TESZERAKT SCI-FI KLUB

 

Miért sötét az égbolt éjszaka ?
1991 XI.14
Kozmológiai világképünk
1992 XI.6
(Unirea Líceum)
Kozmológiai világképünk *
1998 I.30

Valaki megkérdezett egyszer egy magas rangú papot, hogy mit csinált Isten mielőtt megteremtette volna a Világot. Az egyházi atyának válasza lényegre törő volt : a Poklot készítette azok számára akik ilyen kérdéseket tesznek.
Hát igen, valamikor nagyon is egyszerű volt a dolog, mindenki tudta, hogy az Úr a Világot K.e 4004 október 23-án, délután fél háromkor teremtette. Legalábbis így számolta ki egyik egyházi ember a Bibliai adatok alapján.
Kétségtelen az emberek már nagyon rég bámulják a csillagos eget, mint ahogy azt bizonyítják a jégkorszaki (több mint 20.000 éves) csontvésetek melyek a Hold fázisokat rögzítették. Vagy csak a „naptár módszer”-hez kellett ?
Az első komoly csillagászati megfigyelések a sumeroktól maradtak ránk, Babilonban felfedeztek egy kőtáblát amelyiken 5.000 évre előmenőleg ki voltak számítva a Nap és Hold fogyatkozások. Az eredmények mostanáig helyesnek bizonyultak. Mindez persze nem zárta ki, hogy sok évezreddel később a keletiek úgy gondolják, hogy a Föld egy lapos korong, mely 4 elefánt hátán fekszik, ezek pedig 4 hatalmas teknősbéka hátán állnak.
Anaximandrosz is laposnak gondolta a Földet mely körül különböző gömbök forogtak. Ezeken a gömbökön túl a tűz uralkodott, az amit mi Napnak, Holdnak vagy csillagoknak látunk az nem más mint nyílások a gömbökön, melyen keresztül láthatóvá válik a mögöttük levő tűz tenger.


Anaxiamandrosz világ modele

A modern csillagászat új története a görögökkel kezdődik. Az alexandriai Eratostene kiszámította a Föld átmérőjét, míg az abderai Democrit úgy feltételezte, hogy a Tejút sok egymásmellett levő csillag.
A knodoszi Eudoxus ahhoz, hogy megmagyarázza a Hold és akkor ismert öt bolygó mozgását a Föld körül felállít egy világmodellt, amelyben az égitestek bonyolult körökön mozogtak. Később ezt a modellt Aristotel, az ókor egyik legnagyobb gondolkodója, akinek világmodellje 55 körből állt. Aristotel nagyon sok bizonyítékot hozott annak érdekében, hogy igazolja a Föld gömbölyű mivoltát. Így például azt, hogy a Holdon megjelenő Föld sötét árnyéka kör alakú, vagy azt, hogy a tengeren felénk közeledő hajót nem egyből látjuk, hanem először az árbocát és csak azután szép lassan bontakozik ki a hajó. Megvolt viszont győződve arról, hogy a Föld mozdulatlan és a világmindenség közepén áll.
A niceai Hipparc volt az aki azt állította, hogy az a bolygó amelyik a leglassabban mozog van a legtávolabb. Így a bolygók sorrendje a következő lett : Föld, Hold, Merkúr, Vénusz, Nap, Mars, Jupiter, Szaturnusz és a csillagok.
Claudiu Ptolemeu tovább fejleszti Hipparc geocentrikus világmodelljét, és annyira pontossá teszi, hogy az fent maradt egészen Kopernikuszig, vagyis több mint 14 századot !

A modell magyarázatott kellet adjon a bolygók pályáján megfigyelt furcsaságokra mint például arra, hogy néha a bolygók visszafele haladtak pályájukon.

Ahhoz, hogy a megfigyelések egyezzenek az általuk elképzelt körpályákkal (az istenek csak tökéletest alkotnak, ezért a bolygók feltétlenül kör alakú pályán kellett mozogjanak), úgy okoskodtak, hogy azok a bolygók melyeket mi most „belső bolygóknak” hívunk (Merkúr, Vénusz), egy kör alakú pályán haladnak a Nap körül, a Nap viszont, szintén egy kör alakú pályán a Föld körül forog. Amikor úgy látjuk, hogy a bolygó visszafele halad pályáján, tulajdonképpen az L – R szakaszon mozog.
A „külső bolygók”, tehát azok amik a Föld után következnek, nem mozognak egyszerűen a Föld körül, hanem a kör alakú pályájukon levő csomópont körül. (epiciklus).
Ezeknek a bolygóknak az ilyen pálya szerkezete tulajdonképpen ekvivalens azzal a megoldással, hogy a Nap körül forog egy kör alakú pályán miközben a Nap maga is forog a Föld körül.
A lenti ábra besatírozott részét képzeljük el egy szilárd korongnak, mely középpontjába a Nap van. A korong középpontja viszont körmozgást végez a Föld körül. Így ugyanazt a pályát írja le a bolygó mint az előző, epiciklusos módszerrel.

