Narodziny gwiazdy

Jacek Napieralski

Wielka Mgławica w Orionie

W XX wieku wielki astronom Edwin Hubble odkrył, że Wszechświat stale się powiększa, a wszystkie galaktyki oddalają się od siebie. Teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że na początku cała materia i energia Wszechświata znajdowały się w małym i niezwykle gęstym punkcie, a obecny Wszechświat wyłonił się z niego podczas gigantycznej eksplozji. Wówczas protony szybko łączyły się z neutronami, tworząc jądra atomów helu. Ta wodorowo-helowa mieszanka dała początek pierwszemu pokoleniu gwiazd. A jak dzisiaj rodzą się gwiazdy?

Zimą obserwujemy Wielką Mgławicę w Orionie, która jest obłokiem takiego świecącego gazu wodorowego. W samym jej sercu cztery białe i gorące gwiazdy tworzą tzw. Trapez: ogrzewają otaczający je gaz i pobudzają całą mgławicę do świecenia piękną różowo-czerwoną barwą. Zalążkami przyszłych gwiazd są zgęszczenia gazu i pyłu, stąd miejscem narodzin są właśnie obłoki międzygwiazdowe. Jakikolwiek podmuch powoduje zgęszczenie cząsteczek owego ośrodka, a gdy stanie się ono dostatecznie duże, przyciąganie grawitacyjne ściąga w to miejsce większą ilość okolicznej materii. Gromadzi się jej coraz więcej i więcej, a im większa jest masa powstałej bryły, z tym większą siłą przyciąga następną materię. W ten sposób powstaje tzw. protogwiazda, utrzymywana w całości przez siły grawitacji. Początkowo siły te wciągają coraz większą ilość materii w stronę środka zgęszczenia, powodując jego kurczenie się i ogromny wzrost gęstości. To taki samonapędzający się mechanizm grawitacyjny, bo przecież na protogwiazdę wciąż jeszcze spada materia przyciągana coraz większą siłą grawitacji.

W środku protogwiazdy jest coraz ciaśniej, dlatego stale rośnie tam ciśnienie i temperatura. Z gorącego środka ku zimniejszej powierzchni przepływa ciepło wypromieniowywane w przestrzeń kosmiczną. W wirującym obłoku protogwiazdę otacza dysk utworzony z gazu i pyłu. Gdy temperatura wewnątrz osiągnie w końcu piekielną wartość 10 mln stopni Celsjusza, rozpoczynają się reakcje syntezy jądrowej, wyzwalające olbrzymie ilości energii. To jest właśnie piękny moment narodzin gwiazdy. Wyzwalająca się na zewnątrz energia równoważy skierowane do wewnątrz przyciąganie grawitacyjne i teraz gwiazda wysyła w przestrzeń ogromną energię. 5 mld lat temu w taki właśnie sposób narodziło się również nasze Słońce. A dlaczego gwiazdy świecą?

Ich energia pochodzi z zachodzącej w centrum reakcji, tzw. syntezy jądrowej. Podczas takiej reakcji wodór zamienia się w hel. Jądra wodoru łączą się w jedno jądro helu, posiadające mniejszą masę niż jego budulec, tzn. suma mas jąder wodoru. „Znikająca” masa zamienia się w energię, której ilość można obliczyć według znanego równania Einsteina: E=mc2 (m – oznacza masę, c – prędkość światła). Ponieważ jednocześnie zachodzi wiele pojedynczych reakcji syntezy, w sumie wyzwalana zostaje olbrzymia ilość energii. Np. nasze Słońce tylko w ciągu jednej sekundy przetwarza aż 600 mln ton wodoru na ok. 400 mln ton helu, dlatego zbudowane jest głównie z tych pierwiastków.