MATERIA, Z KTÓREJ SIĘ SKŁADAMY

MATERIA, Z KTÓREJ SIĘ SKŁADAMY

KOLEBKA GWIAZD • KRĘGOSŁUP DRÓG MLECZNYCH • BIOGRAFIA GWIAZDOWEGO BYTU • BIAŁE KARŁY • W ŚLEPEJ ULICZCE • JAŚNIEJSZE NIŻ 200 MILIONÓW SŁOŃC • GWIAZDA SCHODZI ZE SCENY

Ta ostatnia historia rozpoczyna się w roku 1944. Szczytowym punktem jej jest poznanie, że nie byłoby nas, że cała nasza ogromna Galaktyka, Droga Mleczna ze swą setką miliardów słońc, byłaby pozostała po dziś dzień nieożywioną, martwą wyspą we Wszechświecie, gdyby nie miała owej już obszernie przez nas opisanej spiralnej budowy.

Prócz kilku innych typów galaktyk astronomowie od dawna już znają układy gwiazdowe o kształcie soczewki, tak zwane mgławice eliptyczne, podobne, praktycznie biorąc, do naszej Drogi Mlecznej i wielu innych mgławic spiralnych pod względem liczby gwiazd, rozmieszczenia przestrzennego i wielu innych właściwości, z jednym ważkim wyjątkiem: owe "eliptyczne" mgławice wywodzą swoją nazwę stąd, że nie mają ramion spiralnych. Są wszelkie podstawy do przypuszczenia, że na ich olbrzymich przestrzeniach nie ma życia: że reprezentują one układy, w których rozwój kosmiczny zatrzymał się na takim stadium, w jakim z pewnej określonej przyczyny jeszcze nie zacząć istnieć ewolucja biologiczna. Aby jednak dobrze zrozumieć owe powiązania, musimy kolejno zdać relację o przebiegu badań przeprowadzonych nad nimi. W roku 1944 amerykański astronom niemieckiego pochodzenia Walter Baade opublikował naukową rozprawę o "populacjach gwiazdowych". Baade w słynnym obserwatorium astronomicznym Mt Wilson zajmował się przez wiele lat badaniami linii w widmach gwiazd innych dróg mlecznych. W trakcie tej pracy odkrył, że we wszystkich przez niego badanych mgławicach spiralnych występowały prawdopodobnie dwie różne <fd-miany gwiazd, które nazwał "populacjami" gwiazdowymi, jak gdyby "rasami gwiazd".

Jedna z tych ras (Baade nazwał ją dość dowolnie "populacją I") składa się ze stosunkowo młodych, bardzo gorących gwiazd, lśniących odpowiednio do swej wysokiej temperatury światłem niebieskawobiałym. Wiek ich wynosi "tylko" kilka milionów, najwyżej około 100 milionów lat. Są one skoncentrowane głównie w obrębie spiralnych ramion dalekich dróg mlecznych.

Drugi typ gwiazd (to znaczy gwiazdy stanowiące populację gwiazdową II) wykazują natomiast niemal wręcz przeciwne właściwości: są mniej gorące, barwa ich jest bardziej czerwonawa, a wiek wynosi kilka miliardów lat. Baade znalazł ten typ gwiazd przede wszystkim pomiędzy jasnymi ramionami spiralnymi, dość równomiernie rozmieszczony w ciemniejszych partiach analizowanych przez siebie układów gwiazdowych.

Owe dwa typy różnią się między sobą wyraźnie jeszcze pod jednym względem. Jak wykazało dokładne przebadanie linii widmowych, różny jest także chemiczny skład obu odmian gwiazd. Młode, gorące gwiazdy zawierają pewien odsetek cięższych pierwiastków, w tym także metali, podczas gdy słońca przynależne do populacji II są, jak się zdaje, praktycznie złożone wyłącznie ze zdegenerowanego wodoru.

Astronomowie ciągle poszukują przyczyn kryjących się za tymi odkrytymi przez Baadego różnicami. Daleko dziś jeszcze do rozwiązania wszystkich problemów, jakie w miarę upływu czasu wyłoniły się z tego poważnego odkrycia roku 1944. Ale to, co już zostało wyjaśnione, otworzyło nam oczy na pewną właściwość Kosmosu, o jakiej dotąd nie mieliśmy pojęcia: gwiazdy, które widzimy na niebie, nie tylko są w różnym wieku i znajdują się w różnych od nas odległościach, ale należą do różnych następujących po sobie pokoleń gwiazdowych.