Kopernikusz volt az, aki végül is rájött, és volt bátorsága kijelenteni, hogy a sok bonyolult körpálya felesleges, ha a Napot helyezzük a középpontba.

Miután a Földet sikerült kimozdítani a Világmindenség központjából, utána a dolgok viszonylag hamar mentek.
Johannes Kepler (1571-1630), felhasználva Tycho Brahe pontos megfigyeléseit, bebizonyítja, hogy a bolygók nem kör, vagy körök kombinációja, hanem ellipszis alakú pályán mozognak, és pályájuk azonos időben egyenlő teret fed, vagyis a mozgási sebességük gyorsabb, ha a Naphoz közelebb vannak és lassúbb, ha távolabb.
Kepler tesz viszont egy másik meghökkentő megfigyelést is ami mindmáig megmagyarázatlan maradt.
Kepler felvetette azt a kérdést, hogy az akkor ismeret hat bolygó száma és az öt szabályos euklideszi test száma között van-e valami kapcsolat. Amikor utána gondolt a dolgoknak, úgy tűnt, mintha valóban volna ilyen kapcsolat.
Csak a következő öt szabályos oldalú poliéder létezik : tetraéder (négy egyenlő háromszög oldallal), kocka, oktaéder (nyolc egyenlő háromszög oldallal), dodekaéder (tizenkét ötszögű oldallal), és ikozaéder (húsz egyenlő háromszög oldallal). Ezekre az jellemző, hogy beírhatók egy gömb belsejébe, melyet a szabályos poliéder csúcsai érintenek, de ugyanakkor beléjük is írható egy gömb, amely a test lapjait érinti.

HEXAÉDER
TETRAÉDER
DODEKAÉDER
OKTAÉDER
IKOSZAÉDER

Kepler azzal kezdte, hogy vett egy gömböt, melynek sugara megegyezett az akkori legtávolibbnak tartott Szaturnusz bolygó pályájának sugarával. Ebbe beírt egy kockát és meglepetten tapasztalta, hogy az ide beírható gömb sugara egyenlő a Jupiter bolygó Nap körüli pályájának sugarával. Hasonlóan járva el, következő sorrendet tapasztalta, amely a Naprendszerünk többi bolygójának pályáit eredményezte : tetraéder, dodekaéder, oktaéder, ikozaéder .
1781-ben viszont felfedezték az Uránuszt, majd 1846-ban a Neptunt és végül 1930-ban a Plútót. Mi lesz tehát Kepler geometrikus világmodelljével ? Érdekes de a rendszer megmarad !
A Szaturnusz és Uránusz közé beírható az ikozaéder, Uránusz és Neptun közé az oktaéder, majd Neptun és Plútó közé a dodekaéder.

Tovább lépve, kiderült, hogy még a bolygók holdjai is “hallgatnak” erre a szabályra.
A tudomány úgy tartja, hogy a bolygópályák sugara és az öt szabályos oldalú poliéder közti Kepler féle összefüggésnek nincsen reális alapja.
1772-ben fogalmazódott meg a Titus-Bode törvény, mely azt mondja, hogy ha a 0, 3, 6, 12, 24 stb. geometrikus progresszióban növekedő számsorhoz hozzáadunk 4-et és elosszuk 10-el, a bolygók Naptól való távolságát kapjuk eredményül, ahol a Nap-Föld távolság a mértékegység. Elvégezve a számításokat a következő döbbenetes táblázatott kapjuk:

Bolygó

Titus-Bode törvény

Reális távolság

Merkúr

0 + 4 = 4 / 10 = 0,4

0,39

Vénusz

3 + 4 = 7 / 10 = 0,7

0,72

Föld

6 + 4 = 10 / 10 = 1

1

Mars

12 + 4 = 16 / 10 = 1,6

1,52

Aszteroidák

24 + 4 = 28 /10 = 2,8

2,8

Jupiter

48 + 4 = 52 / 10 = 5,2

5,2

Szaturnusz

96 + 4 = 100 / 10 = 10

9,5

Uránusz

192 + 4 = 196 / 10 = 19,6

19,2

Neptunusz

384 + 4 = 388 / 10 =38,8

30,07

Plútó

768 + 4 = 772 / 10 = 77,2

39,52

Mint látható, mindegyik bolygó pályájának sugara, kb. kétszer akkora mint az előtte levő (Nap felé) bolygó pályájának sugara.
Galileo Galilei fordítja először az ég felé egyik távcsövét. Felfedezi így a Jupiter négy holdját, a Szaturnusz különleges kinézetét, a Vénusz fázisait, stb.
Isaac Newton lesz az aki felfedezi, hogy mi a világmindség mozgató rugója : a gravitáció !
A mai nézeteink szerint a Naprendszerünk így néz ki, egy milliárdszoros csökkentésbe :
A rendszer közepén van a 1,4 méteres gömb ami a Nap. Ettől 58 méterre kering egy 5 milliméteres gömböcske mely a Merkúrt képviseli. A Vénusz egy 13 milliméteres gömb mely 108 méterre van a Naptól, a Földünk pedig szinten egy 13 mm.-es gömb amelyik viszont 149 méterre van a Naptól. 228 méterre a Naptól van a Mars 7 milliméteres gömbje, 778 méterre, a naprendszerünk 144 milliméteres óriás bolygója, a Jupiter. A Szaturnusz 121 mm.-es és 1400 méterre kering a középső gömbünktől, utána 2900 méteres távolságra a 53 mm-es Uránusz, majd 4500 méterre a 50 milliméteres Neptun. A Plútó adatai még kétségesek.

