Każda gwiazda kiedyś zakończy swoje piękne, ciekawe i energetyczne życie. Czy więc kiedyś życie w naszym układzie słonecznym nie będzie możliwe? Niestety tak, ponieważ życie bez gwiazdy jest niemożliwe. Naszemu Słońcu zostało tylko 250 milionów lat. Na skalę czasu kosmicznego to bardzo mało, ale z naszego punktu widzenia, mamy jeszcze wieczność. Każda gwiazda, duża czy mała, masywna czy nie, zakończy swoje życie. Są trzy obiekty, w które gwiazda może zamienić się po śmierci: biały karzeł, gwiazda neutronowa i czarna dziura. Nasza gwiazda - Słońce - skończy jako biały karzeł, ponieważ jest mało masywna w porównaniu z innymi. Paradoksalnie - nasze Słońce jest jednocześnie tak masywne, że zajmuje 99.8% całej masy naszego układu słonecznego. Jest około milion razy masywniejsze niż Ziemia. Więc jak kończą gwiazdy masywniejsze od Słońca? I czy życie wokół obiektów pozostałych po gwiazdach jest możliwe? Gwiazda neutronowa i czarna dziura, które powstają z bardziej masywnych gwiazd, zasługują na miano królowych czasu i przestrzeni.
Żeby rozumieć gwiazdy neutronowe i czarne dziury, musimy wiedzieć o supernowych. Supernowe powstają w wyniku wybuchu gwiazd dziesięć i więcej razy masywniejszych niż Słońce. Tak masywny obiekt ma potężną energię fuzji. Sprawia to, że z biegiem czasu gwiazda zaczyna tworzyć coraz cięższe pierwiastki. Na początku łączy wodór w hel, potem hel w węgiel, węgiel w neon, neon w tlen, tlen w krzem, a na końcu krzem w żelazo. Wszystkie pierwiastki są w czwartym stanie skupienia, czyli są plazmą. Gdy już pojawi się żelazo, ilość wydzielanej energii drastycznie spada, a gwiazda zaczyna zapadać się pod wpływem własnej masy. Żelazne jądro kurczy się i zamienia w gwiazdę neutronową - jeżeli gwiazda jest mniej masywna, albo w czarną dziurę, jeżeli jest bardziej masywna. Pozostała część masy zostaje wyrzucona na wszystkie strony w wybuchu znanym jako supernowa typu 2.
Gwiazdy neutronowe mają masę od jednej do trzech razy większą od Słońca, ale są szerokie na dwadzieścia pięć kilometrów. Tak, to jest obiekt masywniejszy od Słońca, a szeroki jak miasto. Jej temperatura powierzchni to milion kelvin’ów, a grawitacja powierzchniowa jest biliony razy większa niż ziemska. Gwiazdy te mają też biliony razy silniejsze pola magnetyczne niż Ziemia. Nazywa się ją gwiazdą neutronową, ponieważ ciśnienie w jej wnętrzu jest tak ogromne, że elektrony są wgniatane do jąder atomów i łączą się z protonami, tworząc neutrony. Gwiazda neutronowa składa się więc nie z atomów, lecz z samych neutronów. Podejrzewa się, że w jądrze najmasywniejszych gwiazd tego typu ciśnienie rozszczepia pojedyncze neutrony i powstaje zupa kwarków, czyli cząstek elementarnych, z których zbudowane są protony i neutrony. To nie wszystko. Gwiazdy kręcą się wokół własnej osi. Kiedy ogromna gwiazda zapada się w tak mały obiekt, zaczyna kręcić się zdecydowanie szybciej. Przez to gwiazdy neutronowe wykonują jeden obrót w zdecydowanie mniej niż sekundę. Te, które nie tylko się kręcą, ale emitują też bardzo dużo promieniowania, nazywane są pulsarami. Promieniowanie spowodowane jest wirowaniem cząsteczek wokół gwiazdy, które w wyniku potężnej grawitacji rozgrzewają się tak bardzo, że blisko emitują promienie gamma i rentgenowskie, a daleko ultrafiolet, światło widzialne i podczerwień, a najzimniejsza i najdalsza materia emituje mikrofale i fale radiowe. Takie dyski materii nazywa się dyskami akrecyjnymi. Te gwiazdy są prawdziwymi niszczycielami. Wszystko, co znajdzie się za blisko, zostanie zniszczone.