Droga do tego poznania była długa. Pierwsze pytanie, jakie naukowcy sobie postawili, było dociekaniem, dlaczego wszystkie młode gwiazdy są tak widocznie skoncentrowane w ramionach mgławicy spiralnej. Po dalszych studiach stwierdzono, że dzieje się tak z tego samego powodu, dla którego wszystkie nowo narodzone dzieci skoncentrowane są przeważnie w klinikach: jest to miejsce, gdzie się rodzą. Spiralne ramiona galaktyki są owym rejonem, w którym szczególnie często powstają nowe gwiazdy, a to dlatego, że narodziny gwiazd odbywają się wskutek wzrastającego nagromadzenia materii międzygwiazdowej i że ten właśnie pramateriał najobficiej występuje w ramionach spiralnych.

Dzięki tej hipotezie bardziej zrozumiałe wydaje się także pewne zjawisko, które długo stanowiło zagadkę dla astronomów, a mianowicie zadziwiająca stabilność spiralnej postaci galaktyki. Owe gigantyczne twory obracają się wokół własnej osi. Ale nie wykonują tego ruchu tak jak sztywne koło wozu, lecz (jak się zresztą zgodnie z zasadami mechaniki należało spodziewać po materialnym tworze takich rozmiarów) z szybkością różną dla każdej poszczególnej części składowej danej galaktyki, w zależności od jej odległości od wspólnego punktu środkowego. Podczas gdy w naszej Drodze Mlecznej słońce położone na zewnętrznym krańcu pokonuje przy takim obrocie w każdej sekundzie jakieś 300 kilometrów, prędkość naszego własnego Słońca znajdującego się odpowiednio bliżej centrum obrotu, wynosi tylko mniej więcej 260 kilometrów na sekundę. Niemniej jednak słońca położone na zewnętrznym krańcu, na "brzegu" naszej Drogi Mlecznej potrzebują 500 milionów lat na jeden jedyny obieg wokół środkowego punktu Drogi Mlecznej, a nasze Słońce tylko mniej więcej połowę tego czasu, gdyż droga jego jest odpowiednio krótsza.

Gdy astronomowie zaczęli się przy swoich obliczeniach posługiwać różnymi prędkościami rozmaitych odcinków mgławicy spiralnej, bardzo szybko doszli do przekonania, że ramiona spiralne już po dwóch pełnych obrotach musiały się właściwie owinąć wokół jądra całej olbrzymiej tarczy. W takim razie najstarsze mgławice spiralne od powstania Wszechświata musiały się obrócić wokół własnej osi co najmniej dwadzieścia razy. A pomimo to zachowały one jeszcze po dziś dzień ów charakterystyczny kształt, który wyznaczył im nazwę. Jak można to wytłumaczyć, skoro jak wykazują obliczenia, z punktu widzenia mechaniki jest to niemożliwe?

Ten przez długi czas nie rozwiązany problem obecnie większość astronomów uważa za rozstrzygnięty przez udowodnienie obecności potężnych wewnątrzgalaktycznych pól magnetycznych. Dzięki nowoczesnej technice obserwacyjnej stwierdzono zarówno w naszej własnej Drodze Mlecznej, jak w spiralnych mgławicach położonych daleko we Wszechświecie poza jej granicami obecność pól magnetycznych, zdających się powstawać w sposób dotychczas jeszcze nie wyjaśniony w środkowym punkcie mgławicy i rozciągać stamtąd aż do zewnętrznych granic całego soczewkowatego układu. Linie sił owych pól biegną więc od środka na zewnątrz niby szprychy koła. Ze względu jednak na ruch rotacyjny układu, do którego należą, nie biegną one w linii prostej, lecz w wyniku obrotu zbaczają półkoliście z drogi od centrum ku zewnętrznemu krańcowi i wyginają się. Dyskusja nad tym, jak się to w szczegółach odbywa, jest jeszcze daleka od zakończenia. Według wszelkiego jednak prawdopodobieństwa z przyczyn opisanych te magnetyczne linie sił, przebiegające łukiem od centrum jakiejś drogi mlecznej na zewnątrz, tworzą niejako "kręgosłup" ramion spiralnych.