Elemezve a bolygók pályáját megfigyelhetünk egy pár furcsaságot. Ilyen például az, hogy a Merkúr amíg fordul egyszer a tengelye körül, addig kétszer megkerüli a Napot, a Vénusz tengelykörüli forgás iránya ellentétes a többi bolygóéhoz képest, az Uránusz pedig szinte vízszintesen forog !
Immanuel Kant 1755-ben azon a nézeten volt, hogy egy nagy kiterjedésű gáz és pórfelhő lassú forgásban lévén, szép lassan sürüsödni kezdett, a közepében mint jobban összetömörülő tömeg gravitáció hatására. A sűrűsödés következtében a felhő középpontja felízott a nagy nyomás miatt és egyúttal a forgási sebessége is nagyon megnővekedett. (Mint egy korcsolyázó amelyik forgás közben a kinyújtott karjait hirtelen maga mellé húzza). Az így keletkezett centrifugális erők miatt a felhőből anyag dobódott ki amiből később a bolygók alakultak ki és azoknak a holdjai.
1796-ban Pierre Simeon Leplace kifejlesztette és pontosította a Kant elméletét.
A baj ott volt, hogy bár a naprendszerünk tömegének 99,9 %-at teszi ki a Nap, mégis ami a mozgási impulzust jelenti, abból csak 2 %-át, a többi pedig mind a bolygókra jut. Ahhoz, hogy a kant-Leplace elmélet helyes legyen a Nap 200-szor gyorsabban kellene forogjon mint most !

1917-be James Jeans, angol csillagász, azt állította, hogy egy pár milliárd évvel régebben egy idegen csillag megközelítette a Napunkat, és a vonzási erők hatására a Napunkból forró anyagot tépett ki, mely később lehűlve, a mostani bolygórendszert képezte.
Egy másik elmélet szerint a Napnak volt régebb egy csillagtársa (az univerzumban a bináris rendszerek nagyon gyakoriak!). Ez az öregebb csillagtárs felrobbant, anyagának egy részét befogta a Nap gravitacionális ereje, majd a centrifugális erők hatására szétszóródott, lehűlt és összeürüsödött a mostani bolygó rendszert alkotva.
A modern csillagászat a Kant-Leplace elméletet tarja helyesnek, mert sikerült megmagyarázni a Nap forgásának lelassulását.
Tekintsük meg közelebbről ezt a problémát. A lassú forgásban levő gázfelhő lassan sürüsödni kezd, aminek következtében nő a forgási sebessége. A növekedő centrifugális erő viszont az egyenlítő tájékán nagyon megnő, aminek következtében az itt levő anyag egy karika alakú gyűrűvé kezd hasonlítani. A sűrűsödés és a forgási sebesség következtében lesz egy határ amikor a centrifugális erők legyőzik a gravitáció vonzóerejét és a gyűrű eltávolodik a kialakulásban levő Naptól. Ily módon a forgásban levő “Nap” és a gyűrű között egy rés keletkezett. Mi történik tovább ?
Ahhoz, hogy megértsük emlékezzünk vissza egy fizika órán látott kísérletre. Egy alumínium korong fölött egy mágnes forog. Annak ellenére, hogy az alumínium nem mágneses anyag a forgó mágneses tér mégis forgásba hozza a korongot !
A jelenség a mi esetünkbe is érvénybe van. Az alakuló félben levő forgó Nap mágneses tere forgásba tartja a külső gyűrűt. A mágneses erővonalak viszont nem szilárdak, hanem inkább ruganyosak. Ennek következtében a külső gyűrű mind gyorsabban forog, miközben a Nap forgási sebessége lelassul.
Egy csillag kialakulásának magyarázata választ kell még adjon sok megfigyelésre ami idővel összegyűlt. Először megfigyelték, hogy a csillagok fényessége nem egyforma, aztán azt, hogy különböző színűk van.
1802-ben William Wollaston, angol fizikus, felfedezi a spektroszkópiát. Wollaston észrevette, hogy ha egy prizmára keskeny résen át engedi a napfényt akkor az jól elkülöníthető összetevőkre bontható, a színképben pedig sötét vonalak is jelenek meg. Ezek arra vallanak, hogy a Nap külső rétegeiben levő elemek atomjai, a rájuk jellemző rezgésszámú fényt elnyelik. John Herschel megfigyelte, hogy ha a kémiai elemeket hevíti, és fényüket egy spektroszkóppal megvizsgálja, az egyes elemek a rájuk jellemző színképet adják. Robert Bunse, német vegyész és Gustav Kirchhoff, német fizikus, 1859-ben összehasonlította a Nap színképét a laboratóriumban felvett anyagok színképével, és hidrogénre, vasra, nátriumra, magnéziumra, nikkelre és kalciumra jellemző vonalakat talált benne.
Sir William Huggins volt az első csillagász aki színképelemző műszerét más csillagok felé fordította.
Arra a kérdésre, amelyet valamikor a megismerhetetlenség mintaképének tartottak – vagyis hogy miből vannak a csillagok – a spektroszkóp segítségével válaszok kaphatok.
A csillagokat 11 színkép osztályba sorolták :         

