TáTO HVIEZDA DOSIAHLA KONIEC SVOJHO ŽIVOTA

Send

Približne 10 000 svetelných rokov je v súhvezdí Centaurus planetárna hmlovina nazývaná NGC 5307. Planetárna hmlovina je pozostatok hviezdy, ako je naše Slnko, keď dosiahne to, čo možno opísať ako koniec jej života. Tento Hubbleov obraz NGC 5307 vás nielen núti zaujímať sa o minulosť hviezdy, ale tiež vás premýšľa o budúcnosti nášho vlastného Slnka.

Proces starnutia hviezd a dosiahnutia konca života je dlhý, pomalý príbeh, prerušovaný epizódami rýchlych zmien. Rovnako ako NGC 5307, aj naše Slnko sa nakoniec stane červeným obrom, ktorý odhadzuje jeho vonkajšie vrstvy plynu. O niekoľko miliárd rokov sa v budúcnosti stane bielym trpaslíkom, ktorý rozsvieti vrstvy plynu, ktoré preliala ako planetárna hmlovina.

Práve teraz je naše Slnko v hlavnej sekvencii. V jadre fúzuje vodík do hélia. Výsledkom tejto fúzie je uvoľnenie obrovského množstva energie, zahrievanie Zeme a udržiavanie života tu. (V skutočnosti to nie je samotná fúzia, ktorá produkuje väčšinu tepla; je to reťazec protón-protón.)

Hviezda je však vyrovnávacím činiteľom medzi vonkajším tlakom fúzie a vnútorným tlakom vlastnej gravitácie. Táto rovnováha sa nazýva hydrostatická rovnováha a nemôže trvať večne.

Rok čo rok, storočie po storočí, aeon po aeon, Slnko neustále spája vodík do hélia, uvoľňuje teplo a stráca hmotu. Aj keď sa hviezda ako naše Slnko môže javiť ako stabilná a nemenná, nič v prírode sa nemení. Slnko spája asi 600 miliónov ton vodíka do hélia každú sekundu, pričom stráca množstvo. Ako to vysvetľuje Einsteinova E = mc², stráca hmotu premenou hmoty na energiu.

To je značné množstvo. V skutočnosti za posledných približne 4,5 miliardy rokov Slnka stratilo množstvo hmoty podobné hmotnosti Jupitera.

Nakoniec bude vyrovnávací akt navždy zmenený, pretože Slnko stratí dosť hmoty, aby vnútorná sila jeho gravitácie nestačila na zachytenie vonkajšej sily jeho fúzie. Hviezda sa rozšíri do červeného obra.

Astronómovia počítajú, že keď sa naše Slnko stane červeným obrom, za približne 5 miliárd rokov sa dostatočne rozšíri, aby pohltilo ortuť, Venuši a pravdepodobne Zem. V dôsledku toho sa Slnko stane približne dvakrát jasnejším ako je dnes. V tom momente bude Zem dostávať toľko energie od Slnka ako Venuša teraz. Nie je to dobrá prognóza na celý život.

Po fáze červeného obra sa Slnko stane podhorským. V priebehu polmilióna rokov bude mať dvojnásobnú veľkosť. Potom prichádza ďalšia pol miliárdročná fáza, v ktorej sa opäť zdvojnásobí a stane sa až dvetisíckrát jasnejšou. V tomto momente je Slnko teraz obrovským, jasným a hrozivým objektom, ktorý sčervenal a spotreboval vnútorné planéty v slnečnej sústave.

V tomto okamihu bude Slnko na červeno-obrovskej vetve. Bude mať jadro hélia obklopené vrstvou vodíka. Po miliardách rokov aktívneho života bude mať Slnko už len asi 100 miliónov rokov aktívneho života. Do týchto 100 miliónov rokov je však skomprimovaných veľa aktivít.

Najprv je to héliový blesk, pri ktorom Slnko spáli 40% svojej hmotnosti. Urobí to tak, že premení asi 6% hélia v jeho jadre na uhlík. Bude to trvať iba pár minút, šokujúce porovnanie proti miliardám rokov v živote Slnka.

Po strate všetkej hmoty sa zmenší na asi 10-násobok svojej aktuálnej veľkosti a asi 50-násobku svojej svietivosti. V tomto okamihu je Slnko na horizontálnej vetve a bude aj naďalej spaľovať hélium vo svojom jadre ďalších sto miliónov rokov, čím sa stane trochu väčším a žiarivejším.

Teraz však Slnku nedochádza palivo. Hélium v jeho jadre sa ďalej vyčerpáva a stráca viac hmoty. Nič sa tomu nemôže zastaviť a Slnko sa opäť rozšíri, ako tomu bolo pri prvom vstupe do fázy červeného obra. Toto rozšírenie však bude omnoho rýchlejšie.