Teoria ta wyjaśnia w sposób zadowalający stabilność olbrzymich kół obracających się wokół siebie we Wszechświecie od miliardów lat. Podstawą owej stabilności nie jest więc twór mechaniczny, który dawno już musiałby się zdeformować, lecz spiralny przebieg linii pola sił niematerialnych, bo magnetycznych, które dowolnie długo mogą brać udział w potężnym obiegu. Oczywiście samych linii tych pól magnetycznych obserwować nie można, są one niewidoczne. Ale większa część zawartego w takim układzie gazowego wodoru jest zjonizowana, to znaczy elektrycznie naładowana. Tym samym atomy wodoru poddane są wpływom pól magnetycznych. A wynikiem tego z kolej jest fakt, że wodór zaczyna dostosowywać się do spiralnego przebiegu pola magnetycznego i że koncentruje się wzdłuż linii tych pól.

W takim stadium powstawania ciągle jeszcze nie ma widocznych ramion spiralnych, gdyż gazowy wodór jest także niewidoczny. Jednakże koncentracja potężnych mas gazu danego układu, następująca pod wpływem sił pól magnetycznych, nie pozostaje bez skutków. Przede wszystkim w rejonach tych, o i tak już stosunkowo znacznej koncentracji gazu, tworzą się teraz lokalne nagromadzenia, które zrazu niezauważalnie wolno, potem coraz prędzej zaczynają się kurczyć pod wpływem własnych sił przyciągania. Innymi słowy, tworzą się tu więc w skali całego układu korzystne warunki do powstania owych "praobłoków", będących zarodkiem gwiazdy stałej, nowego słońca, jak to już opisywaliśmy szczegółowo w związku z historią początków naszego Słońca. Te nowe gwiazdy, tak niesamowicie gorące, powodują jasne świecenie gazowego wodoru w swoim otoczeniu. Spiralna budowa układu stała się więc wreszcie widoczna.

W rzeczywistości mgławica taka najwyraźniej nie dlatego wygląda jak spirala, że składające się na nią gwiazdy z jakichś tajemniczych przyczyn układają się w formie spiral. Wspomniane przez nas obliczenia dowiodły już, że wrażenie takie, narzucające się zrazu z powodu zewnętrznego wyglądu mgławicy, nie może pokrywać się z rzeczywistością; obliczenia wykazały przecież niemożliwość stabilności takiego mechanicznego tworu. Od niedawna astronomowie sądzą, że istnieją wszelkie podstawy do przyjęcia tezy, że prawdopodobnie także w mgławicy spiralnej wszystkie gwiazdy są mniej lub bardziej równomiernie rozdzielone w całym układzie. Charakterystyczny wygląd powstaje tylko stąd, że najmłodsze i najjaśniejsze gwiazdy mgławicy z przyczyn zrozumiałych koncentrują się tam, gdzie najobficiej występuje materia, z której powstają.

Zgodnie z tym, co nam dzisiaj wiadomo, zagęszczenie gwiazd w partiach ciemniejszych między ramionami spiralnymi jakiejś drogi mlecznej, nie jest mniejsze, a może nawet i równie wielkie. Należy bowiem w tym wypadku pamiętać o zdumiewającym odkryciu, .że nie tylko światło znajdujących się tutaj starszych gwiazd świeci mniej jasno, ale że występuje tam najwidoczniej niemała nawet liczba tak zwanych "gwiazd neutronowych". A do licznych niezwykłych cech tego jeszcze niedawno całkowicie nie znanego typu gwiazd należy to, że gwiazda neutronowa jest niewidoczna. Do tych dziwacznych ciał niebieskich jeszcze powrócimy.

Nowa wiedza o wewnętrznej budowie dróg mlecznych wyjaśnia nie tylko odkrycie Baadego o zagęszczaniu młodych gwiazd w ramionach spiralnych, ale także natychmiast nasuwa wniosek, że owe młode gwiazdy wcale nie pozostają w nich na przeciąg całego swego żywota. Młode gwiazdy są bowiem tak masywne, że porządkująca siła galaktycznych pól magnetycznych oczywiście już na nie oddziaływać nie może, tak jak oddziałuje na drobno rozprzestrzeniony i zjonizowany wodór. W czasie powolnej rotacji gigantycznego koła galaktycznego – jeden obrót w ciągu 500 milionów lat – zostają one więc, jak nam wolno mniemać, z wolna wypędzane z zasięgu ramion, gdzie w tym samym czasie miejsce ich zajmują nowo powstałe gwiazdy.