                                     / R - N     
W - O - B -  A - F - G   - K  - M  
                                             \  S        

Mindegyik színkép osztályt 10 alosztályra bontották 0-tól 9-ig ( A Nap G2).
Felfigyeltek, hogy a színképosztály és a csillag felszíni hőmérséklete között összefüggés van:  

Spektrum osztály

Szín

Hőmérséklet

O

kék

30.000 °C és még több

B

kékes-fehér

25.000 °C

A

fehér

11.000 °C

F

kékes- sárga

7.500 °C

G

sárga

6.000 °C

K

narancssárga

4.500 °C

M

pirosak

3.600 °C

R

pirosak

3.000 °C

N

sötét-pirosak

2.500 °C

S

piros

2.000 °C

 Érdekességként elmondom, hogy létezik egy versike melynek kezdőbetűi megegyeznekk a csillagok színképosztályaival: „ Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me !” (Oh, gyönyörű leány, csokolj meg engem!).
Később rájöttek, hogy van kapcsolat a hőmérséklet és a csillagok tömege között is.
Végső soron minden adatott egy diagramra helyeztek. Ez a híres Hertzsprung-Russel diagram (HR diagram).


Ennek a grafikonnak az az előnye, hogy ha egy csillagot rárakunk, akkor annak a fényességét, hőmérsékletét és nagyságát egy pillantással le tudjuk olvasni.
A csillagászok feltüntettek egy csomó csillag adatait a HR diagramra és megfigyelték, hogy nagy többségük egy vonal mentén csoportosul. A „Fő csoport” nevet kapta.
Láttuk az elején hogyan alakult ki a Nap, most nézzük meg mi vár rá a jövőbe.
A Nap fejlődése a lenti grafikon szerint fog történni :

A jelen pillanatban nap még csak az M betűvel jelölt görbületbe van. Ezzen túlhalva csökken a hőmérséklete és nő a fényessége. Ez azért van mert meglepő módon fog nőni a kiterjedése. Így például mikor az O pontba fog érni 200-300 –szor lesz nagyobb mint jelenleg (vagyis bekebelezi a Merkúrt, Vénuszt, és lehet, hogy a Földet is). Túlhaladva az O ponton, a Napnak az átmérője mind jobban csökkeni fog, aminek következtében felületi hőmérséklete nőni fog, de csökken a fényessége. Mikor a P pontba ér, a napunk egy kék csillag lesz, amelyik kb. olyan nagy lesz mint most, de sokkal fényesebb.
A görbe mentén levő haladás nem történik egyenletesen. A fejlődés nagyon lassan zajlik az M pontig, de azután felgyorsulnak az események, ily módon az O ponttól a P-ig 100-szor kevesebb idő kell mint az L-től az M-ig.
Miért is történnek így a dolgok ?
Az emberek már rég rájöttek, hogy a Napba valami más kell hőt gerjesszen mint pl. a szén égése, vagy valami más klasszikus energia forrás.
Aztán felfedezték a radioaktivitást, és nyilvánvalóvá vált, hogy a csillagok energiája a magfúzió következménye.
Lássuk csak mi is zajlik a Napban az L ponttól az M-ig.
A gázfelhő sűrűsödése addig tart míg a nyomás keltette hő miatt be nem indul a magfúzió. A csillagok kezdetben 98 %-ban hidrogént tartalmaznak (ez a legegyszerűbb atom, csak egy protont és egy neutront tartalmaz). Igazság szerint ez nem is hidrogén hanem annak egyik izotópja : a deutérium. Az izotópok olyan atomok melynek magjába több vagy kevesebb neutron van, mint ahogy az illető elem proton száma (tehát a kémiai tulajdonsága) megkövetelné. Az izotópok nagyon instabilak, és hamar átalakulnak.
A világmindenségben viszont a legelterjedtebb a hidrogén egyik stabil izotópja, a deutérium.
A gázfelhőben tehát, a hőmérséklet már annyira megnő, hogy a deutérium atommagok akkora mozgási energiával bírnak, hogy le tudják győzni az elektrosztatikus taszítást (a magok pozitív töltésűek), és összeütköznek. A fúzió következtében a hélium egyik izotópja és egy neutron keletkezik, majd véletlenszerűen két hélium izotóp is összeütközik, ezek fúziójából két proton és egy stabil hélium mag keletkezik A tömeg különbség, Einstein híres képlete szerint energiává alakul.
Energetikai szempontból tudni kell, hogy 1 Kg hélium szintézise során 18,5 millió Kg szén égési energiája jön létre.
Az előbb leírt folyamat, a „hidrogén fúziójának ciklusa” nevet viseli.


