Świat wokół nas jest zbudowany z solidnej, ciężkiej materii. Pod nogami skały, których ilość i ciężar trudno nawet oszacować, pokryte rozkruszoną glebą i piaskiem. Wokół masy wody, której dla każdego człowieka spada rocznie z deszczem ponad tysiąc ton. Powietrze też ma swoją masę, na powierzchnię średniego stołu ciśnie z góry 10 ton powietrza (stół się nie zawali, bo ciśnienie działa również od dołu).
Gdy jednak uniesiemy się kilkaset kilometrów nad Ziemię, w Kosmos, zastaniemy tam próżnię, jakiej nawet nie można wytworzyć w laboratoriach. Gdy naukowcy starali się dociec, co znajduje się w tej kosmicznej próżni, stwierdzili, że są tam tylko sporadycznie spotykane atomy lekkich gazów – wodoru i helu.
Skąd Ziemia i sąsiednie planety zebrały to całe bogactwo pierwiastków począwszy od gazów do ciężkich metali? Wyjaśnienia dopiero zaczęły nadchodzić wraz z obserwacjami astronomów i teoretycznymi obliczeniami fizyków.
Starożytni astronomowie, obserwujący nocne niebo tylko swoim wzrokiem, widzieli setki gwiazd i kilka planet. Dopiero w XVIII wieku, gdy potrafiono już budować lunety powiększające kilkanaście razy, astronomowie spostrzegli, że niektóre światła na niebie są rozmyte, tworząc jak gdyby kłębki mgły. W języku polskim nazwano te obiekty mgławicami.
Obiekty te zaczął katalogować Charles Messner chcąc uniknąć późniejszych pomyłek, gdy poszukiwał komet. Komety nadlatując z daleka nie mają początkowo „ogona”, lecz tylko mgielną otoczkę i wielokrotnie różni astronomowie ogłaszali „odkrycie” nowej komety, gdy obserwowali tylko znaną już wcześniej daleką mgławicę. Sto lat później stwierdzono, że Messner „wrzucił do jednego worka” wiele różnych obiektów, które wyglądały podobnie, gdy oglądane były przez ówczesne lunetki. Znalazły się tam odległe o miliony lat świetlnych galaktyki (skupiska miliardów gwiazd), gromady kuliste, czyli leżące w naszej galaktyce gęste skupiska tysięcy gwiazd oraz obłoki gazu i pyłu umiejscowione kilkaset – kilka tysięcy lat świetlnych od Słońca. Obecnie nazywamy mgławicami tylko te obłoki gazu i pyłu.
Na pierwszym miejscu Messner umieścił w swoim katalogu M-1 (Mgławicę Kraba, nazwaną tak kilkadziesiąt lat później). Miejsce na niebie, gdzie znajduje się ta mgławica, było wcześniej opisywane przez astronomów chińskich i arabskich jako miejsce „narodzin gwiazdy”. Jak obliczono, 4 lipca 1054 roku na niebie tuż obok wschodzącego Słońca i wąskiego sierpa Księżyca, rozbłysła gwiazda o blasku wielokrotnie przewyższającym poranną Wenus. Świeciła jasnym blaskiem przez kilka miesięcy, potem była obserwowana nocą a po dwóch latach zniknęła dla nieuzbrojonych oczu astronomów. Była to Supernowa, która w chwili wybuchu rozrzuciła wkoło ogromne ilości gwiezdnego popiołu.
Wybuchy gwiazd obserwowane są przez wielkie teleskopy co kilka miesięcy, lecz są to zjawiska niedostrzegalne nawet przez miłośników astronomii dysponujących wyszukanym sprzętem. Natomiast w naszej Galaktyce, takie wybuchy, które mogą być obserwowane bez teleskopów, zdarzają się co kilkaset lat. Ostatnie wybuchy Supernowych były obserwowane przez duńskiego astronoma Tycho w 1572 roku oraz przez Keplera w 1604.
Daty zarejestrowane jako moment wybuchu nie są ścisłe. Obecnie wiadomo, że te trzy wybuchy gwiazd miały miejsce tak daleko, że światło nadlatywało do nas przez kilka – kilkanaście tysięcy lat. Ale astronomowie datują wszystkie zjawiska w chwili ich dostrzeżenia na Ziemi, według ziemskiego kalendarza i zegara. Wybuchy leżącej około 9 tysięcy lat świetlnych od nas Eta Carinae obserwowano już kilka razy (ostatnio w 1841r.), ale nie doprowadziły jeszcze do śmierci gwiazdy. Astronomowie spodziewają się, że w ciągu kilku – kilkunastu tysięcy lat Eta Carinae wybuchnie ostatecznie zamieniając się w czarną dziurę. Może już jest po wszystkim, a światło tej eksplozji leci do nas latami. Gdyby ta gwiazda była tak blisko jak Syriusz, po jej wybuchu życie na Ziemi mogłoby zostać kompletnie zniszczone.