Tym samym odpowiedziano jednak dopiero na jedno z pytań nasuniętych przez odkrycie z 1944 roku. (Zamiast "odpowiedziano" należałoby może ostrożniej powiedzieć "zbliżono się do zrozumienia", gdyż w tej nowej dziedzinie wszystko jest jeszcze płynne i po większej części hipotetyczne.) Drugie ważne pytanie powstaje w związku ze zróżnicowaniem składu chemicznego gwiazd obu populacji. Jak to może być, że stare gwiazdy składają się z nieomal czystego wodoru, wyłącznie z tej substancji, z której powstały na początku swego istnienia, podczas gdy młode gwiazdy zawierają liczne inne cięższe pierwiastki, to znaczy materię, jakiej w ogóle nie było w czasie, gdy wodorowy praobłok przed niewyobrażalnie dawnymi czasy zaczął się kurczyć? Skąd się właściwie wzięły te inne pierwiastki?

Pierwszego kroku w kierunku odpowiedzi dokonaliśmy już przy badaniach nad Słońcem. Niewiele się zastanawiając, wspomnieliśmy wówczas mimochodem, że jako produkt końcowy procesu syntezy jąder atomowych w centrum Słońca powstaje hel. Ów hel, jak mówiliśmy, jest niejako "popiołem", na który zostaje spalony atomowo wodór w aktywnym jądrze Słońca. Tym samym powstał już naturalnie nowy pierwiastek, drugi z kolei w układzie okresowym. W rozdziale o Słońcu, w którym interesowaliśmy się tylko produkowaniem energii przez naszą gwiazdę centralną, nie wnikaliśmy głębiej w tę sprawę. Teraz gdy zajmujemy się pochodzeniem pierwiastków, musimy ten urwany wątek podjąć od nowa.

Dzisiaj właściwie jest niemal pewne, iż znane dziewięćdziesiąt dwa pierwiastki, z których zbudowany jest nasz świat, istnieją dlatego, że gwiazdy również przechodzą pewien rozwój i mają swoją regularną biografię przebiegającą według określonych prawideł. Skoro tylko jakaś gwiazda zużyje istniejący w jej wnętrzu wodór przez przemienienie go w hel, równowaga pomiędzy ciśnieniem promieniowania a wewnętrznym przyciąganiem, która ją dotąd stabilizowała, załamuje się. W ciągu trwania długiej fazy końcowej wszystko jeszcze idzie dobrze. Gdy w środku gwiazdy cały wodór został już przemieniony w hel, strefa palenia się wodoru wywędrowuje powoli na zewnątrz w kształcie otoczki. Prędzej czy później osiąga ona naturalnie przy tym nieuchronnie rejon gwiazdy tak bliski jej powierzchni, że ciśnienie leżących nad nim warstw nie wystarcza już do dalszego podtrzymywania procesów atomowych. Atomowy ogień gaśnie.

Tym samym zanika ciśnienie promieniowania, które do tej pory zapobiegało nieustannemu dalszemu kurczeniu się ogromnej i wciąż jeszcze gazowej masy gwiazdy. Kontrakcja rozpoczyna się więc od nowa, a ciśnienia i temperatury w centrum gwiazdy ponownie rosną. Wzrastają one daleko ponad owe 200 miliardów ton i 15 milionów stopni Celsjusza, w których zaczyna spalać się wodór, bo przecież wodoru, który mógłby się palić, już nie ma. Natomiast synteza jąder helu rozpoczyna się dopiero przy o wiele wyższych wartościach.

Ponieważ nie istnieją już żadne oddziałujące na zewnątrz siły, mogące w tym stadium równoważyć kontrakcję gwiazdy uwarunkowaną grawitacją – w toku dalszego kurczenia się zostaje wreszcie rzeczywiście osiągnięta w jądrze krytyczna temperatura ponad 50 milionów stopni, przy której skoncentrowany tu obecnie hel zaczyna się "palić". Zaczynające się ponownie procesy jądrowe hamują jednocześnie kontrakcję i gwiazda przejściowo staje się ponownie stabilna. W fazie tej hel "spala" się w węgiel. Ponadto – okrężną drogą przez beryl, który się zaraz potem rozpada – powstaje tlen.

Prędzej czy później także hel, tworzący w tym stadium jądro gwiazdy, ulega spaleniu i podobny proces jak opisany przed chwilą powtarza się: kontrakcja rozpoczyna się znowu, wytwarza temperatury dochodzące wreszcie do ponad 100 milionów stopni, dość wysokie na to, aby teraz zespalać atomy węgla w cięższe pierwiastki. Powstaje przy tym neon i sód, a także – znowu okrężną drogą w wyniku skomplikowanego łańcucha reakcji, w którego toku najpierw wytwarzane są jądra helu odgrywające rolę jak gdyby kamieni budulcowych – magnez, aluminium, siarka i wapń.

