Dzisiejsze gwiazdy w naszej przestrzeni nie są jedynym możliwym typem gwiazd. Po wielu miliardach, a nawet bilionach lat, nowe dziwne obiekty mogą pojawić się, gdy nasze obecne gwiazdy starzeją się i zaczną przekształcać się w zupełnie inne ciała niebieskie. Magazyn Smithsonian mówi o czterech typach gwiazd, które mogą pojawić się w przyszłości.
W początkowej fazie swojego istnienia wszechświat był wypełniony dziwnymi i tajemniczymi przedmiotami. Wkrótce po Wielkim Wybuchu ogromne obłoki materii mogą tworzyć czarne dziury bezpośrednio, bez łączenia się w gwiazdy, które dziś widzimy. Pseudogalaktyki oświetlały morza obojętnego wodoru, czyniąc wszechświat przezroczystym, uwalniając fotony tam, gdzie wcześniej była tylko ciemność. I pojawiły się krótkotrwałe gwiazdy tylko z jednego wodoru i helu, a następnie zniknęły jak iskry w nocy.
Ponad 13 miliardów lat później materia Wszechświata utworzyła wiele typów gwiazd o różnych rozmiarach, stopniach jasności i długości życia. Ale gwiazdy w dzisiejszym kosmosie nie są jedynym rodzajem gwiazd, które mogą istnieć. W odległej przyszłości, po wielu miliardach, a nawet trylionach lat, mogą pojawić się dziwne obiekty, gdy nasze obecne gwiazdy zestarzeją się i zaczną przekształcać się w zupełnie inne ciała niebieskie. Niektóre z tych obiektów mogą być wręcz zwiastunami termicznej śmierci Wszechświata, po której nadejdzie nieznane.
Przedstawiamy cztery typy gwiazd, które mogą istnieć w przyszłości - oczywiście, jeśli Wszechświat dożyje do dnia, w którym może dać im życie.
Niebieski karzeł
Czerwone karły są uważane za najpowszechniejszy typ gwiazd we wszechświecie. Są małe, czasami nie przekraczają objętości gazowych olbrzymów. Mają też małą masę i niską (jak na gwiazdę) temperaturę. Najmniejsze karły mają tylko 80 mas Jowisza, podczas gdy Słońce, które jest typem G (żółty karzeł), ma około tysiąc razy masę Jowisza.
Ale te raczej małe i fajne gwiazdy mają w sobie coś wyjątkowego. Astronomowie uważają, że czerwone karły mogą przetrwać tryliony lat, powoli spalając wodór i zamieniając go w hel. Oznacza to, że niektóre czerwone karły żyją prawie tak długo, jak wszechświat. Gwiazda, która ma masę równą 10% masy Słońca, może żyć prawie sześć bilionów lat, a najmniejsze gwiazdy, takie jak TRAPPIST-1, mogą przeżyć dwa razy dłużej, jak podano w artykule opublikowanym w 2005 roku. Wszechświat ma zaledwie około 13,8 miliarda lat, więc czerwone karły przeżyły mniej niż jeden procent swojego życia.
Film promocyjny:
Dla kontrastu, Słońcu zostało tylko pięć miliardów lat, po których skończą się paliwo wodorowe i zacznie przekształcać hel w węgiel. Zmiany te spowodują nową fazę ewolucji Słońca, która najpierw wzrośnie, stając się czerwonym olbrzymem, a następnie ostygnie i skurczy się do rozmiarów białego karła. To bogate w elektrony zwłoki gwiazdy, które widzimy w całej galaktyce.
Za tryliony lat czerwone karły zaczną też niszczyć ostatnie rezerwy wodoru. Chłodne małe gwiazdy będą przez chwilę bardzo gorące, emitując niebieskie światło. Zamiast rosnąć jak Słońce, czerwony karzeł zapada się na późniejszym etapie swojego istnienia, to znaczy zapada się do wewnątrz. Stopniowo, gdy kończy się faza niebieskiego karła, tylko gwiezdna powłoka pozostanie w postaci małego białego karła.
Czarny karzeł
Ale nawet białe karły nie mogą trwać wiecznie. Kiedy białemu karłem zabraknie węgla, tlenu i wolnych elektronów, powoli wypala się, zamieniając się w czarnego karła. Te teoretycznie przewidywane obiekty składają się ze zdegenerowanej materii. Emitują mało światła lub wcale. Na tym etapie gwiazda naprawdę umiera.
