una dintre cele mai profunde reguli din tot universul este că nimic nu durează pentru totdeauna. Cu forțele gravitaționale, electromagnetice și nucleare care acționează asupra materiei, practic tot ceea ce observăm că există astăzi se va confrunta cu schimbări în viitor. Chiar și stelele, cele mai enorme colecții care transformă combustibilul nuclear din cosmos, vor arde într-o zi, inclusiv Soarele nostru.dar asta nu înseamnă că moartea stelară — când stelele rămân fără combustibil nuclear — este de fapt sfârșitul unei stele ca Soarele nostru. Dimpotrivă, există o serie de lucruri fascinante în magazin pentru toate stelele odată ce au murit prima, cea mai evidentă moarte. Deși este adevărat că combustibilul Soarelui nostru este finit și ne așteptăm pe deplin să sufere o moarte stelară „tipică”, această moarte nu este sfârșitul. Nu pentru Soarele nostru și nici pentru stele asemănătoare Soarelui. Iată ce urmează.

pentru a fi considerată o stea adevărată și nu o stea eșuată (ca o pitică maro) sau un cadavru (ca o pitică albă sau o stea neutronică), trebuie să fii capabil să fuzionezi hidrogenul în heliu. Când un nor de gaz se prăbușește pentru a forma o stea nouă, are o mulțime de energie potențială gravitațională în starea sa difuză, care se transformă în energie cinetică (termică) atunci când se prăbușește. Această prăbușire încălzește problema și, dacă devine suficient de fierbinte și densă, va începe fuziunea nucleară.

după multe generații de stele studiate, inclusiv acolo unde se formează și nu se formează, știm acum că trebuie să atingă o temperatură internă de aproximativ 4 milioane K pentru a începe să fuzioneze hidrogenul în heliu și asta necesită cel puțin ~8% din masa Soarelui nostru sau de aproximativ 70 de ori masa lui Jupiter. A fi cel puțin atât de masiv este cerința minimă pentru a deveni deloc o stea.

odată ce acest prag de masă / temperatură este trecut, steaua începe să fuzioneze hidrogenul în heliu și va întâlni una dintre cele trei destine diferite. Aceste destine sunt determinate exclusiv de masa stelei, care la rândul său determină temperatura maximă care va fi atinsă în miez. Toate stelele încep să fuzioneze hidrogenul în heliu, dar ceea ce urmează este dependent de temperatură. În special:

• dacă steaua dvs. are o masă prea mică, va fuziona hidrogenul doar în heliu și nu va ajunge niciodată suficient de fierbinte pentru a fuziona heliul în carbon. O compoziție pură de heliu este soarta tuturor stelelor din clasa M (pitică roșie), sub aproximativ 40% din masa Soarelui. Aceasta descrie majoritatea stelelor din Univers (după număr).
• dacă steaua ta este ca soarele, se va contracta până la temperaturi mai ridicate atunci când miezul rămâne fără hidrogen, începând fuziunea heliului (în carbon) atunci când steaua se umflă într-un gigant roșu. Se va termina compus din carbon și oxigen, cu straturile mai ușoare (exterioare) de hidrogen și heliu suflate. Acest lucru se întâmplă pentru toate stelele între aproximativ 40% și 800% masa Soarelui.
• dacă steaua dvs. este de peste 8 ori mai mare decât masa Soarelui, nu numai că va fuziona hidrogenul în heliu și heliul în carbon, dar va iniția fuziunea carbonului mai târziu, ducând la fuziunea oxigenului, fuziunea siliciului și, în cele din urmă, la o moarte spectaculoasă prin supernova.

acestea sunt cele mai convenționale destine ale stelelor și, de departe, cele trei cele mai comune. Stelele care sunt suficient de masive pentru a deveni supernove sunt rare: doar aproximativ 0,1-0.2% din toate stelele sunt atât de masive și vor lăsa în urmă fie stele neutronice, fie resturi de găuri negre.

stelele cu cea mai mică masă sunt cele mai comune stele din Univers, reprezentând undeva între 75-80% din toate stelele și sunt, de asemenea, cele mai longevive. Cu vieți care variază de la probabil 150 de miliarde la peste 100 de trilioane de ani, nici unul nu a rămas fără combustibil în universul nostru vechi de 13,8 miliarde de ani. Când o vor face, vor forma stele pitice albe făcute în întregime din heliu.

dar stelele asemănătoare Soarelui, care cuprind aproximativ un sfert din toate stelele, experimentează un ciclu de moarte fascinant atunci când rămân fără heliu în miezul lor. Se transformă într-o nebuloasă planetară/duo pitic alb într-un proces spectaculos, dar lent, de moarte.