A hélium atommagok mivel nehezebbek mint a hidrogén, a csillag központjába kezdenek összetömörülni. Felhalmozódva, mind nagyobb és nagyobb helyet szorít ki magának, míg teljesen kitölti a csillag belsejét. A hidrogén fúzió így csak egy keskeny sávba zajlódhat a hélium mag körül.
A hélium mag viszont, mivel teljesen körbe van véve egy hatalmas energiát gerjesztő réteggel, szép lassan mind jobban felmelegedik. A tömege is egyre nő, ami következtében a gravitaciónális erő mind jobban összepréseli. Mikor a nyomás és a külső melegítés következtében a hőmérséklet eléri a kb. 100 millió fokot, a hőenergia elég nagy ahhoz, hogy biztosítsa két hélium mag összeütközését. A hélium is fúzióba lép. Az így keletkezett energia többlett, nem csak, hogy ellenáll a gravitációs erő vonzási hatásával mely próbálja összeroppantani a csillagot, hanem legyőzi azt. A csillag tágulni fog. Átmérője tízszerese, százszorosa lesz annak ami volt azelőtt. Ez a jelenség zajlik le az M-től az O pontig.
Az ilyen csillagokat vörös óriásoknak hívják.
Hogyan is zajlik le két hélium mag fúziója ?
A két hélium mag összeütközik és egy berillium izotópot hoz létre. Ez nem stabil állapot, így a berillium izotóp rövidesen szétbomlik két hélium magra. Ha viszont abba a csekély időbe amíg létezik a berillium izotóp, nekiütközik egy hélium mag, akkor a stabil szén és energia keletkezik.

4He + 4He « 8Be (instabil, rövidesen szétbomlik)
8Be + 4He ® 12C + energia.

A hélium idővel fogyni kezd, és a fúziós reakciók legyengülnek. A csillag központjában a nehezebb szén atomok vannak felhalmozva. A fúziós reakciók csökkenésével nincs elég energia ahhoz, hogy szembeszálljon a gravitációs erő vonzásával, és a csillag kezd összehúzódni. A csillag központjába tömörülő szén, a gravitációs erő által keltett nyomás miatt, amihez hozza tevődik a körülötte zajló fúziós reakciókból származó hőenergia, rendkivül felmelegszik, és amikor a hőmérséklete eléri a kb. 120 millió 0C fokot, akkor a szén atommagok is fúzióba lépnek. Ez az O-tól a P pontig való fázis.
Mi is történik a következő időszakba ?

Egy hélium mag fúziónál egy szén maggal és oxigén keletkezik. A mikor egy kicsit tovább nő a hőmérséklet akkor a hélium meg nekiütközik egy oxigén magnak és neont alkotnak.
A csillag ebben az állapotba kezd egy réteges hagymához hasonlítani és a mellékelt ábra szerint néz ki:
 1). Oxigén és neon mag
2). Hélium fúziós réteg
3). Hidrogén fúziós réteg
Az oxigén és a neon nehezebb lévén, a csillag magjába halmozódik fel. Növekedve a mag hőmérséklete (állandóan hőt kap és nincs hova leadja ), és csökkenve egyúttal a külső rétegekbe való energia termelés, a csillag a gravitációs erők hatására ismét kezd zsugorodni. A mag hőmérséklete a nyomás miatt még jobban megnő. Úgy 600 millió 0C fokon a magba levő neon-20 átalakul magnézium. Ez megint energia kibocsátással jár.
A csillag belseje most a következő képen néz ki :
1).Fúzióba levő hidrogénéteg 
2). Fúzióban levő hélium réteg
3). Átalakulóban levő neon
4). Oxigén és magnézium mag

