Evolucija zvezda

Svemir je u početku imao karakteristike magline, manje – više ravnomerno raspoređenih čestica i atoma. Vremenom dolazi do grupisanja materije u forme zvezda, galaksija i galaktičkih jata, čime se formira i “prazan” prostor. Gravitacionim sažimanjem “nebula”, oblaka gasa, dimenzija stotinak svetlosnih godina, formiraju se gasne lopte koje se dalje sažimaju. U jezgrima takvih lopti se gravitaciona potencijalna energija transformiše u toplotu, što vodi povećanju temperature u centralnom delu. Gravitacioni kolaps se nastavlja sve dok se delovanju gravitacije ne suprotstavi neka druga sila. Kada jezgro dostigne dovoljnu temperaturu za odvijanje nuklearne fuzije, gasna lopta se upali – rodila se zvezda.

Nuklearna fuzija postaje dominantna sila koja održava ravnotežu zvezde, ne dajući joj da gravitaciono kolabira. U početku života zvezde atomi vodonika fuzionišu i kreiraju atome helijuma. Helijum, kao teži element se spušta u jezgro zvezde, dok se sloj vodonika koji fuzioniše pomera polako od jezgra. Ali što je sloj vodonika na većoj udaljenosti od jezgra temperatura, usled gravitacionog dejstva ostatka zvezde, je manja. Na nekoj udaljenosti od jezgra, u zavisnosti od početnih dimenzija zvezde, temperatura više nije dovoljna da se održi nuklearna fuzija vodonika u helijum. Zvezda nastavlja gravitaciono sažimanje, čime se dodatno povećava temperatura u jezgru, gde je sada helijum. Ukoliko se ostvari dovoljno visoka temperatura u jezgru doći će do nastavka fuzije, ali ovog puta iz helijuma u neke teže elemente, kao što su ugljenik, kiseonik itd. U zavisnosti od početne veličine zvezde, niz fuzija će se nastaviti sve do nuklearne fuzije gvožđa. Gvožđe je poslednji element koji može da nastane putem nuklearne fuzije, jer je za nastanak težih elemenata potrebna veća energija da se započne proces fuzije, nego što se oslobodi u toku same nuklearne fuzije.

Dalja sudbina zvezde zavisi od njene početne mase. Kada zvezda potroši fuziono gorivo gravitacija ponovo preuzme dominantnu ulogu, te dolazi do gravitacionog kolapsa jezgra zvezde.

U slučaju manjih zvezda sažimanje jezgra se zaustavlja na stadijumu belog patuljka, koji se narednih milijardi godina polako hladi. Naše Sunce spada u ovu kategoriju zvezda. Kada potroši svo nuklearno gorivo, jezgro Sunca će nastaviti da se sažima, dok će spoljnji omotač, koji je pod manjim uticajem gravitacije, početi da se širi smanjujući temperaturu, zbog čega će postati crveno. U tom stadijumu Sunce će postati “Crveni Džin”, a Merkur, Venera i Zemlja će se naći u unutrašnjosti Sunca. Ovaj scenario će se odigrati za nekih 5 milijardi godina. Usijano jezgro Sunca će nastaviti da “živi” milijardama godina u stadijumu belog patuljka.

U slučaju zvezda većih masa, kada se završi proces nuklearne fuzije, jezgro kolabira u deliću sekunde, pri čemu omotač biva odbačen u svemir u eksploziji koja se naziva Supernova. Na mestu jezgra ostaje neutronska zvezda ili crna rupa. 

Neutronska zvezda nema više atomsku strukturu materije, već su svi nukleoni transmutirali u neutrone pri čemu je formiran objekat veličine većeg grada, ali takve gustine da bi kafena kašičica neutronske zvezde imala masu nekoliko desetina tona. Ovakvi ostaci zvezde su poznati pod imenom “Pulsari”, jer zbog rotacije emituju periodično zračenje u okolinu.

Neutron Star | A neutron star done in Blender 2.71 using Cyc… | Flickr
Neutronska zvezda

Crne rupe je predvideo još Albert Ajnštajn, u svojoj generalnoj teoriji relativnosti. One su masivni objekti koji svojom gravitacijom zakrivljuju prostor u toj meri da je čak i svetlosti nemoguće da pobegne. Ogromna gravitacija jezgra velikih zvezda dovela bi to takvog zakrivljenja prostora, odnosno formiranja crne rupe. Crna rupa nastavlja da “živi” i usisava sav okolni materijal koji joj se previše približi, postajuć na taj način sve veća. Danas je veoma utemeljeno mišljenje da u centrima mnogih galaksija postoji ogromna crna rupa, što je i primećeno u centru naše galaksije Mlečni put.

Astronomers Have Captured the Most Detailed Photo of a Black Hole Ever—See  the Magnetic Fields That Power It Here
Crna rupa

Kako nastaju elementi teži od gvožđa? Svi elementi teži od gvožđa nastaju u procesu nukleosinteze koji se dešava prilikom eksplozije supernove. Kada se to desi, čestice koje su do tog trenutka činile omotač zvezde bivaju izbačene u okolni prostor brzinama bliskim brzini svetlosti. Čestice sa tolikom energijom su u stanju da se probiju u jezgra atoma u okolini, pri čemu dolazi do promene strukture jezgra, što dovodi do pojave novih, težih elemenata.