Astrofizycy, którzy czerpią swoją wiedzę z obserwacji gwiazd różnymi instrumentami pomiarowymi, z doświadczeń prowadzonych na Ziemi w wielkich akceleratorach cząstek i z teoretycznych obliczeń, twierdzą, że w pierwszych chwilach narodzin Wszechświata (od minut do setek tysięcy lat) powstały głównie atomy dwóch lekkich gazów – wodoru i helu w proporcji 4:1. Na miliard atomów wodoru można było też spotkać jeden atom lekkiego metalu – litu.
Do dzisiaj taki skład bardzo rozrzedzonego pierwotnego gazu wypełnia pustkę Kosmosu, gazu tak rzadkiego, że nie do osiągnięcia nawet przez najdoskonalsze pompy próżniowe. Materia jednak przyciąga się grawitacyjnie. Przyciąganie jest tak słabe, że niedostrzegalne nawet dla obiektów naszego otoczenia. Kosmonauta wychodzący na spacer ze stacji kosmicznej nie może w żaden sposób odczuć jej przyciągania (jest to siła około tysięcznej części grama – ziarenka piasku). Ale przez miliony, setki milionów lat gaz ten zaczyna się skupiać w coraz gęstsze obłoki i coraz szybciej. Narastająca siła grawitacyjna ściska i rozgrzewa gaz do milionów stopni i gazowa kula zaczyna świecić. Tak powstają gwiazdy pierwszej generacji.
Gdy ściskający się gaz ma tak dużą masę, że siły grawitacyjne są większe od narastającego ciśnienia, gazowa kula dalej się zapada, rozgrzewając do ponad dziesięciu milionów stopni. W takiej temperaturze zaczynają się reakcje termojądrowe. Jądra wodoru w kilku etapach zaczynają się łączyć w prawie czterokrotnie cięższe jądro helu, ale to „prawie”, ten ubytek masy, zamieniany jest na energię. Energia ta „rozpycha” gwiazdę hamując jej zapadanie.
Synteza termojądrowa jest bardzo energotwórczym, ale bardzo powolnym procesem. Dzięki temu gwiazdy nie spalają się zbyt szybko, lecz świecą miliony i miliardy lat, powoli zmniejszając zapas wodoru. Nasze Słońce zużyło już ponad połowę pierwotnego wodoru, ale jest w zupełnie dobrym stanie, świecąc nawet trochę silniej niż przed miliardami lat.
Wodór nie jest jedynym surowcem do syntezy termojądrowej. Jądra helu też ulegają zlepieniom tworząc beryl, węgiel, tlen, azot i wiele innych pierwiastków aż do niklu i żelaza. Na tych metalach zatrzymuje się energotwórcza synteza. Zlepiane są również jądra innych, cięższych pierwiastków, lecz te procesy pochłaniają energię i jakby ostudzają wnętrze gwiazdy.
W tym czasie, gdy wodoru już jest mało, zaczyna się wielki hazard. Niektóre gwiazdy, takie jak nasze Słońce, rozdymają się do rozmiarów setki razy większych i powierzchnie ich stygną do temperatury czerwonego żaru. Są to tak zwane czerwone olbrzymy, pochłaniające wszystko, co dotychczas było w ich otoczeniu. Za pięć miliardów lat tak zostanie pochłonięta nasza Ziemia. W innych, ciężkich gwiazdach, słabnące wydzielanie energii nie powstrzymuje od dalszego zapadania i w pewnej chwili materia z narastającą szybkością zaczyna się skupiać w środku gazowej kuli. W czasie sekund tworzone są najprzeróżniejsze kombinacje ciężkich jąder atomów, część materii zapada się w „czarną dziurę” albo w niezwykle gęstą gwiazdę neutronową (pulsara), a duża część po „odbiciu się” tworzy chmurę gazów i pyłów rozszerzającą się w przestrzeni.
Pracujący od kilkunastu lat na orbicie ziemskiej teleskop Hubble’a, dostarczył na Ziemię dużo bardzo efektownych zdjęć tego gwiezdnego popiołu. Astronomowie nadają tym obiektom ciekawe nazwy – podobnie jak w starożytności i średniowieczu nazywano zbiorowiska gwiazd świecących na niebie.
Śmierć gwiazdy może jednak dać pocz
