Gwiazda nie rodzi się cicho. Przez miliony lat wchodzi na scenę z hukiem i błyskiem

Gwiazdy rodzą się, żyją i umierają – jak wszystko we wszechświecie. W trakcie swego życia – a proces ten trwa od milionów do miliardów lat – przechodzą (a raczej przebiegają) od obłoku pyłu po białe karły lub wybuchy supernowej. 

– O tym, jak powstają gwiazdy, nauka wie coraz więcej. Wiadomo, na przykład, że choć wszechświat liczy niemal 13,8 miliarda lat, to dopiero nieco ponad 4,6 miliarda lat temu z obłoku zimnego pyłu i gazu zaczęły odrywać się nieduże fragmenty zapadające się pod wpływem własnej grawitacji. Z jednego fragmentu powstała tzw. protogwiazda – z czasem uformowała się w znane nam dzisiaj Słońce. Z pozostałości powstały planety i to wszystko, co do dzisiaj krąży wokół nich – tłumaczy Witold Solański, fizyk i popularyzator nauki. – Gdy wpatrujemy się w niebo w poszukiwaniu gwiazdy betlejemskiej, w tym czasie w zakamarkach galaktyki umierają te, które mają już miliardy lat, i rodzą się te, które ludzkość – jeśli jeszcze będzie – zobaczyłaby za kolejne miliony lat.

Naukowcy od dziesiątków lat obserwują powstawanie gwiazd, choć jest to dużym wyzwaniem – ze względu na otoczenie, w którym do niego dochodzi. Chyba że ma się szczęście – tak jak my – i żyje w czasach, gdy działa kosmiczny teleskop Jamesa Webba. 

– Dzięki niemu możemy obserwować niemowlęce czasy nowej gwiazdy – mówi Solański. 

Niemowlak w gwiezdnym żłobku

NASA udostępniła niedawno informacje zebrane przez kosmiczny teleskop Jamesa Webba, który uwiecznił tzw. obiekt Herbiga-Haro – świetlisty obszar otaczający nowo narodzoną gwiazdę. 

– Ostatecznie HH 211 wyrośnie na gwiazdę podobną do Słońca – zapewnili naukowcy z NASA.

– HH211 znajduje się w gwiazdozbiorze Perseusza, ok. 1000 lat świetlnych od Ziemi – mówi Solański. – Warto o nim wiedzieć, bo na jego podstawie można prześledzić proces tworzenia się nowej gwiazdy.

Co widzimy dzięki teleskopowi Webba? Całą serię wstrząsów rozchodzących się symetrycznie w przestrzeni kosmicznej, których źródłem jest młodziutka gwiazda. Teleskop uchwycił ją w momencie, gdy miała nie więcej niż kilkadziesiąt tysięcy lat. Od starszych różni się przede wszystkim masą i tym, że wolniej – ale nadal z prędkością setek kilometrów na sekundę! – wypływa z niej gaz.

O swoich narodzinach tak właśnie informuje wszechświat: wyrzucając ogromne ilości gazu, które zderzają się z obłokiem molekularnym, powodując rozbłyski. Życie młodej gwiazdy po narodzinach jest burzliwe, przez kilka milionów lat „dokarmia się” materiałem z obłoku, a potem staje się dorosłą gwiazdą.

Witold Solański / fizyk i popularyzator nauki

A jeśli ten gwiezdny niemowlak będzie trwał dostatecznie długo, to z otaczającego go dysku wyłonią się planety. Łukasz Tychoniec, astrofizyk pracujący w Europejskim Obserwatorium Południowym w Garching w Niemczech w artykule w ramach projektu Pulsar tak opisuje początek tego procesu: 

„Dyski protoplanetarne są pełne ziaren lodu, które stopniowo zbierają się w wielkie śnieżne kule – i nie wszystkie skończyły jako materiał do budowy planet. Dziś możemy je obserwować jako komety, bryły lodu, które stopniowo tracą swoją masę, gdy zbliżają się do Słońca, tworząc jedyne w swoim rodzaju, sięgające milionów kilometrów, warkocze. Według niektórych teorii to właśnie kometa była Gwiazdą Betlejemską. Tak zresztą przedstawia się ją często w kulturze popularnej”.