în timpul fazei gigantului roșu, Mercur și Venus vor fi cu siguranță înghițite de soare, în timp ce Pământul poate sau nu, în funcție de anumite procese care nu au fost încă elaborate pe deplin. Lumile înghețate de dincolo de Neptun se vor topi și se vor sublima și este puțin probabil să supraviețuiască morții stelei noastre.

odată ce straturile exterioare ale soarelui sunt returnate mediului interstelar, tot ce rămâne vor fi câteva cadavre carbonizate de lumi care orbitează rămășița pitică albă a Soarelui nostru. Miezul, compus în mare parte din carbon și oxigen, va totaliza aproximativ 50% din masa Soarelui nostru actual, dar va fi doar aproximativ dimensiunea fizică a Pământului.

această stea pitică albă va rămâne fierbinte pentru o perioadă extrem de lungă de timp. Căldura este o cantitate de energie care este prinsă în interiorul oricărui obiect, dar poate fi radiată doar prin suprafața sa. Imaginați-vă că luați jumătate din energia unei stele ca Soarele nostru, apoi comprimați acea energie într-un volum și mai mic. Ce se va întâmpla?

se va încălzi. Dacă luați gaz într-un cilindru și îl comprimați rapid, acesta se încălzește: așa funcționează un piston din motorul dvs. cu combustie. Stelele gigantice roșii care dau naștere piticilor albi sunt de fapt mult mai reci decât piticul în sine. În timpul fazei de contracție, temperaturile cresc de la 3.000 K (pentru un gigant roșu) până la aproximativ 20.000 K (pentru un pitic alb). Acest tip de încălzire se datorează compresiei adiabatice și explică de ce aceste stele pitice sunt atât de fierbinți.

dar acum, trebuie să se răcească și poate radia doar prin suprafața sa mică, mică, de dimensiunea Pământului. Dacă ar fi să formăm o pitică albă chiar acum, la 20.000 K, și să-i dăm 13,8 miliarde de ani să se răcească (epoca actuală a Universului), s-ar răci cu 40 K: până la 19.960 K.

avem un timp teribil de lung de așteptat dacă vrem ca Soarele nostru să se răcească până la punctul în care devine invizibil. Cu toate acestea, odată ce Soarele nostru a rămas fără combustibil, Universul va oferi fericit cantități ample de timp. Sigur, toate galaxiile din grupul Local se vor uni; toate galaxiile de dincolo se vor accelera din cauza energiei întunecate; formarea stelelor va încetini până la o scurgere și piticele roșii cu cea mai mică masă vor arde prin combustibilul lor. Totuși, piticul nostru alb va continua să se răcească.

În sfârșit, după ce au trecut undeva între 100 de trilioane și 1 cvadrilion de ani (1014-1015 ani), pitica albă care va deveni Soarele nostru se va estompa din partea vizibilă a spectrului și se va răci la doar câteva grade peste zero absolut. Acum cunoscută sub numele de pitică neagră, această bilă de carbon și oxigen din spațiu va trece pur și simplu prin orice devine din galaxia noastră, împreună cu peste un trilion de alte stele și cadavre stelare rămase din grupul nostru Local.

dar nici acesta nu este cu adevărat sfârșitul Soarelui nostru. Există trei destine posibile care o așteaptă, în funcție de cât de norocoși (sau nefericiți) obținem.