Z tą chwilą procesy przebiegające w centrum gwiazdy, rozgrzanym tymczasem do temperatury ponad 500 milionów stopni, tak się komplikują, że nie sposób ich tutaj obrazowo przedstawić. Reakcje jądrowe stały się już tak intensywne, że powstałe do tego momentu pierwiastki wciąż od nowa rozpadają się i znowu powstają. Gwiazda dawno już opuściła ramią spiralne, w którym ongiś powstała i obecnie reprezentuje w ciemniejszych częściach galaktyki typ gwiazdy, który astronomowie zwą "białym karłem". Pomimo nadzwyczaj wysokiej temperatury, pozwalającej jej ukazywać się obserwatorowi w prawie białym świetle, siła jej świecenia jest stosunkowo niewielka, gdyż wielokrotne i następujące po sobie fazy kontrakcji spowodowały tymczasem skurczenie się gwiazdy do skromnego formatu większej planety, na przykład Jowisza.

W objętości takiej kuli, liczącej, może jeszcze jakieś 100 000 kilometrów średnicy, skoncentrowana jest łączna masa całego słońca; na początku jego istnienia w charakterze gwiazdy, masa ta – w czasie gdy w jego wnętrzu zaczęły się po raz pierwszy reakcje jądrowe – była co najmniej dziesięciokrotnie większa. Zgodnie z tym jądro białego karła składa się z materii o zwiększonej gęstości, tak zwanej materii zwyrodniałej. Gdybyśmy chcieli położyć na powierzchni ziemskiej kawałek materii wielkości pudełka zapałek wzięty z jądra takiej gwiazdy karła – przebiłby on natychmiast całą skorupę ziemską, opadłby dalej stamtąd bez zahamowań w głąb wnętrza Ziemi i zatrzymał się dopiero w środkowym punkcie naszego globu. Jeden tylko centymetr sześcienny owej substancji waży bowiem wiele ton.

O tym, jaki będzie ciąg dalszy – decyduje jedynie całkowita masa gwiazdy. Wydaje się, że granica krytyczna występuje przy 1,44 masy słonecznej. Gwiazda o ciężarze poniżej tej wielkości – a więc na przykład także nasze Słońce – z chwilą osiągnięcia stadium białego karła po prostu z wolna ostyga. Wprawdzie koncentracja jej jeszcze się nieco zwiększa w okresie, gdy zapas węgla w jej środku jest spalony, ale już bez wyzwalania nowych procesów jądrowych.

Otóż ten punkt końcowy ewolucji gwiazdy jeszcze przed paru laty przez astronomów uważany za "normalny", obecnie – w świetle wiedzy o rozwoju całości Wszechświata – w żadnym razie już za "normalny" uchodzić nie może. W toku opisanych faz rozwojowych, wraz z ich zmieniającymi się okresami kontrakcji i następującymi po nich procesami jądrowymi – od wodoru, jedynego materiału wyjściowego powstania gwiazdy doprowadza się najwyżej tylko do pierwiastka niklu. A jest to wszak zaledwie czwarta część okresowego układu wszystkich pierwiastków. Przy tym nawet wśród tej części brakuje jeszcze pewnych pierwiastków, jak na przykład litu i berylu, które nie mogą powstać w ciągu opisanych dotąd etapów ewolucyjnych, w każdym razie nie w formie trwałej.

Na pewno nie może nas zadowolić to, że wszystkie pierwiastki wytworzone we wnętrzu gwiazdy na tej "normalnej" drodze ewolucji pozostają uwięzione w centrum gwiazdy. Jakiemuż celowi miałyby służyć owe pierwiastki w tak skomplikowany sposób zespalane we wnętrzu jakiegoś słońca, gdyby miały pozostać na zawsze nieosiągalnie zagrzebane w jądrze powoli wypalającego się i ostygającego białego karła? W takim świetle koniec w postaci białego karła byłby raczej wszystkim innym niż "normalnym" zakończeniem całej dotychczasowej tak kosztownej ewolucji, byłby raczej ślepą uliczką. Pierwiastki powstałe w centrum Słońca nie są poniekąd dopuszczane do dalszego rozwoju. Tymczasem nas interesuje właśnie pytanie, skąd się bierze materia, z jakiej kiedyś powstała nasza Ziemia i inne planety: owe dziewięćdziesiąt dwa pierwiastki, które w najrozmaitszych kombinacjach tworzą cały nasz świat, a tym samym także materię, z jakiej się składamy.

Odpowiedź na to pytanie znalazła się wówczas, gdy hinduski astronom Chandrasekhar obliczył, jakie skutki muszą nastąpić w przypadku, gdy masa białego karła jest większa od masy naszego Słońca o więcej aniżeli 1,44 rażą. Procesy, jakie się dokonują, skoro tylko masa jakiejś gwiazdy przekroczy ową złowieszczą, odkrytą przez Hindusa granicę, zakrawają wręcz na fantastykę. Tymczasem dzisiaj nie jest to już tylko czysta teoria. Obliczenia hinduskiego astronoma wykazały, że masa takiej gwiazdy jest dostatecznie duża, żeby jej własne wewnętrzne przyciąganie wystarczyło na zniszczenie atomowej struktury materii, z jakiej się składa. Innymi słowy, uwarunkowane grawitacją kurczenie się takiej gwiazdy posuwa się coraz dalej, daleko poza stadium białego karła.

Osiągnięty zostaje przy tym wreszcie punkt, w którym załamują się nie tylko powłoki elektronowe wszystkich atomów – następuje to już we wnętrzu białego karła – ale nawet zbudowany z cząstek elementarnych szkielet samych jąder atomowych. Jest to chwila tak zwanego kolapsu grawitacyjnego: w ciągu nie więcej niż jednej sekundy cała gwiazda o wciąż jeszcze pokaźnym rozmiarze planety zapada się do objętości o średnicy już tylko 10 czy 20 kilometrów. Przy takiej "implozji" materii gwiazdowej powstają temperatury o wysokości ponad 3 miliardów stopni. Przypomnijmy sobie: już owe 15 milionów stopni w centrum naszego Słońca było wielkością prawie niewyobrażalną. Przy dwieściekroć wyższej temperaturze powstającej przy kolapsie grawitacyjnym białego karła mniej więcej jedna dziesiąta łącznej masy zapadającej się gwiazdy zostaje zniszczona w potężnej atomowej błyskawicy eksplozyjnej i wyrzucona na wszystkie strony we Wszechświat z prędkością osiągającą 10000 kilometrów na sekundę.

Taki jest więc mechanizm powodujący eksplozję gwiazdy stałej, a tym samym prowadzący do rozbłyśnięcia pozornie zupełnie nowej gwiazdy, "supernowej", która potrafi przez kilka tygodni błyszczeć z jasnością 200 milionów słońc. W jednym z poprzednich rozdziałów była już mowa o doraźnym objawianiu się takiej supernowej w naszej własnej, jak również w innych drogach mlecznych. Od kilku lat wiemy też, w jaki sposób dochodzi do tego rodzaju katastrofy gwiazdowej: właśnie przez kolaps grawitacyjny białego karła, którego masa przekroczyła krytyczną granicę wyliczoną przez Chandrasekhara.

Wszystkie te fazy rozwoju gwiazdy znaliśmy zrazu tylko na podstawie obliczeń przeprowadzonych przy użyciu komputerów na tak zwanych modelach gwiazdowych. Tymczasem jednak obserwacje dokonane ostatnio teleskopami rakietowymi reagującymi na promienie Roentgena dowodzą, że uzyskane na modelach wyniki nie są tylko rachunkowymi ewentualnościami i że szczególnie naszkicowany tutaj przez nas obraz "implozji" gwiazdy zapadającej się pod ciężarem własnej nadmiernie zgęszczonej materii jest opisem procesów naprawdę rozgrywających się w Kosmosie.

To co pozostaje po katastrofie eksplozji supernowej, jest gwiazdą, której masa dorównuje mimo wszystko jeszcze masie na przykład naszego Słońca, jednakże ściśniętą do objętości kuli o średnicy już tylko 10 do 20 kilometrów. Materia takiej gwiazdy składa się już tylko z gęsto zbitych neutronów, stąd też cały twór określany jest mianem "gwiazdy neutronowej". W tym stadium jeden tylko centymetr sześcienny jej materii waży kilka milionów ton.

Gwiazda złożona z materii o tak nienormalnej gęstości musi niewątpliwie odznaczać się jakimiś "dziwnymi" cechami. Obliczenia komputerowe założenie to potwierdzają. Może najdziwniejsze z wszystkiego jest stwierdzenie, że gwiazda neutronowa jest niewidzialna. Nie chodzi przy tym o to, że pomimo swego nieprawdopodobnego żaru kilku miliardów stopni – nie jest już widoczna ze stosunkowo – oczywiście w rozumieniu rozmiarów astronomicznych – niedużej odległości, dlatego że wielkość jej nie przekracza wymiarów średniego planetoidu. Jak donoszą komputery – gwiazda neutronowa jest prawdopodobnie niewidzialna w najbardziej dosłownym znaczeniu: siła przyciągania masy słonecznej zbitej w tak maleńkiej stosunkowo przestrzeni jest tak niesłychanie wielka, że nawet fotony światła nie mogą już opuścić pola grawitacji takiego ciała niebieskiego.