Mikor a neon elfogy, az energia termelés megint meg csökkenni fog és a csillag összehúzódik, így beindul a már leírt okok miatt a következő atommáglya. A jelen esetbe az oxigén fúziója.
A dolgok aztán mind így folytatódnak sorban, a csillag belsejében mind nehezebb és nehezebb atomok gyűlnek fel, míg a csillag magja mind forrobb és forrobb lesz, mivel akárhányszor valamelyik energia termelő réteg kimerül, a csillag magja összeroppan a gravitáció által és begerjed a következő atommáglya. Meddig mehet viszont ez a ciklus ?
A legstabilabb atom magok azok amelyek a Mendeleev táblázatban az 50-60 atomsúlyúak. Ez a bizonyos “vascsoport” (Fe56). Ezek a magok termonukleárisan teljesen lehetetlenek.
Mikor a csillag magjában vas kezd felhalmozódni akkor már nincs megfelelő nagyságú energia termelés ahhoz, hogy ellenálljon a gravitaciónális erőknek, mert a vas fúziója energia elnyeléssel jár és nem kibocsátással !
A csillag összeomlik. Az atomfizikából ismert Pauli törvény szerint nem létezhet két egyforma kvantum számú részecske. A plazmába ami a csillagok belsejébe van, az elektronok hallgatnak erre a törvényre. Az összeroppanás kényszeríteni akarja az elektronokat, hogy mind közelebb kerüljenek egymáshoz, de Pauli törvény értelmében az elektronok ellenállnak, taszítják egymást. Ez az ellennyomás degeneráló nyomás nevet viseli.
A degeneráló nyomás képes szembe szállni a gravitációs erők által kényszeríttet összehúzódásnak. Az ilyen csillagokat fehér törpéknek nevezik. Ez a fázis a P ponttól a Q-ig zajlik le. A Napnak ilyen állapotba átmérője csupán 5.000 kilométer lesz !!
Nem minden csillag hal meg ilyen szépen, békésen.
A degeneráló nyomás nem végtelen. A számítások azt mutatják, hogy ha a csillag tömege túlhaladja 1,44-szer a Nap tömegét (Chandrasekhar határ), akkor a Pauli törvény által keltett ellennyomás nem képes szembe szállni a gravitációs erők által keltett nyomásnak.

Az ilyen csillagok egyszerűen összeroppannak a saját súlyuk alatt. Egy ilyen csillag melynek tömege többszöröse a Nap tömegének, mégis átmérője nem haladja meg a 10-30 kilométert !
Ezek a neutron csillagok, amiket mi pulzár formájában ismerünk.
A fent leírt események csak addig érvényesek amég a csillag tömege kisebb mint kétszer a Nap tömege. Ennél nagyobb tömegnél ugyanis, miután a csillag kitágult a hélium mag begerjedése következtében, és miután kialakult a szén mag, a külső energia termelés csökkenni kezd, a csillag összehúzódása a nagy tömeg miatt (tehát a nagy gravitációs erők miatt) roppant gyorsan zajlik le. Ennek következtébe gravitacionális erő szabadul fel és ez felhevíti a külső rétegeket, aminek következtében az itt lezajló termonukleáris reakciók egyből felgyorsulnak. Másodperceken belül óriási mennyiségű energia termelődik, ami a csillagot szabályszerűen felrobbantja ! Ezek a II fokú szupernóvák.
Tudni kell viszont, hogy miközben a csillag köpenyében levő atomok a mag fele zuhannak, a hatalmas gyorsulás következtében akkora energiára tesznek szert, hogy a vas magokkal ütközve kombinálódjanak vele, ily módon jöttek létre a Mendeleev táblázatában szereplő elemek amik a vas után következnek. A csillag szétrobbanása pedig szétszórja ezeket az űrbe.
A körülöttünk és a bennünk levő atomok, a hidrogén kivételével, mind a már leírt módon keletkeztek valamelyik csillag belsejébe. A csillagokból jöttünk és oda megyünk vissza.!
A robbanás megoldja a csillag problémáját, ugyanis így lehetősége nyílik arra, hogy annyi anyagot veszítsen, hogy a Chandrasekhar tömeg határ alá kerüljön. Ha ez megtörténik akkor a már leírt módon fehér törpe lesz belőle. Ha viszont nagyon nagy tömegű volt és a robbanás után sem tudott elég anyagot kibocsátani ahhoz, hogy a kritikus határ alá kerüljön, akkor a csillagunk egyszerűen berobban. Annyira összetömörülnek, hogy a gravitációs erő olyan értéket ér el, amit még a 300.000 Km/s sebességgel száguldó fotonok sem tudnák elhagyni. Ezek a fekete lyukak.
A csillagok a világmindenségben galaxisokká tömörülnek. Edwin Hubble, hosszas megfigyelések után, csoportosította ezeket, annak függvényébe, hogy a feltételezett centrifugális erő hatása mennyire szórta szét az illető galaxist. Ily módon a gömb alakú galaxisokat E0-tól egészen E7-ig számozta, annak függvényében mennyire oválisak. A karos galaxisokat Sa-tól egészen Sc-ig számozta, annak függvényében mennyire szóródtak szett a galaxis karjai, az egyenes tengelyből kiinduló karú galaxisokat pedig HSa-tól egészen HSc-ig osztotta. A teljesen szabálytalan alakzatú galaxisok az II jelzést kapták.
Hubble volt az aki felfedezte, hogy a világmindenség tágul.
Hubble oly módon becsülte meg a galaxisok sebességét, hogy fényüket spektrométerrel szétszórta, és megmérte, hogy színképükben látható vonalak mennyire voltak elcsúszva megszokott helyzetükhöz képest. Ha egy galaxis közeledik hozzánk, akkor színképében a vonalak kissé eltolódnak a magasabb rezgésszámú kék szín felé. Ha viszont távolodik tőlünk, akkor a fényhullámok megnyúlnak, és így a vonalak a színkép kisebb rezgésszámú, vörös vége felé tolódnak el. Hubble által megfigyelt galaxisok színképében, a legközelebbik kivételével, a vonalak mind a vörös határ fele tolódtak el !
Ez a tény válasz adott egy nagyon régi kérdésre is : miért sötét az égbolt éjszaka ?
Ha valóban végtelen sok csillag van, akkor az égbolt minden zugában csillagokat kellene látnunk összezsúfolódva. Régebb úgy vélték, azért nem látjuk a csillagok többségét, mert túlságosan messze vannak ahhoz, hogy észrevehessük őket. A csillag látszólagos fényessége távolságának négyzetével fordítottan arányos, tehát ha egy csillag 100 fényévre van tőlünk, egy vele azonos csillag pedig 200 fényévre, akkor a második csak negyedolyan fényesnek fog tűnni, mint az első. Egy Olbers nevű csillagász viszont kritikusabban vizsgálta felül ezt az ügyet, és úgy találta, hogy a végtelen sok csillag együttes fényességének összhatása le kell gyűrnie a hatalmas távolság gyengítő hatását. Felismert, hogy ha valóban statikus, homogén és végtelen Világmindenségben élünk, mint ahogy azt Newton állította, akkor az égboltnak vakító fényesnek kellene lennie, mint amilyen fényes a Nap felszíne. És mégis sötét. Ezt nevezik Olbers-paradoxonnak.
Olbers két kiutat is megvizsgált, de mindkettőt el is vetette, végül úgy döntött, hogy valószínűleg a csillagközi anyag nyeli el a távoli csillagok fényét.
Ez elég ügyes magyarázat volt, de nem bizonyult kielégítőnek. Végtelen hosszú idő alatt ugyanis a csillagok fénye fölmelegíti a csillagközi gázt és port, míg éppoly fényesen nem fog ragyogni, és ezzel az egész világ úgy fényleni, mint a Nap.
Ma úgy véljük, hogy az égbolt azért sötét, mert a Világegyetem tágul. A távoli galaxisok fényük oly nagy részét szórják szét a táguló térben és időben, hogy az égbolt sötétnek tűnik.
George Gamow, orosz származású, amerikai fizikus, volt az aki felvetette először a ősrobbanás elméletét, a Big Bang-et. Ebből kiindulva,1964-ben, szovjet tudósok megjósolták, hogy ha Gamownak igaza van, és az Univerzum ősrobbanásban született, akkor az egész égboltot a feketést-görbét követő háttérsugárzásnak kell kitöltenie.
Arno Penzias és Robert Wilson a Bell Telefon Társaságnak dolgozott, ugyanis annak nagy érdekeltsége volt az akkor még embrionális állapotban levő műholdas hírközlésben.
Penzias és Wison egy mikrohullámokat befogó tömör antennát építettek. Az egész olyan volt, mint egy marhavagon méretű alpesi kürt. Ennek gyűjtőpontjába egy folyékony héliummal hűtőt MASER-t szereltek. Ez egy olyan szerkezet, amely elraktározza a beletáplált energiát, és csak akkor  ereszti ki, amikor egy megfelelő frekvenciájú gyenge jelecske “megcsiklandozza”.


