Η κβαντική μηχανική και η απαγορευτική αρχή του Pauli, στην δομή των ατόμων των στοιχείων της ύλης (δύο ηλεκτρόνια με διαφορετικούς κβαντικούς αριθμούς δεν μπορούν να κατέχουν τον ίδιο χώρο), δίνουν το κλειδί για την κατανόηση της ποικιλίας και της εξέλιξης των άστρων.

Θα ξεκινήσουμε από τον Δία, τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, ο οποίος κατά την επιστήμη δεν κατάφερε τελικά να γίνει άστρο! Ο Δίας έχει δύο κοινά χαρακτηριστικά με τον 'Ηλιο. Αποτελούνται και οι δύο κυρίως από υδρογόνο και έχουν μέση πυκνότητα λίγο μεγαλύτερη από την πυκνότητα του νερού (ένα γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό). Αφού, λοιπόν, αποτελούνται λίγο-πολύ από τα ίδια συστατικά, γιατί ο Δίας δεν είναι κι αυτός μια διάπυρη σφαίρα αερίων όπως ο 'Ηλιος;

Φανταζόμαστε ότι κατερχόμαστε ανάμεσα από τα σύννεφα του Δία προς το κέντρο του. Η πίεση συνεχώς αυξάνεται εφ' όσον μεγαλώνει το βάρος των υπερκείμενων στρωμάτων ατμοσφαιρικών αερίων. Σύντομα η πίεση μεγαλώνει τόσο ώστε το αέριο μοριακό υδρογόνο μετατρέπεται σε υγρό μοριακό υδρογόνο. Συνεχίζουμε την κάθοδό μας, οπότε κάποια στιγμή η πίεση αυξάνεται τόσο πολύ ώστε οι μοριακοί δεσμοί υδρογόνου διασπώνται και παραμένει πλέον ατομικό υδρογόνο. Τώρα, το υδρογόνο, με το ένα του ηλεκτρόνιο στο άτομό του, συμπεριφέρεται σαν υγρό μέταλλο. Μπορούν, πλέον, να αναπτυχθούν ισχυρά ηλεκτρικά ρεύματα, στα οποία πιστεύουν οι επιστήμονες ότι οφείλεται το ισχυρό μαγνητικό πεδίο του Δία.

'Οσο προχωρούμε προς το κέντρο του, η πίεση συνεχώς αυξάνεται, αλλά η ελκτική ηλεκτρική δύναμη μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου του ατόμου του καταφέρνει να αντιστέκεται στην τεράστια βαρυτική δύναμη. 'Ετσι, ο Δίας έγινε πλανήτης και όχι άστρο!

Η μάζα όμως του 'Ηλιου είναι χίλιες φορές μεγαλύτερη από την μάζα του Δία, οπότε η βαρυτική δύναμη από ένα σημείο και ύστερα, διασπά τα άτομα του υδρογόνου και δημιουργείται μια "σούπα" ηλεκτρονίων και πρωτονίων, την οποία αποκαλούμε πλάσμα. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια κινούνται όλο και ταχύτερα με αποτέλεσμα να αναπτύσσεται πίεση, η οποία εξισορροπεί την βαρυτική δύναμη και το άστρο δεν καταρρέει. Επειδή, όμως, το άστρο εκπέμπει παράλληλα φωτεινή ενέργεια ψύχεται και πρέπει με κάποιο τρόπο να εμποδίσει την βαρυτική του κατάρρευση.

Με την υπερβολική πίεση της βαρύτητας, βέβαια, αυξάνεται πολύ η πυκνότητα και η θερμοκρασία του πλάσματος, οπότε αρχίζουν οι πυρηνικές αντιδράσεις. Προκαλείται η σύντηξη του υδρογόνου και παράγονται άτομα ηλίου και βαρύτεροι πυρήνες μέχρι τον σχηματισμό σιδήρου. Ο 'Ηλιος, βέβαια, δεν εκρήγνυται σαν βόμβα υδρογόνου, γιατί ο ρυθμός παραγωγής ενέργειας στον 'Ηλιο είναι τόσο μικρός, ώστε μια περιοχή του Ήλιου με μέγεθος ανθρώπου καίει τα πυρηνικά της καύσιμα με πολύ πιο αργό ρυθμό απ' ό,τι ο άνθρωπος μετατρέπει την τροφή του σε ενέργεια!

Κάποτε, όμως, τελειώνουν τα καύσιμα υδρογόνου του Ήλιου!

Μπορεί ο χρόνος που κλείνει αυτός ο κύκλος της δραστηριότητας του άστρου να είναι αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια. Δεν παύει όμως να είναι ένα τέλος αυτής της πορείας του.

