Stele și galaxii

Stelele se nasc în nebuloase — nori imenși de gaz (mai ales hidrogen) și praf interstelar. Sub acțiunea gravitației, regiuni mai dense din nor se contractă, iar temperatura și presiunea din centru cresc. Când temperatura centrală atinge câteva milioane de kelvini, se aprind reacțiile de fuziune nucleară: hidrogenul se transformă în heliu, iar protosteaua devine o stea propriu-zisă.

O stea petrece cea mai mare parte a vieții în etapa numită secvența principală, în care există un echilibru între gravitația care tinde să o comprime și presiunea radiației care tinde să o dilate. Soarele se află acum în această etapă, la jumătatea vieții sale de circa 10 miliarde de ani. Masa stelei decide totul: stelele masive ard combustibilul rapid și trăiesc „doar” milioane de ani, pe când piticele roșii pot trăi sute de miliarde de ani.

Când hidrogenul din nucleu se epuizează, echilibrul se rupe: nucleul se contractă, straturile exterioare se dilată și se răcesc, iar steaua devine o gigantă roșie. Soarele va trece prin această etapă peste circa 5 miliarde de ani, înghițind probabil planetele Mercur și Venus.

Soarta finală depinde de masă. Stelele de masă mică și medie (precum Soarele) își expulzează straturile exterioare sub forma unei nebuloase planetare, iar nucleul rămas devine o pitică albă: un corp fierbinte, de mărimea Pământului, dar cu masă comparabilă cu a Soarelui, care se răcește lent miliarde de ani.

Stelele masive (de peste 8 mase solare) sfârșesc spectaculos: nucleul se prăbușește brusc, iar straturile exterioare sunt aruncate în spațiu într-o explozie de supernovă, care poate străluci, pentru scurt timp, cât o galaxie întreagă. Rămășița poate fi o stea neutronică — extrem de densă, cu diametru de doar 20 km — sau, dacă nucleul depășește circa 3 mase solare, o gaură neagră: un obiect cu gravitație atât de puternică încât nici lumina nu poate scăpa din el.

Constelațiile sunt grupări aparente de stele pe bolta cerească, în care oamenii au văzut din vechime figuri de animale, eroi sau obiecte. Stelele unei constelații nu sunt, de regulă, apropiate fizic între ele — ele doar par alăturate văzute de pe Pământ, aflându-se la distanțe foarte diferite. Uniunea Astronomică Internațională a împărțit oficial cerul în 88 de constelații.

Dintre constelațiile vizibile din România, cele mai cunoscute sunt Ursa Mare (cu asterismul „Carul Mare”), Ursa Mică (în care se află Steaua Polară, ce indică nordul), Cassiopeia (în formă de „W”), Orion (vizibilă iarna, cu cele trei stele ale „centurii”) și Lebăda. Steaua Polară a fost folosită secole de-a rândul pentru orientare, deoarece poziția ei pe cer rămâne aproape neschimbată.

O galaxie este un sistem uriaș de stele, gaz, praf și materie întunecată, ținut laolaltă de gravitație. Galaxia noastră, Calea Lactee, este o galaxie spirală barată cu un diametru de aproximativ 100 000 de ani-lumină, care conține între 100 și 400 de miliarde de stele. Soarele se află într-unul dintre brațele spirale, la circa 27 000 de ani-lumină de centrul galactic, unde se găsește o gaură neagră supermasivă numită Sagittarius A*.

Galaxiile au forme diverse: spirale (precum Calea Lactee și Andromeda), eliptice și neregulate. Universul observabil conține sute de miliarde de galaxii, grupate în roiuri și superroiuri. Galaxia Andromeda, aflată la circa 2,5 milioane de ani-lumină, este cea mai apropiată galaxie spirală mare și se apropie de Calea Lactee, cu care va fuziona peste câteva miliarde de ani.

Distanțele din Univers sunt atât de mari încât kilometrii devin nepractici. De aceea se folosește anul-lumină: distanța parcursă de lumină într-un an. Cum lumina se deplasează cu aproximativ 300 000 km/s, un an-lumină înseamnă circa 9 460 de miliarde de kilometri (aproximativ 9,46 × 10¹² km).

Cea mai apropiată stea de Soare, Proxima Centauri, se află la circa 4,2 ani-lumină. Asta înseamnă că lumina ei călătorește peste patru ani până la noi: privind cerul, vedem de fapt trecutul. Lumina galaxiei Andromeda a plecat spre noi acum 2,5 milioane de ani. În astronomie se mai folosesc unitatea astronomică (distanța Pământ–Soare, 150 de milioane de km) și parsecul (aproximativ 3,26 ani-lumină).

Teoria Big Bang descrie nașterea Universului acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, dintr-o stare extrem de densă și fierbinte, urmată de o expansiune continuă. Pe măsură ce Universul s-a extins și s-a răcit, s-au format particulele, apoi primii atomi (hidrogen și heliu), iar după sute de milioane de ani, primele stele și galaxii.

Două dovezi majore susțin teoria. Prima: expansiunea Universului, descoperită de Edwin Hubble în 1929 — galaxiile se îndepărtează unele de altele, iar cele mai îndepărtate se îndepărtează mai repede (deplasarea spre roșu a luminii lor). A doua: radiația cosmică de fond, descoperită în 1965, o „lumină fosilă” rămasă din Universul timpuriu, care umple uniform tot spațiul. Observațiile moderne arată că expansiunea Universului este în prezent accelerată, fenomen atribuit energiei întunecate.