Az antenna nem működöt kielégítően. A gondot az okozta, hogy egy állandó, változatlan erejű, titokzatos, mély zaj hallatszott a vevőben, függetlenül attól, hogy az antennát az égbolt mely pontjára irányították. Penzias és Wilson megpróbálta megtalálni a baj okát. Leszerelték az antennáról a mézert, és gyanakvásuk beigazolódott. A kürt belsejében két fészkelő galambot találtak. A galamb testéből áradó hősugárzás kis része mikrohullámú tartományban jelentkezhet. Kiköltöztették őket, és hason csúszva lesúrolták minden egyes nittszeget.
A sustorgás csak nem szűnt meg.
1964 decemberében, visszatérőben egy csillagászati konferenciáról, Penzias éppen a washingtoni Carnegie alapítványnál dolgozó Bernard Burke mellett ült a repülőgépen, és említette neki a sustorgás okozta gondjait. Burke pedig felvetette Princentonba dolgozó Peebles véleményét, aki szerint az Univerzum születéséből visszamaradó háttérsugárzást észlelni lehet egy mikrohullámú rádiótávcsővel.
Az esetleges konfliktus elkerülésére elhatároztak, hogy eredményeiket közösen publikálják.
A hatvanas évekbe felfedezték a kvazárokat. Ezek nagyon erős rádió források, de ugyanakkor a látható fény tartományban is sugároznak. A fényül színképében megfigyelt vöröseltolódás arra utalt, hogy ezek az égitestek rendkívül távol lehetnek, rendkívül fényesek, elég fényesek ahhoz, hogy a meglevő távcsövekkel, több milliárd fényév távolságból is felismerhessük őket. Megfigyelték aztán az idő elteltével, hogy a kvazárok vöröseltolódása nem halad túl egy bizonyos értéket, és ez az érték megfelelt annak az időnek, amennyi alatt az ősrobbanás-elmélet szerint a galaxisok először kialakultak. Úgy tűnik, hogy azért nem figyelhető meg még távolabbi kvazár, mert ilyen nincs. Az a pont, ahol e távolságnak vége szakad, megközelíti az “Univerzum szélét”. Ez nem térbeli, hanem időbeli széle a Világegyetemnek.
A kvazárok teljesítménye természetellenesen nagy, sokan azon gondolkodnak, hogy a kvazérok nem sértik-e meg a fizika ismert törvényeit. Ahhoz, hogy 10-15 milliárd évig ilyen fénnyel tudjanak ragyogni, a kvazároknak legalább annyi anyagot kellene energiává alakítaniuk, amennyi egy hatalmas spirál galaxisban található.
A kvazárok megértésében komolyabb problémát okozott, hogy sokuknak változott a fényessége. Némelyikük néhány óra időtartamú pislogásokat mutatott. Más kvazároknál, mint például a 3C446-nál megfigyelték, hogy egyszer csak megkettőzte fényességét, majd egyetlen nap alatt visszatért eredeti állapotába. A 3C345 viszont olykor három hónapig nyugodtan viselkedik, majd hirtelen felvillan. Ahhoz, hogy egy égitest megváltoztassa fényességét, időre van szükség, a fényváltozás mechanizmusát szabályozó hatásnak ugyanis el kell jutnia az objektum különböző részeibe. Az egyik részben levő atomoknak meg kell tudniuk, hogy mire készül a többi atom. A leggyorsabban ezt az információt a fénysebességgel lehet közvetíteni. Ezért az olyan kvazár, amely – mondjuk – naponta lüktet, nem lehet nagyobb sugarú, mint egy fénynap, azaz kb. 25 milliárd kilométer. Ha a kvazár fényforrása nagyobb volna, képtelen volna periodikus fényváltozását összehangolni. A változó fényességű kvazárok felfedezése azt jelentette, hogy ezek az égitestek nemcsak egész galaxisoknál fényesebbek, hanem azt is, hogy ezt a mutatványt a galaktikus méreteihez viszonyítva parányi energia felszabadító mag mutatja be.
Még nem tisztázott miből származik a kvazárok hatalmas energia forrása.
Az 1989 novemberében felbocsátott COBE  (Cosmic Background Explorer) műhold, több műszerrel és több hullámhossztartományban mérte az égbolt háttérsugárzását.
A COBE-program célja az volt, hogy az 1-10 milliméteres hullámhossztartományban, minden addiginál nagyobb pontossággal mérjék a háttérsugárzás erősségét és eloszlását. Akkora pontossággal, amelyen már ki lehet mutatni a mért mikrohullámú háttérsugárzásnak az egyenetlenségeit is. Az ötödik tízedesjegyben tapasztalt eltérések feltérképezésével megjelentek előttünk az Univerzum eddigi legősibb és legnagyobb méretű alakzatai.

A háttérsugárzás nagy hidegebb kék csomókat mutat, ami azt jelenti, hogy az ott levő anyag már akkor összetömörült mielőtt a Világmindenség annyira lehűlt volna, hogy lehetővé tegye az atomok létrejöttét. Az atomfizikában jelenleg egyetlen részecskét ismerünk ami szoba jöhetne : a neutrinó. Ez az elemi részecske nagyon kevésbe lép kölcsönhatásba a “normális” anyaggal, nem lévén neki semmiféle elektromágneses vagy egyéb töltése. Az egyedüli dolog ami hat rá az a gravitáció. A képek azt igazolják, hogy a Világmindenség legnagyobb részét valami sötét anyag tölti ki, ennek a sötét anyag gravitációs erővonalai menten helyezkedik el az általunk ismert kozmikus testek, galaxisok, kvazárok, csillagok, ködök, stb. Ez a sötét anyag kiteszi a világmindenség tömegének 95 %-at, míg a “normális” anyag amit mi ismerünk csupán a többi 5%-ot képviseli !!!
Habár tisztázatlan ennek a sötét anyagnak a természete, úgy tűnt legalább választ kapunk arra ami az ősrobbanás jövőjét illeti. Felvetődőtt ugyanis a gondolat, hogyha volt a kezdeti robbanás akkor annak hatása lassan csökkennie kellene a világmindenségben létező anyag között fellépő gravitaciónális vonzás miatt. A kérdés csak az volt, hogy vajon van-e elég tömeg az univerzumunkba ahhoz, hogy lefékezze a tágulást, vagy nincs, és akkor a világmindenség végtelenségig tágul. Az új évezred kutatásai viszont azt igazolták, nem hogy lassul, hanem pont ellenkezőleg, gyorsuló félbe van a világmindség tágulása.
Léteznie kell egy még ismeretlen taszító erőnek, amelyik szembe száll a gravitáció vonzásával, de hogy mi lehet az, senki sem tudja még.