Jak to sformułował angielski astronom Pred Hoyle – gwiazda neutronowa w pewnym stopniu wyłączyła się z naszego Wszechświata wskutek własnej potężnej grawitacji. Jej istnienie objawia się już tylko w postaci dwóch właściwości. Pierwszą jest naturalnie pochodząca od niej i sięgająca odpowiednio daleko w przestrzeń siła przyciągania. Można by nawet pomedytować nad tym, że niewidzialne gwiazdy, których przecież musi być niemało, kiedyś w dalekiej przyszłości, gdyby miało dojść do międzygwiazdowego lotu kosmicznego, mogłyby odgrywać rolę podobną do tej, jaką w dawnych czasach, gdy człowiek zaczynał badać powierzchnię własnej planety, odgrywały niewidoczne rafy podwodne zagrażające podróżnikowi po nie znanych podówczas wodach. Niewidzialna gwiazda, której sile przyciągania nie może ujść żaden pojazd kosmiczny zabłąkany w jej bliskości, stanowiłaby istotnie dość niesamowitą pułapkę kosmiczną.

Z perspektywy Ziemi nie możemy oczywiście rozpoznać gwiazdy neutronowej po jej sile przyciągania. Ale komputery zdradziły nam drugą jeszcze właściwość, jaką odznaczają się te dziwaczne ciała niebieskie: emitują one prawdopodobnie silne promieniowanie rentgenowskie. Promienie Roentgena bywają wprawdzie całkowicie pochłaniane przez atmosferę' ziemską, a zatem nie można ich rejestrować w żadnym ziemskim obserwatorium. Jednakże amerykańskiemu uczonemu Friedmanowi udało się wysłać z rakietą ponad atmosferę ziemską na kilka minut tak zwany teleskop rentgenowski. Dzięki tej metodzie zdołał on rzeczywiście dowieść istnienia w Kosmosie kilku źródeł promieni Roentgena (praktycznie biorąc w formie punktów), z których jedno znajdowało się akurat w środku tak zwanej mgławicy Krab, która jak już szczegółowo wyjaśnialiśmy uprzednio, nie jest niczym innym jak obłokiem po eksplozji supernowej.

Stanowi to oczywiście bardzo silny argument na to, że gwiazdy neutronowe istnieją nie tylko w fantazji elektronowych maszyn matematycznych (komputerów), ale i w realiach Wszechświata. W związku z tym nie ma żadnego powodu, abyśmy mieli wątpić w realność tego, co mówią nam komputery o dalszych losach takiej gwiazdy, aczkolwiek udzielanych nam przez nie odpowiedzi na pytanie o to nie potrafimy jeszcze naprawdę zrozumieć przy obecnym stanie naszej wiedzy.

Komputery meldują, że i stadium gwiazdy neutronowej jeszcze nie zawsze jest końcem biografii gwiazdy. W nienormalnych warunkach panujących we wnętrzu gwiazdowej kuli o średnicy już tylko 10 kilometrów powstają w wyniku procesów, w których jeszcze nie potrafimy się rozeznać, nowe stosunkowo ciężkie cząstki elementarne. W każdym razie po krótkiej przerwie ponownie dochodzi do kontrakcji w tej wręcz niewyobrażalnie zgęszczonej kuli i wówczas nie ma już żadnego zahamowania: gwiazda neutronowa kurczy się do punktu matematycznego, do całkowitego abstraktu.

Niechaj pozostanie nie rozstrzygnięte, jak rozumieć należy tę ostatnią informację. Pewne jest, że nie ma już żadnej siły mogącej przeciwdziałać owej samokontrakcji doprowadzonej do ostatecznych granic rachunkowych możliwości. Gwiazda – która w toku eksplozji jako supernowa oddała wolnemu Wszechświatowi istotną część powstałych w jej wnętrzu pierwiastków – schodzi ze sceny; tak w każdym razie donoszą komputery. Najwidoczniej znika ona teraz rzeczywiście w jakiś niezrozumiały sposób ze Wszechświata.

