Πώς σχηματίζεται ένα άστρο και ποια είναι η πορεία της ζωής του;

Η ζωή ενός αστέρα ξεκινά ως ένας πυκνός πυρήνας αερίου εντός ενός μοριακού νέφους (κατά κύριο λόγο υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα) που περιφέρεται στο διάστημα και καταρρέει με αργούς ρυθμούς από την ίδια του τη βαρύτητα. Με το πέρασμα εκατομμυρίων χρόνων, το νέφος αποκτά σφαιρική γεωμετρία, καθώς η βαρύτητα το τραβά συμμετρικά προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η βαθμιαία προσαύξηση ύλης προς το κέντρο μάζας του νέφους συμπιέζει το αέριο, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του, και όσο πιο μαζικό είναι το νέφος, τόσο μεγαλύτερη η θερμοκρασία στο κέντρο του.

Στο σημείο αυτό, το αντικείμενό μας χαρακτηρίζεται ως πρωτοαστέρας, και η εξέλιξή του σε πλήρη αστέρα εξαρτάται σχεδόν αποκλειστικά από μία παράμετρο: την αρχική μάζα του νέφους. Αν η μάζα είναι πολύ μικρή, το αντικείμενο θα παραμείνει σε αυτή την κατάσταση επ’ αόριστον, ως ένας αποτυχημένος αστέρας ή αέριος γίγαντας, όπως είναι και ο Δίας και ο Κρόνος του ηλιακού μας συστήματος. Όμως, αν η μάζα του νέφους είναι μεγαλύτερη από κάποια κρίσιμη τιμή, η συνεχής θέρμανση του πυρήνα θα ανεβάσει τις θερμοκρασίες αρκετά ώστε να ξεκινήσουν θερμοπυρηνική σύντηξη. Η δύναμη που ασκείται από τις πυρηνικές αυτές αντιδράσεις εξισορροπεί τις δυνάμεις βαρύτητας, με αποτέλεσμα να παύει η συστολή του αντικειμένου.

Πλέον, έχουμε επισήμως έναν αστέρα! Η αρχική φάση της ζωής ενός αστέρα ονομάζεται η φάση της “κύριας ακολουθίας”, όπου ο πυρήνας του αστεριού καταναλώνει αποκλειστικά υδρογόνο, παράγοντας ήλιο. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται μέχρι να τελειώσουν τα καύσιμα του αστεριού, με αποτέλεσμα να διακόπτεται η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και να συνεχίζεται η βαρυτική κατάρρευση. Ανάλογα με τη μάζα του αστέρα, αυτό μπορεί να οδηγήσει είτε στη μετάβαση του αστέρα σε επόμενη φάση της ζωής του (όπως είναι η φάση του ερυθρού γίγαντα) ή τον θάνατό του.

Στην πρώτη περίπτωση, ο αστέρας μπορεί να συνθέσει (και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει ως καύσιμο) όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα μέχρι τον σίδηρο και το νικέλιο. Στη δεύτερη περίπτωση, το αποτέλεσμα εξαρτάται ξανά από τη μάζα του αστεριού. Αν είναι αρκετά ελαφρύ, το άστρο θα αποβάλλει τα εξωτερικά στρώματά του δημιουργώντας ένα πλανητικό νεφέλωμα, και θα απομείνει ένας λευκός νάνος, δηλαδή ο εκφυλισμένος πυρήνας του αρχικού άστρου, χωρίς να συμβαίνουν άλλες πυρηνικές αντιδράσεις. Αν το άστρο είναι μεγαλύτερης μάζας, η συστολή του μπορεί να οδηγήσει σε μια βίαιη έκρηξη υπερκαινοφανούς. Το απομεινάρι μιας τέτοιας έκρηξης μπορεί να είναι είτε τίποτα απολύτως (δηλαδή ο αστέρας καταστράφηκε ολοσχερώς από την έκρηξή του), είτε ένας αστέρας νετρονίων, που πρόκειται για ένα αντικείμενο παρόμοιου μεγέθους με τη Γη αλλά με μάζα σαν του ήλιου που περιστρέφεται μέχρι και χιλιάδες φορές το δευτερόλεπτο γύρω από τον άξονά του, ή μια αστρική μαύρη τρύπα που καταβροχθίζει οτιδήποτε πέσει μέσα στον ορίζοντα γεγονότων του, ακόμα και το ίδιο το φως.