12
Ziemia, Gwiazdy, Galaktyki i przyszłość Wszechświata
Tomasz Bulik
Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego
 

Gdy zastanawiamy się nad przyszłością, to wydaje się nam, że pewne rzeczy są wieczne. Na przykład Ziemia czy też nasza najbliższa gwiazda - Słońce. Tymczasem każdy z tych obiektów ma skończony czas życia. Jaka przyszłość czeka naszą planetę, naszą gwiazdę i naszą Galaktykę?

Słońce świeci dzięki reakcjom jądrowym, które zachodzą w jego wnętrzu, a konkretnie dzięki reakcjom fuzji i produkcji jąder helu z wodoru. Oczywiście, taki proces nie może trwać wiecznie, gdyż zapasy wodoru muszą w końcu ulec wyczerpaniu. Nastąpi to za około 6 do 7 miliardów lat - wtedy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem, to znaczy gwiazdą o promieniu porównywalnym z orbitą Ziemi. Jednocześnie zwiększy ono swoją jasność, a temperatura na Ziemi podniesie się o kilkaset stopni. Spowoduje to wyparowanie oceanów i zanik atmosfery. Jeżeli promień Słońca będzie odpowiednio duży, może się zdarzyć, że Słońce pochłonie Ziemię. Na pewno pochłonie planety wewnętrzne: Merkurego i Wenus. Faza czerwonego olbrzyma nie będzie trwała długo, około 100 milionów lat. Zakończy się odrzuceniem zewnętrznej otoczki i utworzeniem mgławicy planetarnej, takiej jak widoczna na rycinie 1, samo zaś Słońce zamieni się w białego karła. Białe karły to gwiazdy o masach zwykle mniejszych od masy Słońca i promieniu podobnym do promienia Ziemi, czyli liczącym kilka tysięcy kilometrów. Białe karły wyświecają jedynie swoją energię termiczną, nie zachodzą już w nich żadne reakcje jądrowe.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Ryc. 1. Mgławica planetarna - pozostałość po ewolucji gwiazdy podobnej do Słońca (za: NASA).

A jak wygląda ewolucja i przyszłość innych gwiazd? Los gwiazd ściśle zależy od ich masy. Najmniejsze gwiazdy mają masę bliską 0,08 masy Słońca, poniżej tej wartości bowiem wodór pozostający w ich centrum nie może się zapalić i nie zachodzą w nich przemiany jądrowe. Obiekty o mniejszych masach to masywne planety. Największe gwiazdy mają masę równą około 150 masom Słońca. Czas ewolucji gwiazd jest bardzo długi dla gwiazd o małych masach i wynosi około 10 bilionów lat. Gwiazdy masywne zaś ewoluują bardzo szybko - ich ewolucja trwa zaledwie milion lat! W wyniku ewolucji gwiazd o masie do 8 mas Słońca powstają białe karły. Gwiazdy o masie powyżej 8 mas Słońca kończą swoją swój żywot w spektakularnych wybuchach supernowych. W wyniku tych wybuchów otoczka gwiazdy jest odrzucana, a ich jądro zapada się, tworząc albo gwiazdę neutronową (gdy masa tej gwiazdy jest mniejsza niż 20 mas Słońca), albo czarną dziurę (w przypadku gwiazd większych). Gwiazdy neutronowe to obiekty bardzo gęste - mają masę nieco większą od masy Słońca, ale ich średnica nie przekracza 30 kilometrów. Jedną z bardziej znanych gwiazd neutronowych jest pulsar w Mgławicy Krab, (ryc. 2) który powstał w wyniku wybuchu supernowej w roku 1054, obserwowanej przez astronomów chińskich.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Ryc. 2. Mgławica Krab: pozostałość po wybuchu supernowej w roku 1054. W centrum mgławicy znajduje się pulsar - szybko rotująca gwiazda neutronowa (za: NASA).

Gwiazdy przetwarzają materię międzygwiazdową w obiekty zwarte - białe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury. Nie może zatem istnieć nieskończona liczba generacji gwiazd: każda z ich generacji bowiem z dość dużą wydajnością zmniejsza ilość wolnej materii - gazu międzygwiazdowego, z którego generacje te powstają. Skala czasowa procesu tworzenia się gwiazd jest krótka w stosunku do ewolucji najlżejszych gwiazd. Z tego wynika, że za kilkadziesiąt bilionów lat - kiedy zakończą ewolucję najlżejsze gwiazdy - dobiegnie kresu era gwiazdowa w historii Wszechświata. Do tego czasu galaktyki wyrzucą część gwiazd w przestrzeń międzygalaktyczną, a same staną się dużo mniejszymi i bardziej gęstymi obiektami. Galaktyki nie będą już wtedy takie jasne jak galaktyka, w której zachodzi aktywny proces tworzenia gwiazd, przedstawiona na rycinie 3.

Kliknij, aby zobaczyć powiększenie
Ryc. 3. Galaktyka spiralna, w której zachodzi intensywny proces tworzenia gwiazd (za: NASA).
12
powrót na górę strony
Wykład
Ziemia, Gwiazdy, Galaktyki i przyszłość Wszechświata
Strona
1/2
Autor
Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska