La aproximativ 10.000 de ani lumină distanță, în constelația Centaurus, se află o nebuloasă planetară numită NGC 5307. O nebuloasă planetară este rămășița unei stele ca Soarele nostru, când a ajuns la ceea ce poate fi descris ca sfârșitul vieții sale. Această imagine Hubble a NGC 5307 nu numai că te face să te întrebi despre trecutul stelei, ci te face să gândești viitorul propriului nostru Soare.
Procesul unei îmbătrâniri a stelelor și atingerea sfârșitului vieții sale este o poveste lungă, lentă, punctată cu episoade de schimbare rapidă. La fel cum a făcut NGC 5307, Soarele nostru va deveni în cele din urmă un gigant roșu, aruncându-și straturile exterioare de gaz. Câteva miliarde de ani în viitor, va deveni ea însăși o pitică albă, luminând straturile de gaz pe care le-a vărsat ca o nebuloasă planetară.
În acest moment, Soarele nostru este în secvența principală. Fuzionează hidrogenul în heliu din miezul său. Ca urmare a acestei fuziuni, o cantitate enormă de energie este eliberată, încălzind Pământul și menținând viața aici. (De fapt, nu fuziunea în sine este cea care produce cea mai mare parte a căldurii; este lanțul proton-proton.)
Dar o stea este un act de echilibrare între presiunea exterioară a fuziunii și presiunea interioară a propriei sale gravitații. Acest echilibru se numește echilibru hidrostatic și nu poate dura pentru totdeauna.
An de an, secol cu secol, eon prin eon, Soarele continuă să fuzioneze hidrogenul în heliu, eliberând căldură și pierzând masa. Chiar dacă o stea ca Soarele nostru poate părea stabilă și neschimbătoare, nimic în natură nu se schimbă. Soarele fuzionează aproximativ 600 de milioane de tone de hidrogen în heliu în fiecare secundă, pierzând masa în timp. Acesta pierde masa transformând materia în energie, așa cum este explicat de E = mc² din Einstein.
Aceasta este o sumă semnificativă. De fapt, în cei aproximativ 4,5 miliarde de ani de viață de până acum, Soarele a pierdut o cantitate de masă similară cu masa lui Jupiter.
În cele din urmă, actul de echilibrare va fi schimbat pentru totdeauna, deoarece Soarele va pierde suficientă masă încât forța interioară a gravitației sale nu va fi suficientă pentru a conține forța exterioară a fuziunii sale. Steaua se va extinde într-un uriaș roșu.
Astronomii calculează că atunci când Soarele nostru va deveni un gigant roșu, în aproximativ 5 miliarde de ani, se va extinde suficient pentru a încerca Mercur, Venus și, probabil, Pământul. În acest sens, Soarele va deveni aproximativ de două ori mai luminos decât acum. În acel moment, Pământul va primi aproximativ aceeași energie de la Soare ca Venus acum. Nu este un prognostic bun pentru viață.
După faza sa de uriaș roșu, Soarele va deveni subgigant. Va avea o dimensiune dublă pe parcursul a jumătate de miliard de ani. Apoi vine o altă fază de jumătate de miliard de ani în care se dublează din nou ca dimensiune și, de asemenea, devine de până la două mii de ori mai strălucitoare. În acest moment, Soarele este acum un obiect enorm, luminos, amenințător, care s-a făcut roșu și a consumat planetele interioare din Sistemul Solar.
În acest moment, Soarele va fi pe ramura uriașului roșu. Va avea un nucleu de heliu înconjurat de un strat de hidrogen. După miliarde de ani de viață activă, Soarele va rămâne doar aproximativ 100 de milioane de ani de viață activă. Dar există o mulțime de activități comprimate în acei 100 de milioane de ani.
În primul rând, există bliț de heliu, unde Soarele va arde 40% din masa sa. Va face asta transformând aproximativ 6% din heliu din miezul său în carbon. Va dura doar câteva minute, o iuxtapunere șocantă împotriva miliardelor de ani din viața Soarelui.
După ce a pierdut toată această masă, acesta va scădea până la aproximativ 10 ori dimensiunea sa actuală și de aproximativ 50 de ori luminozitatea acesteia. În acel moment, Soarele este pe ramura orizontală și va continua să ardă heliul în miezul său pentru următoarele sute de milioane de ani, devenind puțin mai mare și mai luminos.
Dar acum Soarele rămâne fără combustibil. Heliul din nucleul său este în continuare epuizat și pierde mai multă masă. Nimic nu poate opri acest lucru să se întâmple, iar Soarele se va extinde din nou, așa cum s-a întâmplat atunci când a intrat pentru prima dată în faza uriașului roșu. Dar această expansiune va fi mult mai rapidă.