Pierwsze gwiazdy

Teleskop Jamesa Webba uniósł się w przestrzeń w dzień Bożego Narodzenia – 25 grudnia 2021 roku. Witold Solański przypomina, że na pierwszym pochodzącym z niego naukowym zdjęciu znajduje się galaktyka Sparkler, a w niej – jak myśleli naukowcy – być może pierwsze gwiazdy wszechświata. Odległa o 9 miliardów lat świetlnych galaktyka swoją nazwę, nadaną przez naukowców, zawdzięcza otaczającym ją gromadom gwiazd, które na zapisie teleskopu wyglądają jak migoczące żółto-czerwone iskierki. To najdalsze zaobserwowane gromady gwiazd – są tak daleko, że pokazują nam, jaki był wszechświat, kiedy miał 4,5 miliarda lat. Choć już wiadomo, znów dzięki teleskopowi Webba, że są dalsze galaktyki niż Sparkler.

Szacuje się, że tylko w naszej galaktyce – Drodze Mlecznej – znajduje się ok. 100-200 miliardów gwiazd. Która z nich była pierwsza? Najstarsza gwiazda naszej galaktyki powstała zaledwie ok. 300, może 400 mln lat po Wielkim Wybuchu. Znajduje się 7,5 tys. lat świetlnych od nas w północnym gwiazdozbiorze Rysia. Wiadomo, że jest mniej masywna od Słońca, a jej temperatura powierzchni jest ok. 400 stopni wyższa niż na Słońcu i powstawała ok. 13,5 miliarda lat temu.

Witold Solański / fizyk i popularyzator nauki

Pierwsza gwiazdka czy pierwsza planeta?

Ta najstarsza gwiazda Drogi Mlecznej jest jednocześnie rówieśniczką naszej galaktyki. 

– Ale to przecież nie jej wypatrujemy na grudniowym niebie – mówi Witold Solański. – Tak naprawdę to, wypatrując pierwszej gwiazdki, znajdujemy planety, bo to one świecą najjaśniej. Ten rok nie będzie pod tym względem należał do wyjątków i, tak samo jak w roku ubiegłym – to planeta będzie miała największą szansę na tytuł Gwiazdy Wigilijnej.

• 24 grudnia słońce nad Pomorzem Gdańskim zajdzie o godz. 15.26 (co oznacza, że, np., nad Gdańskiem zajdzie o godz. 15.25, ale, np., nad Starogardem Gdańskim – o godz. 15.27). W ostatnich dniach roku najjaśniejszym obiektem na niebie będzie Wenus. Wystarczy odczekać dosłownie kilka minut po zachodzie słońca, a Wenus się pokaże.
• Ale jeśli będzie pochmurno, to – gdy będziemy wypatrywać gwiazdki na wschodzie – możemy uznać Jowisza za Gwiazdę Wigilijną. On też będzie jasny. Nieopodal niego dojrzymy też jasnego Aldebarana – najjaśniejszą gwiazdę Byka.

Gwiazda Betlejemska, czyli co widzieli Mędrcy ze Wschodu?

Od setek lat naukowcy próbują ustalić, czym było opisane w Biblii zjawisko. W czasie, gdy miał narodzić się Jezus, ówcześni astrologowie mogli zaobserwować duże zagęszczenie niezwykłych zjawisk na niebie. Jak oceniał brytyjski astronom Mark Kidger – w krótkim czasie widzieli cztery niecodzienne zjawiska. 

• Pierwszym z nich była trzykrotna koniunkcja Jowisza i Saturna w gwiazdozbiorze Ryb: 29 maja, 1 października i 5 grudnia 7 roku p.n.e., którą zaobserwowali starożytni astrologowie z Sippar w północnej Babilonii i którą odkrył na początku XVII wieku Johannes Kepler.
• Drugim wydarzeniem mogła być potrójna koniunkcja Jowisza, Saturna i Marsa w konstelacji Ryb w 6 roku p.n.e. – co prawda niewidoczna z Ziemi, ale czytelna dla astrologów. 
• Kolejnym zjawiskiem był wybuch supernowej – kroniki chińskie i koreańskie wspominają, że takie zjawisko było widoczne przez 76 dni (od marca do końca maja 5 roku p.n.e.).

Zdaniem Johannesa Keplera – gwiazdą betlejemską było drugie z tych zjawisk, czyli kilkukrotna koniunkcja Saturna, Jowisza i Marsa. Zdarzają się one co ok. 800 lat (Kepler obserwował taką po roku 1600).

Niektórzy astronomowie sugerują też, że Gwiazda Betlejemska to kometa lecąca w pobliżu Ziemi. Jednak historycy przypominają, że przez wieki ludzie postrzegali komety jako symbole zbliżającej się zagłady.

Dzisiaj częściej zakłada się, że za Gwiazdą Betlejemską stała koniunkcja planet, taka jak Jowisza i Saturna w 7 r. p. n. e. Wówczas w stosunkowo krótkim czasie planety aż trzy razy ustawiły się w jednej linii.