Veci sa pre Slnko urýchľujú a stáva sa stále nestabilnejším. Naše kedysi nenahraditeľné Slnko vstupuje do svojich konečných fáz. Teraz je vo fáze asymptotických gigantov a na začiatku tejto fázy strávi asi 20 miliónov rokov. Má väčšinou inertné jadro kyslíka a uhlíka, škrupinu, kde hélium fúzuje do väčšieho množstva uhlíka, a ďalšiu škrupinu, kde vodík fúzuje na hélium. Stále sa toho veľa deje.

Bude sa krčiť v sérii tepelných impulzov a úbytku hmoty. Každý z týchto pulzov trvá iba sto rokov alebo približne a v každom z nich sa Slnko rozšíri a stane sa svetelnejším. Každý impulz bude silnejší ako predchádzajúci impulz a toto obdobie trvá asi 100 000 rokov. Výpočty ukazujú, že naše Slnko pravdepodobne zažije štyri z týchto pulzov na konci svojej životnosti.

Po zmiznutí týmito pulzmi sa Slnko upokojí. Slnko je pre všetky zámery a účely mŕtve. Alebo aspoň v kóme. Pulzy prehodili svoje vonkajšie vrstvy a teraz je to biely trpaslík. Tento biely trpaslík bude obsahovať iba asi 50% pôvodnej hmoty Slnka.

Slnko je mŕtva, pretože už neexistuje žiadna fúzia. Ako biely trpaslík vyžaruje iba uloženú energiu. Skladá sa z husto nabitého materiálu degenerovaného elektrónmi a nedochádza k žiadnej fúzii.

Stále však svieti a energia, ktorú vyžaruje, zasiahne vrstvy plynu, ktoré sa uvoľnili počas svojich tepelných impulzov, ionizujú plyn a rozsvietia ho. Naše Slnko potom bude planetárnou hmlovinou. A to nás privádza späť k NGC 5307.

NGC 5307 je letmý pohľad do konca života na slnku. Rovnako ako NGC 5307, aj naše Slnko bude jedného dňa, za miliardy rokov, len pozostatkom jeho bývalej slávy ako životodarnej gule plazmy. Napriek názvu planetárnej hmloviny nebudú v okolí žiadne planéty. Počas jeho expanzie ich zničí. Bude tam iba plyn.

Ale aj plyn nakoniec zmizne. Bude sa vzdialiť od hviezdy a bude vychladnúť. Približne po 10 000 rokoch ako planetárna hmlovina bude bývalé Slnko trvať milióny rokov ako slabý biely trpaslík. Potom sa Slnko podľa teórie stane čiernym trpaslíkom. Úplne sa ochladí a nebude vyžarovať žiadnu energiu. Je to teoretické, pretože neboli pozorovaní žiadni čierni trpaslíci. V skutočnosti to trvá dlhšie, kým sa hviezda vyvinie do tohto hypotetického čierneho trpaslíka, ako je doterajší vek vesmíru.

Vyhostený plyn z planétovej hmloviny musí zohrávať určitú úlohu. Počas chaosu posledných vývojových etáp Slnka produkoval prvky ťažšie ako vodík a hélium prostredníctvom hviezdnej nukleosyntézy. Tieto prvky, ktoré sa v astronómii nazývajú kovy, budú vysielané do vesmíru a zachytené v ďalšom procese tvorby hviezd. Obohatia ďalšiu zrodenú hviezdu a ďalšie planéty, ktoré sa môžu vytvoriť okolo tejto budúcej hviezdy.

Názov planétová hmlovina je nesprávnym údajom z predchádzajúcich dní astronómie. V žiadnom prípade nesúvisia s planétami. Niektorí z prvých pozorovateľov týchto hviezdnych pozostatkov, ktorí mali v tom čase k dispozícii ďalekohľady, však videli zaoblené tvary a predpokladali, že sú planétami.

Teraz vieme, že to nie je pravda. Teraz ich uznávame za to, čo sú. Každá z týchto hmlovín je ako snímka zhŕňajúca miliardy rokov, ktoré trvalo dosiahnutie tohto stavu. A hoci to ľudské oči nikdy nebudú pozorovať (pravdepodobne), toto je konečný osud nášho Slnka.

Poznámka pre čitateľov:

V živote a prípadnej smrti hviezdy je obrovské množstvo detailov. Keď povieme niečo ako „privádzanie vodíka do hélia uvoľňuje teplo“, je toho oveľa viac a oveľa viac, než sa zmestí do jedného článku.

Ak sa chcete dozvedieť viac o hviezdach, odporúčam „Život a smrť hviezd“ (2013) od Kennetha R. Langa. Lang je profesor astronómie na Tufts University a robí vynikajúcu prácu pri vysvetľovaní všetkých hviezdnych vecí.