Lucrurile se grăbesc pentru Soare și devin din ce în ce mai instabile. Soarele nostru odată implacabil intră în etapele sale finale. Acum este în faza asimptotică-ramură gigant și va petrece aproximativ 20 de milioane de ani în prima parte a acestei faze. Are un nucleu în majoritate inert de oxigen și carbon, o coajă în care heliul se contopește în mai mult carbon și o altă înveliș în care hidrogenul se contopește în heliu. Sunt o multime de lucruri in desfasurare.
Se va convulsa într-o serie de impulsuri termice și pierderi de masă. Fiecare dintre aceste impulsuri durează doar o sută de ani și cam în fiecare, Soarele se va extinde și va deveni mai luminos. Fiecare puls va fi mai puternic decât cel precedent, iar această perioadă durează aproximativ 100.000 de ani. Calculele arată că Soarele nostru va experimenta patru dintre aceste impulsuri aproape de sfârșitul vieții sale.
După ce a fost rătăcit de aceste pulsiuni, Soarele se va calma. Soarele, pentru toate intențiile și scopurile, este mort. Sau cel puțin în comă. Pulsele și-au vărsat straturile exterioare și acum este o pitică albă. Această pitică albă va conține doar aproximativ 50% din masa originală a Soarelui.
Soarele a murit pentru că nu mai există fuziune. Ca pitic alb, emite numai energie stocată. Este alcătuit din materii degenerate cu electroni dens ambalate și nu poate avea loc nicio fuziune.
Dar încă strălucește, iar energia pe care o emite lovește straturile de gaz pe care le-a vărsat în timpul impulsurilor termice, ionizând gazul și il aprinde. Soarele nostru va fi atunci o nebuloasă planetară. Și asta ne readuce la NGC 5307.
NGC 5307 este o perspectivă spre sfârșitul vieții Soarelui. La fel ca NGC 5307, Soarele nostru va fi într-o zi, miliarde de ani de acum înainte, doar o rămășiță a gloriei sale anterioare ca o bilă de plasmă care dă viață. În ciuda numelui de nebuloasă planetară, nu vor exista planete în apropiere. Le-ar fi distrus în timpul expansiunilor sale. Nu va fi decât gazul.
Dar chiar și gazul va fi în cele din urmă dispărut. Se va îndepărta de stea și va fi misto. După aproximativ 10.000 de ani ca nebuloasă planetară, fostul Soare va persista ca un pitic alb slab timp de trilioane de ani. După aceea, conform teoriei, Soarele va deveni un pitic negru. Se va răci complet și nu va emite energie. Acest lucru este teoretic, deoarece nu au fost observate pitici negre. De fapt, este nevoie de mai mult timp pentru ca o stea să evolueze la această ipotetică stare pitică neagră decât vârsta Universului în sine până acum.
Gazul expulzat din nebuloasa planetară mai are un rol de jucat. De-a lungul haosului din ultimele etape ale evoluției Soarelui, a produs elemente mai grele decât hidrogenul și heliul prin nucleosinteza stelară. Aceste elemente, numite metale în astronomie, vor fi expediate în spațiu și preluate într-un alt proces de formare stelară. Ei vor îmbogăți următoarea stea care se va naște, și următoarele planete care s-ar putea forma în jurul acestei stele viitoare.
Numele nebuloasă planetară este un misnom din zilele anterioare în astronomie. Nu au nicio legătură cu planetele. Însă unii dintre primii observatori ai acestor rămășițe stelare, cu telescoapele disponibile la acea vreme, au văzut formele rotunjite și au presupus că sunt planete.
Acum știm că acest lucru nu este adevărat. Acum îi recunoaștem pentru ceea ce sunt. Fiecare dintre aceste nebuloase este ca un instantaneu care rezumă miliarde de ani necesari pentru a ajunge la această stare. Și deși nu va fi niciodată observată de ochii umani (probabil, aceasta este soarta eventuală a Soarelui nostru.
Notă pentru cititori:
Există o cantitate enormă de detalii în viața și eventuala moarte a unei stele. Când spunem ceva de genul „fuzionarea hidrogenului în heliu eliberează căldură”, există mult mai mult pentru el și mult mai mult decât se pot încadra într-un articol.
Dacă doriți să aflați mai multe despre stele, vă recomand „Viața și moartea stelelor” (2013) de Kenneth R. Lang. Lang este profesor de astronomie la Universitatea Tufts și face o treabă excelentă de a explica toate lucrurile stelare.
Mai Mult:
- Comunicat de presă NASA: Hubble vizualizează etapele finale ale vieții unei vedete
- Video Magazine de spațiu: De ce se extind Giganții Roșii?
- Revista spațială: Tipuri de stele
- Wikipedia: Soare
- Wikipedia: piticul alb
- Wikipedia: Nebuloasă planetară