Μετά, αρχίζει η καύση του στοιχείου ηλίου, που έχει παραχθεί από την σύντηξη του υδρογόνου, σε βηρύλλιο και στη συνέχεια σε άνθρακα (μετατροπή του άστρου σε ερυθρό γίγαντα), ενώ τα εξωτερικά στρώματα του άστρου θα εκτιναχθούν στο Διάστημα. Αποτέλεσμα θα είναι ο σχηματισμός ενός πλανητικού νεφελώματος, ενός διαστελλόμενου κελύφους που αποτελείται από τα αέρια του άστρου.

Το κατάλοιπο της κεντρικής περιοχής του άστρου ψύχεται και μετατρέπεται σε έναν λευκό νάνο. Αυτό το αντικείμενο εμποδίζεται να καταρρεύσει από την πίεση εκφυλισμού των ηλεκτρονίων λόγω της απαγορευτικής αρχής του Pauli.

'Ενας τυπικός λευκός νάνος έχει το μέγεθος της Γής, αλλά η μάζα του είναι περίπου όση η μάζα του 'Ηλιου. Είναι ακόμη λευκός γιατί μπορεί και εκπέμπει φως. Επειδή όμως δεν είναι δυνατόν πλέον να συντελεστούν άλλες πυρηνικές αντιδράσεις, θα ψύχεται βαθμιαία και θα σκοτεινιάζει, μέχρις ότου εισέλθει στο τελικό στάδιο της εξέλιξής του και μετατραπεί σε μαύρο νάνο. Αυτή η διαδικασία ψύξης αναμένεται ότι διαρκεί ένα τρισεκατομμύριο χρόνια και γι' αυτό δεν έχουν παρατηρηθεί μαύροι νάνοι μέχρι σήμερα.

Πρέπει εδώ να αναφέρουμε και τους καφέ νάνους. Οι καφέ νάνοι είναι αντικείμενα μεταξύ των πλανητών τύπου Δία και των άστρων. Το εσωτερικό τέτοιων συστημάτων καταρρέει βαρυτικά, αλλά το πλάσμα δεν θερμαίνεται τόσο ώστε να λάβει χώρα η κύρια πυρηνική αντίδραση καύσης του υδρογόνου.

Στο στάδιο των ερυθρών γιγάντων (τέτοια γνωστά αστέρια σήμερα είναι ο Antares στον αστερισμό του Σκορπιού και ο Betelgeuse στον αστερισμό του Ωρίωνα) τα αστέρια καίνε τα καύσιμά τους με ξέφρενο ρυθμό. Αρχίζοντας από το υδρογόνο, συνεχίζουν τις θερμοπυρηνικές καύσεις μετατρέποντας διαδοχικά το υδρογόνο σε ήλιο, σε βηρύλλιο, σε άνθρακα, ακολούθως σχηματίζεται οξυγόνο, νέον, μαγνήσιο, πυρίτιο, θείο, ασβέστιο και τελικά καταλήγουν στον σίδηρο. Τα αστέρια λοιπόν για να υπερνικήσουν την βαρύτητα καίνε συνεχώς την στάχτη τους.

Το μέχρι πού θα φτάσουν οι πυρηνικές αντιδράσεις εξαρτάται από την μάζα του άστρου. Στα άστρα με πολύ μεγάλη μάζα, μετά την παραγωγή του σιδήρου, αρχίζει η βαρυτική κατάρρευση και το άστρο μπορεί να καταλήξει σε αστέρα νετρονίων ή μαύρη τρύπα. 'Ετσι, σε γενικές γραμμές, εξελίσσεται η ζωή των άστρων.

Αυτό που έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον να παρατηρήσουμε στον κύκλο της ζωής των άστρων, από την γέννησή τους μέχρι τον φυσικό τους θάνατο, είναι ο αγώνας τους για να μην καταρρεύσουν βαρυτικά, δηλαδή να μην πεθάνουν λόγω της πίεσης που υφίστανται από την ύλη, προς την συρρίκνωσή τους.

Πώς αντιμετωπίζουν αυτό τον κίνδυνο;

Με την παραγωγή ενέργειας μέσα τους και την εκπομπή της έξω από τον εαυτό τους, προς το περιβάλλον τους, δίνοντας ζωή στα ουράνια σώματα των συστημάτων τους, καθώς έτσι εξισορροπούν την πίεση της βαρύτητας.

Θα μπορούσαμε να πούμε με άλλον τρόπο ότι τα άστρα δεν έχουν εγωισμό. Μοιράζουν την ενέργειά τους, το φως τους και την θερμότητά τους στο περιβάλλον τους, στηρίζοντας την εφαρμογή του νόμου της Ζωής στο Σύμπαν.

Μήπως και ο άνθρωπος δεν καλείται, ακολουθώντας το παράδειγμα των άστρων, να μοιράζει γύρω του την ενέργεια της αγάπης του, το φως του και την θερμότητά του, ώστε και αυτός να στηρίζει την εφαρμογή του νόμου της Ζωής στον Κόσμο;

Μήπως, έτσι, παίρνει την πραγματική της διάσταση η καθημερινή ζωή;

Σταμάτης Τσαχάλης