Taki jest los gwiazd takich jak Słońce, chociaż miną miliardy lat, zanim gwiazda zacznie przekształcać się w czarnego karła. Pod koniec życia Słońca jako gwiazdy ciągu głównego (jego czas trwania wynosi około 10 miliardów lat, a teraz Słońce ma 4,8 miliarda lat), wzrośnie, prawdopodobnie na orbitę Wenus i stanie się czerwonym olbrzymem. Zachowa tę wielkość przez miliard lat, po czym stanie się białym karłem. NASA szacuje, że Słońce będzie w stanie białego karła przez około 10 miliardów lat. Ale istnieją inne szacunki wskazujące, że gwiazdy mogą znajdować się w tej fazie przez biliard lat. Zresztą to więcej niż obecny wiek Wszechświata i dlatego żaden z tych egzotycznych obiektów jeszcze nie istnieje.
Pod koniec życia czarnego karła następuje rozpad radioaktywny protonów, który stopniowo wyparowuje, zamieniając się w egzotyczną formę wodoru. Odkryte w 2012 roku dwa białe karły mają ponad 11 miliardów lat, co oznacza, że są bliskie przekształcenia się w czarne karły. Jednak proces ten może być spowolniony przez różne czynniki, dlatego lepiej jest obserwować je przez kilka miliardów lat, aby zrozumieć, jak ewoluują.
Zamarznięta gwiazda
Któregoś dnia we wszechświecie zacznie kończyć się użyteczna materia, ponieważ większość lżejszych pierwiastków zamieni się w cięższe. Wtedy pojawią się zamarznięte gwiazdy, które podgrzewają się tylko do punktu zamarzania wody. Będą istnieć w temperaturze 273 stopni Kelwina (około zera stopni Celsjusza), wypełnione różnymi ciężkimi pierwiastkami z powodu braku wodoru i helu w kosmosie.
Jak mówią naukowcy Fred Adams i Gregory Laughlin, przewidując pojawienie się takich obiektów, zamrożone gwiazdy nie utworzą się przez wiele bilionów lat. Niektóre z tych gwiazd pojawią się w wyniku zderzeń obiektów zwanych brązowymi karłami, które są większe od planet, ale są zbyt małe, aby zapalić się i stać się gwiazdami. Zamarznięte gwiazdy, pomimo niskich temperatur, teoretycznie mają wystarczającą masę do ograniczonej syntezy jądrowej, ale niewystarczającą, aby emitować własne światło w dużych ilościach. Ich atmosfera będzie zanieczyszczona lodowymi chmurami o słabym jądrze emitującym niewielką ilość energii. Jeśli przewidywania naukowców są poprawne, będą wyglądać bardziej jak brązowe karły niż prawdziwe gwiazdy.
W tej odległej przyszłości największe gwiazdy w swojej masie będą tylko 30 razy większe od Słońca, podczas gdy znane dziś gwiazdy mają ponad 300 razy masę naszej gwiazdy. Zgodnie z tą teorią, w tym czasie gwiazdy będą średnio znacznie mniejsze, około 40 razy większe od masy Jowisza. Pod powierzchnią będą mieli duże trudności z przekształceniem wodoru w hel. W tej zimnej i odległej przyszłości, według Adamsa i Laughlina, kiedy wszechświat całkowicie przestanie tworzyć gwiazdy, z dużych obiektów pozostaną tylko białe karły, brązowe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury.
Żelazna gwiazda
Jeśli Wszechświat nieustannie się rozszerza, tak jak to się dzieje obecnie, i nie zapada się do wewnątrz (naukowcy nie są pewni, jak będzie działał), to z czasem staje w obliczu swego rodzaju „śmierci cieplnej”, kiedy same atomy zaczynają się rozpraszać. Pod koniec tego okresu mogą powstać bardzo nietypowe obiekty. Najbardziej niezwykłym obiektem tego typu byłaby żelazna gwiazda.
Gwiazdy w kosmosie nieustannie łączą lżejsze pierwiastki w cięższe iz czasem pojawi się niesamowita ilość izotopów żelaza. Jest elementem stabilnym i wytrzymałym. Egzotyczne tunelowanie kwantowe przebije się przez żelazo na poziomie subatomowym. Z biegiem czasu w wyniku tego procesu powstają żelazne gwiazdy - gigantyczne obiekty o masie gwiezdnej, zbudowane prawie wyłącznie z żelaza. Ale taki obiekt może powstać tylko wtedy, gdy nie ma rozpadu protonów, a to jest duże pytanie, na które ludzkość nie ma odpowiedzi, ponieważ żyła za mało.
Nikt nie wie, jak długo będzie trwał Wszechświat, a ludzkość raczej nie dożyje końca kosmosu. Ale gdybyśmy mogli żyć dłużej i obserwować niebo przez kilka bilionów lat, z pewnością bylibyśmy świadkami niesamowitych zmian.
John Wenz