1.) Complet ghinionist. Aproximativ jumătate din toate cadavrele stelare din galaxie — în majoritatea galaxiilor — provin ca sisteme stelare singlet, la fel ca propriul nostru Soare. În timp ce sistemele multi-stele sunt comune, cu aproximativ 50% din toate stelele cunoscute găsite în sistemele binare sau trinare (sau chiar mai bogate), Soarele nostru este singura stea din propriul nostru sistem Solar.

acest lucru este extrem de important pentru viitor, deoarece face extrem de puțin probabil ca Soarele nostru să fuzioneze cu un însoțitor sau să înghită un însoțitor sau să fie înghițit de un alt însoțitor. Am fi sfidând șansele dacă am fuzionat cu o altă stea sau cadavru stelar acolo. Presupunând că nu avem noroc, tot ceea ce corpul Soarelui nostru va vedea în viitor sunt nenumărate interacțiuni gravitaționale cu celelalte mase, care ar trebui să culmineze cu ceea ce a mai rămas din sistemul nostru Solar expulzat din galaxie după aproximativ 1017-1019 ani.

2.) Suficient de norocos pentru a revitaliza. S-ar putea crede, pentru un motiv bun, că odată ce pitica albă care devine Soarele nostru se răcește, nu există nici o șansă ca ea să strălucească din nou. Dar există multe modalități prin care soarele nostru să obțină un nou contract de viață și să emită din nou propria radiație puternică. Pentru a face acest lucru, tot ce are nevoie este o nouă sursă de materie. Dacă, chiar și în viitorul îndepărtat, Soarele nostru:

• fuzionează cu o stea pitică roșie sau cu o pitică maro,
• acumulează hidrogen gazos dintr-un nor molecular sau o planetă gazoasă,
• sau intră într-un alt cadavru stelar,

poate aprinde din nou fuziunea nucleară. Primul scenariu va duce la cel puțin multe milioane de ani de ardere a hidrogenului; al doilea va duce la o explozie de fuziune cunoscută sub numele de nova; ultimul va duce la o explozie de supernovă fugară, distrugând ambele cadavre stelare. Dacă experimentăm un eveniment ca acesta înainte de a fi expulzați, norocul nostru cosmic va fi expus pentru ca toți cei care rămân în galaxia noastră să fie martori.

3.) Super norocos, unde vom fi devorați de o gaură neagră. La periferia galaxiei noastre, la aproximativ 25.000 de ani-lumină de gaura neagră supermasivă care ocupă centrul nostru galactic, există doar micile găuri negre formate din stele individuale. Au cea mai mică secțiune transversală a oricărui obiect masiv din Univers. În ceea ce privește țintele galactice, aceste găuri negre cu masă stelară sunt unele dintre cele mai greu de lovit obiecte.

dar, ocazional, sunt lovite. Găurile negre mici, atunci când întâlnesc materie, o accelerează și o direcționează într-un flux de acumulare, unde o parte din materie este devorată și adăugată la masa găurii negre, dar cea mai mare parte este ejectată sub formă de jeturi și alte resturi. Aceste găuri negre active, cu masă redusă, sunt cunoscute sub numele de microquasari atunci când se aprind și sunt fenomene foarte reale.

deși este extrem de puțin probabil să ni se întâmple, cineva trebuie să câștige loteria cosmică, iar cei care o fac vor deveni hrana găurilor negre pentru actul lor final.

aproape fiecare obiect din univers are un set mare de posibilități în ceea ce privește ceea ce se va întâmpla cu el în viitorul îndepărtat și este incredibil de dificil să determinăm soarta unui singur obiect, având în vedere mediul haotic din colțul nostru al cosmosului. Dar cunoscând fizica din spatele obiectelor pe care le avem și înțelegând care sunt probabilitățile și termenele pentru fiecare tip de obiect, putem estima mai bine care ar trebui să fie soarta oricui.

Pentru Soarele nostru, vom deveni o pitică albă după mai puțin de încă 10 miliarde de ani, vom dispărea într-o pitică neagră după ~1014-1015 ani și vom fi expulzați din galaxie după 1017-1019 ani. Cel puțin, aceasta este calea cea mai probabilă. Dar fuziunile, acumularea de gaze, coliziunile sau chiar devorarea sunt toate posibilități și se vor întâmpla cuiva, chiar dacă probabil nu suntem noi. Viitorul nostru nu poate fi încă scris, dar ne-ar fi inteligent pentru a paria pe unul luminos pentru trilioane de ani să vină!