Jaki koniec czeka gwiazdy? Które zakończą swój żywot jako supernowe lub czarne dziury, a które staną się po swojej śmierci białymi karłami? Czy śmierć gwiazdy oznacza jej całkowite unicestwienie? Oto pytania, na które odpowiedzi potrafią zafascynować nie tylko amatorów astronomii, ale również specjalistów.
Nawet gołym okiem możemy dostrzec na nocnym niebie, że niektóre gwiazdy świecą mocniej od innych oraz że jedne mają poświatę niebieską, a inne czerwoną. Jednak teoria ewolucji gwiazd jednoznacznie zakłada, że wielkością wpływającą na czas życia i końcowy etap istnienia gwiazdy jest jej masa. Gwiazdy przez większą część swojego życia pozostają w stanie równowagi hydrostatycznej (tzn. że ciśnienie gazu rozpychające gwiazdę na zewnątrz równoważone jest działającą przeciwnie siłą grawitacji). Zaburzenie tej równowagi następuje w chwili, gdy wodór wewnątrz gwiazdy zaczyna się wyczerpywać i rozpoczyna się spalanie helu, a następnie ewentualnie kolejnych cięższych pierwiastków i gwiazda znacznie zwiększa swe rozmiary. O procesie tym mówi się, że gwiazda staje się olbrzymem. I to jest etap, które przechodzą wszystkie gwiazdy, a dalszy ciąg tego procesu zależy od ich początkowej masy.
W przypadku gwiazd o masie porównywalnej z masą Słońca, gdy zaczyna w nich brakować helu, następuje ich kurczenie się. Powoduje to zapadnięcie się jądra gwiazdy, a jej zewnętrzne powłoki zostają odrzucone, co skutkuje powstaniem mgławicy planetarnej (nazwa może być myląca, gdyż nie ma nic wspólnego z planetami, a powstała w czasach, gdy obserwujący ją astronomowie mylnie obszary te kojarzyli z planetami). Po pozbyciu się zewnętrznej otoczki, po gwieździe pozostaje tylko centralne jądro w postaci świecącej kuli, którą nazywamy białym karłem. Przeciętny biały karzeł jest rozmiarami zbliżony do Ziemi, a jego masa nie przekracza 1,44 masy Słońca. Jak łatwo zauważyć, upakowanie tak dużej ilości materii w tak małym obiekcie powoduje, że jego gęstość jest znacznie większa niż gęstość naszej planety. Dla porównania przedmiot wielkości kostki cukru z materii białego karła ważyłby kilka ton. W dalszym etapie białe karły powoli stygną, tworząc hipotetyczne czarne karły (stygnięcie białych karłów trwa miliardy lat i w związku z tym prawdopodobnie żaden biały karzeł jeszcze nie stał się czarnym). Na zdjęciu poniżej mgławica planetarna Ślimak.
Gdy masa gwiazdy przewyższa ośmiokrotnie masę Słońca, po wypaleniu się helu w wyniku zachodzących wewnątrz niej reakcji powstają coraz cięższe pierwiastki, aż do powstania żelaznego jądra. Synteza pierwiastków cięższych od żelaza nie dostarcza już gwieździe energii, wskutek czego zostaje ona pozbawiona zasilania, jej równowaga zostaje zaburzona i materia z zewnątrz zapada się do wnętrza, po czym zostaje odbita od jądra i odrzucona z ogromną prędkością na zewnątrz. Zjawisko to jest nazywane wybuchem supernowej. Większość materii gwiazdy zostaje odrzucona w przestrzeń, tworząc spektakularne pozostałości po wybuchu. Po wybuchu w centrum pozostaje niewielkie jądro, ale o wielkiej masie. Jego gęstość jest tak ogromna, że jedna łyżeczka tej materii ważyłaby kilka miliardów ton. Obiekty te mają masę 1,4 do 2,5 mas Słońca przy średnicy 10-15 kilometrów i nazywamy je gwiazdami neutronowymi. Gdy prędkość rotacji i pole magnetyczne gwiazdy neutronowej gwałtownie wzrasta, staje się ona pulsarem (wysyłającym w niewielkich odstępach czasu impulsy promieniowania elektromagnetycznego) lub magnetarem (emitującym promieniowanie gamma oraz rentgenowskie), wirującym z szybkością nawet 1000 obrotów na sekundę. Na zdjęciu poniżej wybuch supernowej zaobserwowany w Wielkim Obłoku Magellana.
Jeśli masa gwiazdy przewyższa dziesięciokrotnie masę Słońca, zapadanie grawitacyjne nie kończy się na powstaniu gwiazdy neutronowej, lecz jest kontynuowane aż do momentu, gdy grawitacja nie pozwala uciec na zewnątrz nawet światłu (czyli tzw. prędkość ucieczki, jaką należy rozwinąć, aby opuścić dane ciało niebieskie, jest równa prędkości światła). Tak powstają czarne dziury, czyli jedne z najbardziej zagadkowych obiektów we Wszechświecie. W związku z tym, że nie wydostaje się z nich promieniowanie, nie można ich ujrzeć wprost. Jest to możliwe poprzez obserwację materii znajdującej się wokół czarnych dziur i przez nie wchłanianej. Przypuszcza się, że w środku większości galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury, o masie nawet miliard razy większej od Słońca. Najbliższa z nich prawdopodobnie znajduje się w środku naszej galaktyki. Na zdjęciu poniżej grafika przedstawiająca „pożeranie” gwiazdy przez czarną dziurę, opracowana przez NASA na podstawie obserwacji ich naukowców.
A jaki koniec czeka gwiazdy o masie ponad dwa razy mniejszej od Słońca? Okazuje się, że w tym wypadku nie ma żadnych spektakularnych wyrzutów materii ani zapadania się jądra. Z gwiazd tego typu po wyczerpaniu się wodoru w ich wnętrzu pozostają tylko wypalone jądra, coraz słabiej świecące, aż w końcu kiedyś zgasną na dobre.
Jak widać, tak jak gwiazdy różnią się od siebie w trakcie swojego życia, tak i różne są końce ich żywota. Nadal jednak pozostaje wiele nieścisłości i luk w wiedzy naukowej, a odkrywane coraz to nowe gwiazdy nie raz przynoszą naukowcom niespodzianki, dlatego mimo tak szczegółowych badań Wszechświat wciąż nas zadziwia.
Tajemnice Wszechświata 