Ποια είναι τα τελικά στάδια στη ζωή ενός αστεριού παρόμοιου μεγέθους με τον ήλιο;

Για να καταλάβετε τι συμβαίνει στο τέλος της ζωής ενός αστεριού παρόμοιου με τον ήλιο, βοηθά να κατανοήσετε πώς σχηματίζονται τα αστέρια και πώς λάμπουν. Ο ήλιος είναι ένα αστέρι μέσου μεγέθους και, σε αντίθεση με έναν γίγαντα όπως ο Eta Carinae, δεν θα βγει ως σουπερνόβα και δεν θα αφήσει μια μαύρη τρύπα. Αντ 'αυτού, ο ήλιος θα γίνει λευκός νάνος και απλώς θα εξαφανιστεί.

Τα αστέρια γεννιούνται από διαγαλαξιακή σκόνη. Καθώς ένα σύννεφο γεμάτο σκόνη και υδρογόνο και αέριο ήλιο αρχίζει αργά να περιστρέφεται γύρω από έναν κεντρικό πυρήνα, ο πυρήνας προσελκύει περισσότερα ύλη, και η αυξανόμενη πίεση το θερμαίνει μέχρι να ζεσταθεί αρκετά ώστε το αέριο υδρογόνο να συντηχθεί σε μια πυρηνική αντίδραση. Η ενέργεια που παράγεται από τις αντιδράσεις σύντηξης αποτρέπει την περαιτέρω κατάρρευση και ο πυρήνας γίνεται ένα κύριο αστέρι ακολουθίας. Τα τεράστια αστέρια χρησιμοποιούν τα καύσιμα υδρογόνου τους γρήγορα και μπορούν να εξαντληθούν σε μόλις 3 εκατομμύρια χρόνια. Η κύρια ακολουθία ενός άστρου παρόμοιου με τον ήλιο, ωστόσο, είναι περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια.

Όταν ένα αστέρι μεγέθους ήλιου καταναλώνει το υδρογόνο στον πυρήνα του, η σύντηξη σταματά και η θερμοκρασία δεν είναι αρκετά υψηλή για να ξεκινήσει η σύντηξη ηλίου. Η έλλειψη εξωτερικής πίεσης ακτινοβολίας επιτρέπει στον πυρήνα να συστέλλεται. Επειδή ο πυρήνας συστέλλεται και η βαρυτική έλξη εξασθενεί, το εξωτερικό στρώμα ψύχεται, γίνεται κόκκινο και αρχίζει να επεκτείνεται και το αστέρι μετατρέπεται σε κόκκινο γίγαντα. Οι κόκκινοι γίγαντες συνήθως αυξάνονται σε 10 έως 100 φορές τη διάμετρο του κύριου αστεριού ακολουθίας. Όταν ο ήλιος εισέρχεται στην κόκκινη γιγαντιαία φάση του, η οποία θα διαρκέσει από 1 έως 2 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να μεγαλώσει αρκετά ώστε να καταπιεί τη Γη.

Καθώς ο πυρήνας ενός κόκκινου γίγαντα συστέλλεται, τα ηλεκτρόνια συσκευάζονται τόσο στενά μεταξύ τους ώστε οι κβαντικές μηχανικές αρχές καθίστανται σημαντικές. Η αρχή αποκλεισμού Pauli υπαγορεύει ότι κανένα δύο ηλεκτρόνια δεν μπορούν να καταλάβουν την ίδια κατάσταση και οι δυνάμεις απωθήσεως γίνονται ισχυρότερες από τη θερμική πίεση και ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία. Η ύλη σε αυτήν την κατάσταση λέγεται ότι είναι εκφυλισμένη και επιτρέπει την εμφάνιση εκρηκτικών αντιδράσεων. Το ήλιο στον πυρήνα αρχίζει να συντήκεται σε άνθρακα ενώ το υδρογόνο στο στρώμα που περιβάλλει τον πυρήνα αρχίζει επίσης να συντήκεται σε ήλιο. Αυτές οι αντιδράσεις παράγουν περισσότερη πίεση προς τα έξω, προκαλώντας την επέκταση του αστεριού ακόμη περισσότερο. Αυτή είναι η δεύτερη φάση του κόκκινου γίγαντα και διαρκεί περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια.

Ο πυρήνας ενός κόκκινου γίγαντα φτάνει τελικά σε ένα σημείο στο οποίο, λόγω των κβαντικών μηχανικών αρχών, δεν μπορεί πλέον να καταρρεύσει, και αρχίζει να καίγεται με ένα γαλάζιο λευκό φως, γίνεται λευκός νάνος. Μέχρι στιγμής, η μάζα του είναι παρόμοια με εκείνη του αρχικού αστεριού, αλλά η διάμετρος της είναι περίπου το μέγεθος της Γης, οπότε είναι πολύ πυκνή. Τελικά κρυώνει, μετατρέπεται σε μαύρο νάνο και σκοτεινιάζει. Ενώ εξακολουθεί να είναι ένας λευκός νάνος, τα αέρια που σχηματίζουν το εξωτερικό στρώμα του αστεριού δροσίζονται και απομακρύνονται από τον πυρήνα σε έναν σχηματισμό γνωστό ως πλανητικό νεφέλωμα. Τα γνωστά παραδείγματα περιλαμβάνουν το δακτύλιο και τα νεφελώματα των ματιών της γάτας.