במאמר שעוסק במערכת השמש למדנו, כי המרכיב המרכזי במערכת השמש שלנו הוא כמובן השמש עצמה. השמש מייצרת קרינה באמצעות היתוך גרעיני של מימן להליום. בתהליך זה, גרעיני אטומים מתמזגים לגרעין גדול יותר, והוא כרוך בפליטת אנרגיה רבה, תהליך דומה מתרחש בפצצת מימן. ההיתוך הגרעיני המתרחש במרכזם של כוכבים, הוא שגורם להם להקרין אנרגיה לסביבתם הרחוקה במשך מיליארדי שנים.
טמפרטורת פני השטח של השמש היא כ-5,000 עד 6,000 מעלות צלזיוס, ובמרכזה הטמפרטורה מגיעה ל-15.7 מיליון מעלות. השמש הופכת בכל שנייה 500 מיליון טונות של מימן להליום, מהם 5 מיליון טונות הופכים לאנרגיה אשר שולחת את קרניה המאירות והמחממות לכל רחבי מערכת השמש.
מימן והליום – שני היסודות הנפוצים ביותר ביקום
המימן (Hydrogen) שהזכרנו הוא גז חסר צבע דליק מאד, והוא גם היסוד הקל ביותר. ניתן להפוך את גז המימן לנוזל אשר משמש להנעת טילים לחלל, חוזים שאם יפותחו בעתיד תהליכי הפקה זולים שלו, הוא יהווה תחליף נקי לנפט ומוצריו כדלק לכלי רכב. בעבר השתמשו במימן למילוי ספינות-אוויר ובלונים כיוון שהוא קל מהאוויר. בשנת 1937 ניצת המימן שבספינת האוויר "הינדנבורג", ובשריפה בשמי ניו-ג'רסי נהרגו 36 בני אדם. בעקבות זאת הופסק השימוש במימן ובמקומו נעשה שימוש בהליום. אסון זה הביא לקיצן של הטיסות המסחריות בספינות-אוויר.
ההליום (Helium) שהזכרנו הוא גז חסר צבע ונטול ריח, והוא היסוד השני הנפוץ ביותר ביקום, אחרי המימן. כמו המימן גם ההליום, בשל משקלו הסגולי הנמוך מזה של האוויר, משמש למילוי בלונים וספינות-אוויר. כיום נוצר ההליום בתהליך היתוך גרעיני בתוך כוכבים כמו השמש, וחומר הגלם להיתוך הוא המימן. ספינות-אוויר ובלונים מנופחים בהליום, למרות שהוא יותר יקר ופחות יעיל, וזאת מכיוון שהוא אינו דליק.
האם השמש תאיר לנצח?
אורך חיים טיפוסי של כוכב מסוג השמש הוא כ-10 מיליארד שנים, והוא מתקיים עד שמלאי המימן בליבה שלו מתכלה. לאחר שהמימן בליבת הכוכב מתכלה, ניצת המימן שבמעטפת הכוכב, וקוטרו של הכוכב גדל עשרות מונים, עד שהוא הופך להיות ענק אדום. צבעו אדום מפני שטמפרטורת פני השטח שלו נמוכה יותר.
לאחר שמתכלה גם המימן במעטפת הכוכב, הוא מתחיל לקרוס לתוך עצמו, עד שהתנאים בליבה יהיו מתאימים להיתוך הליום לפחמן ולחמצן. בסיום תהליך היתוך ההליום, משיל הכוכב את שכבותיו החיצוניות ואלה הופכות לערפילית פלנטרית, גם הליבה הפחמנית של הכוכב קורסת והיא הופכת לכוכב שנקרא "ננס לבן דחוס".
ערפילית פלנטרית ו"ננס לבן"
ערפילית פלנטרית היא ענן גז זוהר בין-כוכבי אשר נוצר בשלבי-החיים המאוחרים של הכוכבים. משך קיומן של הערפיליות הללו קצר למדי, ועומד על כמה עשרות אלפי שנים בלבד, בהשוואה למיליארדי שנות חייו של כוכב כדוגמת השמש. בגלקסיית "שביל-החלב" נספרו כ-1500 ערפיליות פלנטריות (בתמונה: ערפילית הפרפר). בעבר למדנו על ערפילית אוריון, שהיא "ערפילית פליטה", בערפיליות הגדולות נוצרים כוכבים חדשים.
הערפיליות חשובות מאד לאסטרונומיה, מפני שהן ממלאות תפקיד משמעותי באבולוציה הכימית של הגלקסיה בהחזירן חומר שהועשר ביסודות כבדים (פחמן, חמצן, סידן וחנקן) לתווך הבין-כוכבי. לערפיליות צורות רבות ומורכבות, כחמישית מהן כדוריות, אך רובן מעוצבות בצורות שונות ומשונות בהשפעת כוח הכבידה, שדות מגנטיים ורוחות כוכביות. הערפיליות הן עצמים חיוורים, ולא ניתן לצפות בהן בעין בלתי-מזוינת.
הננס הלבן הוא כאמור גרם שמים, אשר מהווה את השלב האחרון במחזור החיים של כוכב כמו השמש. לאחר שמלאי המימן שבכוכב הוּתך להליום, הכוכב גדֵל לענק אדום שבו מתבצע תהליך היתוך גרעיני מהליום לפחמן ולחמצן. השכבות החיצוניות הקרות יהפכו כאמור לערפילית, וליבת הענק האדום תהפוך לננס לבן.
בשל הקריסה המהירה של הננס הלבן, הוא חם מאוד כשהוא נוצר, ולכן הוא מקרין בהדרגה אנרגיה ומתקרר. קרינה זו היא המקור לבהירותו העמומה. בחלוף הזמן, תדירות הקרינה תרד בהדרגה, עד אשר הוא ייעשה אפל. בשלב זה הננס הלבן יהיה לננס שחור. אך בשלב חיים זה של היקום, אפילו הננסים הלבנים העתיקים ביותר עדיין קורנים בטמפרטורה של כמה אלפי מעלות. לכן, ככל הנראה, לא קיימים ננסים שחורים כיום.