My natomiast otrzymaliśmy odpowiedź również na nasze pytanie wyjściowe, a mianowicie, w jaki sposób pierwiastki wytworzone w centrum gwiazdy z gazowego wodoru, owego pramateriału stworzenia, wydobywają się ponownie z wnętrza jakiegoś słońca i służyć mogą dalszemu rozwojowi kosmicznemu. Katastrofa eksplozji supernowej, a więc początek zmierzchu gwiazdy, która już odegrała swoją rolę, jest zarazem pierwszą fazą narodzin gwiazdy przyszłego pokolenia. A powstałe na tej drodze drugie pokolenie gwiazdowe wcale nie jest po prostu powtórzeniem tego, co już istniało w poprzedniej generacji.

Gwiazdy bowiem drugiego pokolenia nie powstają już z czystego wodoru, lecz z obłoków międzygwiazdowej materii, zawierającej już owe inne, cięższe pierwiastki powstałe w centrum pragwiazd i oddane pustej przestrzeni kosmicznej w błyskawicowej eksplozji supernowej stanowiącej ich zagładę. Obłok mgławicy Krab (ilustracja 6) jest nie tylko pozostałością po upadku gwiazdy, jest jednocześnie materiałem nowego początku.

Cała ta nowa wiedza i poznanie wywodzi się bezpośrednio bądź też pośrednio z odkrycia opublikowanego w roku 1944 przez Baadego. Tymczasem •wiemy już, że wśród gwiazd na pewno istnieją nie tylko populacje I i II. Zgodnie z tym, czego dowiedzieliśmy się od tego czasu, proces powstawania pierwiastków rozgrywał się przez szereg następujących po sobie pokoleń gwiazdowych, z których jedno zawsze powstawało z materii przekazanej mu przez pokolenie poprzednie. W toku owej kosmicznej przemiany pokoleń cała materia występująca w mgławicach spiralnych Kosmosu wciąż od nowa zgęszczała się w gwiazdy, a potem ponownie oddawana była wolnemu Wszechświatowi. Stopniowo powstawały przy tym i pozostałe pierwiastki okresowego układu aż po najcięższy, to jest uran.

Jak decydujące dla tego procesu znaczenie ma wywołana przez magnetyczne pola sił lokalna koncentracja wodoru w ramionach spiralnych układów gwiazdowych – wykazuje przykład wymienionych uprzednio mgławic eliptycznych. Z przyczyn do tej pory nam nie znanych nie mają one struktury spiralnej. Tym samym nie mają więc owych ramion wodorowych, stanowiących najwidoczniej decydujące komórki rozrodcze powstania nowych gwiazd. Prawdopodobnie to jest przyczyna, dla której opisany tu proces rozwojowy w ich przypadku nie został uruchomiony: w eliptycznych mgławicach znajdują się wyłącznie gwiazdy przestarzałe, składające się nieomal tylko z czystego wodoru, bez innych cięższych pierwiastków w ilościach dających się stwierdzić spektroskopowe.

Wskutek tego brak jest w mgławicach eliptycznych tych wszystkich warunków, które w naszym Układzie, a także we wszystkich innych mgławicach spiralnych umożliwiły dalszy rozwój, doprowadzający do powstania planet z materii o różnorodnym składzie, a na planetach tych – gleby, powietrza i wody. To zaś z kolei było warunkiem kolejnego kroku w rozwoju: powstania organicznych cząsteczek oraz początku ewolucji, przebiegającej zrazu na poziomie chemicznym, a następnie posłusznej prawidłom biologicznym.

Także eliptyczny układ gwiazdowy posiada 100 miliardów słońc. Jego rozmiar nie jest mniejszy aniżeli naszej Drogi Mlecznej, jego historia sięga równie daleko w przeszłość Kosmosu. Ale w galaktykach eliptycznych braknie życia. W ciągu całych swoich długich dziejów po dzień dzisiejszy nie zdołały one nawet wyprodukować owych dziewięćdziesięciu dwóch pierwiastków, kamieni budulcowych naszego świata.

Cała materia naszego otoczenia, substancje, z jakich złożona jest Ziemia, rosnące na niej rośliny, żyjące na niej zwierzęta, materia, z jakiej sami się składamy, każdy atom tej materii – powstały przed niewyobrażalnie dawnymi czasy w rozżarzonym centrum jakiegoś słońca, należącego do pokolenia gwiazdowego, które od dawna przeminęło. Nic z tego, co dzisiaj tworzy nasz codzienny świat, nie byłoby powstało bez owych potężnych kosmicznych procesów.

Cała Droga Mleczna ze swymi 100 miliardami słońc była potrzebna, aby narodziło się to, co nas otacza każdego dnia.