone śmiertelne promieniowanie ma jednak do przebycia drogę ponad 300 lat świetlnych i tak osłabione nie powinno Ziemi zagrozić.

Do wybuchu szykuje się również Eta Carinae, odległa od nas o około 9 tysięcy lat świetlnych. Masa tej supergwiazdy jest ponad sto razy większa od Słońca. Próbowała już wybuchać kilkakrotnie rozrzucając ogromne ilości kosmicznego popiołu. Gdy w końcu wybuchnie ostatecznie, w jej miejscu powstanie „czarna dziura”, wsysająca jak odkurzacz wszystko z otoczenia.

Jednym z najciekawszych obiektów gwiezdnych naszej Galaktyki, jest odkryty przez aparaturę satelitarną podwójny układ ciasno splecionych olbrzymich gwiazd Cygnus X-1. Astronomowie szacują masę każdego z dwóch składników na kilkanaście mas Słońca, a więc gwiazd tak masywnych, że muszą skończyć swój żywot wybuchem. Jedna z tych gwiazd już prawdopodobnie się zapadła „bezwybuchowo” tworząc czarną dziurę. Ta czarna dziura wysysa gaz z towarzyszki rozpędzając strumień atomów do niebywałej prędkości i wysyłając przy tym bardzo silne promieniowanie rentgenowskie.

Zjawisko niespotykane i tak niezwykłe, że główny znawca „czarnych dziur”, prof. Hawkins, powątpiewa w jego istnienie. Twierdzi, że astrofizycy przekonali go dopiero w 95%, a gdy ktoś udowodni mu istnienie czarnej dziury w tym układzie w 100%, to zaprenumeruje mu na rok Penthouse (albo do wyboru Playboy).

Obserwując te niespokojne gwiazdy, możemy zastanawiać się, jaki los spotka w przyszłości nasze Słońce. Okazuje się, że ulokowani jesteśmy wyjątkowo korzystnie. Słońce ma jeszcze zapas wodoru na 5 miliardów lat, a więc na ponad dwieście milionów pokoleń ludzi (jeżeli pokolenia będzie nadal dzielił odstęp 25 lat). Trzeba sobie uświadomić, że od początku Państwa Polskiego żyło tylko 40 pokoleń. Wcześniej, po 3 miliardach lat, nastąpi „zderzenie” naszej galaktyki z galaktyką Andromedy. Nadbiegające gwiazdy zaczną się przesuwać w pobliżu siebie i wiele układów planetarnych może się rozpaść. A po tych 5 miliardach lat Słońce zacznie się rozdymać i pochłonie Ziemię, jeżeli będzie ona jeszcze nadal krążyła tak jak obecnie. Później, po następnych kilkuset milionach lat, to pozbawione już wigoru Słońce, skurczy się do jaskrawej kuli wielkości Księżyca i będzie dogasało do „końca Wszechświata”.
Kto z czytelników założy się, że tak będzie? Za 5 miliardów lat oferuję prenumeratę…
(ami)