Dlaczego gwiazdy świecą?

Jacek Napieralski

W artykule Narodziny gwiazdy napisałem, jak rodzą się gwiazdy. Nauczyliśmy się nawet odnajdywać miejsce, w którym właśnie nowe gwiazdy powstają! Oczywiście, jest to jeden z najciekawszych obszarów naszego nieba, którego szukamy w mieczu gwiazdozbioru Oriona. Wielką Mgławicę Oriona, oznaczaną jako M-42, możemy dostrzec gołym okiem, ale, niestety, miejsce to jest zaledwie małą plamką. Tydzień temu wyjaśniliśmy również, że przyczyną całego procesu jest przyciąganie grawitacyjne. Ściąga ono coraz większą ilość materii, w wyniku czego najpierw powstaje tzw. protogwiazda. W środku takiej protogwiazdy stale rosną ciśnienie i temperatura. Gdy temperatura wewnątrz osiągnie ok. 10 mln stopni, rozpoczynają się wówczas reakcje syntezy jądrowej, wyzwalające ogromne ilości energii. Ta wyzwalająca się na zewnątrz energia równoważy skierowane do wewnątrz przyciąganie grawitacyjne i protogwiazda przestaje się kurczyć. Od tego momentu protogwiazda staje się już dojrzałą gwiazdą. Skąd jednak taka gwiazda bierze ogromne ilości energii emitowanej w przestrzeń kosmiczną? Jak odpowiedzieć na proste pytanie: Dlaczego gwiazdy świecą? Ogromna energia gwiazdy pochodzi z zachodzących w jej centrum reakcji syntezy jądrowej. Podczas takiej reakcji wodór zamienia się w hel. Cztery jądra wodoru łączą się w jedno lżejsze jądro helu. To pozornie tylko zaskakujące odkrycie, że powstałe jądro helu posiada mniejszą masę niż jego budulec, tzn. suma mas czterech jąder wodoru! "Znikająca" masa zamienia się właśnie w energię, której ilość można obliczyć według znanego równania Alberta Einsteina E= mc2 (m - oznacza masę, c - prędkość światła). Ponieważ jednocześnie zachodzi wiele pojedynczych reakcji syntezy, w sumie wyzwalana zostaje olbrzymia ilość energii. Wyobraźmy sobie, że np. Słońce w ciągu jednej sekundy przetwarza aż 600 mln ton wodoru na ok. 400 mln ton helu! Na szczęście wodoru Słońce w zapasie posiada jeszcze sporo, starczy go aż na 5 mld lat świecenia. Łatwo zgadnąć, że Słońce zbudowane jest głównie z wodoru i helu, a głęboko w jego wnętrzu nie ma żadnych innych pierwiastków.

Można w tym momencie postawić logiczne pytanie o los gwiazdy po wyczerpaniu się całego zapasu wodoru. Nietrudno przewidzieć, że wówczas gwiazda kończy swój żywot i umiera! Odbywa się to w bardzo ciekawy sposób, o czym napiszę już wkrótce.