Zostały nam jeszcze czarne dziury. Czarna dziura to najgęstszy i posiadający najsilniejszą grawitację obiekt we wszechświecie. Gdy najmasywniejsze gwiazdy kończą swoje życie, żelazne jądro podczas zapadania się zwiększa swoją gęstość, a przez to grawitację powierzchniową. Gdy przekroczy pewną granicę, powstaje horyzont zdarzeń. Jest to granica czarnej dziury, z której nie może uciec nic, nawet światło. Według ogólnej teorii względności nie da się podróżować szybciej niż światło. Właśnie z tego powodu czarne dziury są kompletnie czarne. Za horyzontem zdarzeń znajduje się osobliwość. Coś, co łamie prawa fizyki. Nieskończenie mały punkt z nieskończoną gęstością. Grawitacja w tym punkcie jest nieskończona. Czarne dziury, tak jak gwiazdy neutronowe, kręcą się, tworząc ergosferę. W ergosferze czasoprzestrzeń jest zdeformowana w części, a za horyzontem zdarzeń całkowicie. W ergosferze człowiek doświadczyłby pływu w stronę, w którą kręci się czarna dziura. Ergosfera czarnych dziur może być ratunkiem dla ludzkości we wszechświecie, w którym każda gwiazda już umarła. Jeżeli jakiś obiekt dostanie się do ergosfery, zacznie się wirować, a jeżeli zostawi tam część swojej masy, na przykład odczepi człon rakiety, dostanie bardzo dużo energii i wystrzeli w przestrzeń uciekając z ergosfery. Jest to teoria Penrosa, czyli wybitnego naukowca, który pracował ze Stephenem Hawkingiem. W przyszłości można będzie użyć kręcących się czarnych dziur, jako elektrowni. Jeżeli otoczymy czarną dziurę lustrami tak, aby nie wchodziły w horyzont zdarzeń i nie wpadały do czarnej dziury, to stworzymy największą elektrownię. Teraz wystarczy strzelić wiązką światła w czarną dziurę. Część promieniowania zostanie pochłonięta, ponieważ wpadnie w horyzont zdarzeń, a reszta zacznie się odbijać od luster i zabierać rotacyjną energię ergosfery czarnej dziury, przez co czarna dziura trochę zwolni, a nasze promienie będzie miliony razy mocniejsze. Jak otworzymy trochę luster, to możemy pozyskać tę energię.
Czarne dziury najmocniej zakrzywiają promienie światła. Nazywa się to soczewkowaniem grawitacyjnym. Wszystkie obiekty z grawitacją zakrzywiają promienie świetlne. Jak czarna dziura stoi na drodze jakiegoś jasnego obiektu, to część promieni pochłania, a cześć zakrzywia tak, że możemy zobaczyć coś rozciągniętego nad horyzontem zdarzeń. Jest to główna metoda znajdowania czarnych dziur. Najpowszechniejszymi miejscami występowania czarnych dziur są jądra galaktyk. W środku naszej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura. Ma masę czterech milionów Słońc. Produkuje ogromne dżety promieniowania gamma na dwóch biegunach galaktyki.
Podsumowując, obiekty te królują wszechświatem. Są najbardziej ekstremalnymi, tajemniczymi i interesującymi obiektami. Nie wiemy o nich dużo, ale już w niedalekiej przyszłości, z rozwijającymi się wciąż technologiami, na pewno zbadamy je lepiej.
Konstanty Skwarło
Comments