Hvězdná kariera – krize středního věku

Nejen lidé, také hvězdy jsou zmítány krizemi. První fáze jejich života je relativně dlouhá a stabilní. Spalují v ní vodík na helium. Vše hezké ale jednoho dne skončí. Co se stane, když se jejich palivo vyčerpá? 

Další vývoj hvězd je závislý na množství hmoty, kterou má k dispozici. Následující obrázek shrnuje jeho varianty.

První „krize“ čeká hvězdu v momentě, kdy jí dojde původní palivo – vodík. U malých a málo hmotných hvězd k tomu dojde později než u masivních. Jedním z důvodů je rychlejší průběh reakce u hmotných hvězd. Svou roli hraje také efektivita. Málo hmotné hvězdy spotřebují téměř všechen svůj vodík, zatímco u hmotné a obří hvězdy to může být i jen 10 procent množství, které má k dispozici.

První kolaps 

Nedostatek paliva v jádru hvězdy se projeví úbytkem záření, jedné z komponent, které drží hvězdu ve stabilním stavu. Záření působí opačně než gravitace, která se snaží hvězdu komprimovat. Hvězdné jádro se následně začne smršťovat a tím i zahřívat. Pokud je hmota hvězdy vyšší než 0,3 hmotnosti Slunce, umožní nárůst teploty zažehnutí další termonukleární reakce, při které se odpad prvního procesu mění na palivo. Z helia tak vzniká uhlík, prvek který je ve vesmíru nositelem života.

Lehčí hvězdy nemají dost hmoty pro spalování helia na uhlík. Gravitační kolaps jim neumožní, aby vyvinuly dostatečně vysokou teplotu. V těchto relativně malých a lehkých hvězdách se poměrně dobře přenáší hmota z obalů do jádra, mohou tedy pomalu spotřebovávat většinu svého paliva včetně vodíku, který se nacházel blízko hvězdného povrchu. Poté začínají vychládat a stávají se z nich bílí trpaslíci.

O něco těžší hvězdy, ke kterým patří i naše Slunce, čeká jiný osud. Po vypotřebování paliva v jádře přemisťují svou termonukleární reakci do „obalu“, tedy vnějších částí hvězdy, zatímco jejich jádro kolabuje. Jak jeho smršťování, tak doplňující "vytápění" ve hvězdném obalu pak hvězdě dopomohou k teplotě, která je dostatečně vysoká pro spalování helia na uhlík. Zároveň se obaly hvězdy rozpínají a mění ji v tzv. červeného obra. 

Další vývoj pokračuje odhozením vnějších hvězdných obalů. Z jádra se stane bílý trpaslík, který postupně vychládá, odhozené plynné obaly vytvoří planetární mlhovinu.

Hmotnější hvězdy, které zažehly reakci, při které se v jádře vytváří uhlík, čeká další stabilní část kariéry. Tentokrát je ale mnohem kratší, než tomu bylo u spalování vodíku.  Po vypotřebování paliva-helia v jádře začíná být spalováno helium i v obalech hvězdy, podobně, jako tomu bylo předtím s vodíkem. Tím se hvězda rozpíná a ochlazuje a dospívá do stadia rudého obra.

Hvězdy s hmotností více než 8 Sluncí, dosahují dostatečné teploty pro zažehnutí dalších reakcí.  

Příklad: hvězda s 18-ti násobnou hmotností Slunce

Palivo
	nelze

Přitom mohou ve hvězdě probíhat paralelně různé procesy. Připomíná pak svou strukturou „cibuli“. V jádře probíhá nejvyšší stupeň termonukleární reakce a v jejích obalech postupně „dohořívají“ zbytky předchozího paliva.

Velké a hmotné hvězdy pokračují v cyklech spalování prvků na těžké prvky a následných kontrakcí až do vytvoření stabilního jádra ze železa. To je zároveň nejtěžším prvkem, jaký může ve hvězdě vniknout. Další termonukleární reakce není možná, hvězda nemá nic, čím by zastavila gravitační kolaps.

Gravitace následně rozdrtí její železné jádro na protony a elektrony, které se pak pod ještě vyšším tlakem spojí a vytvoří tak neutrony. Vnější obaly hvězdy se zřítí do jádra, odrazí se od jeho povrchu a jsou vymrštěny do okolí. Tomuto jevu říkají vědci supernova II. typu.

Kolaps těch nejhmotnější hvězd se nezastaví ani v tomto stadiu a stávají se z nich malé, neprobádané objekty, kterým říkáme černé díry.  

Explodující hvězdy vracejí mezihvězdnému prostoru část své hmoty, obohacené o těžší prvky. Všechen uhlík v našem těle, stejně jako kyslík, který dýcháme – vznikl kdysi při obrovských teplotách v nitru hvězd první generace. Po jejich kolapsu se tyto prvky staly součástí oblaku plynu a prachu, ze kterého později vznikla sluneční soustava, Země a my sami.

Není to krásná představa?

Svit hvězd v našich očích - není jen romantickou vizí,

ale realitou vzdálené minulosti.