Amit ma a világból ismerünk

Égitestek - Ősrobbanás - Galaxisok születése - Csillagok születése - A csillagok energiatermelése - Janus arcú anyag - Mit történik egy csillagon? - Csillagok életútja

Előzetes

A Hold távolsága: majdnem 30 Föld-átmérő. Megteszi a fény 1,28 sec alatt.

A Nap mérete: 109 Föld-átmérő. (Bőven beleférne a Holdnak a pályája!)

Nap-Föld távolság: 1 CsE = 107 Nap-átmérő (több mint 11000 Föld-átmérő). Megteszi a fény 8,3 perc alatt. (Ha lekicsinyítve a "Nap" 40 cm átmérőjű volna, akkor 430 m-re tőle a "Föld" majdnem 4 mm-es, a "Hold" meg – attól mintegy 11 cm-re – kb. 1 mm-es lenne.)

Nap-Plútó átlagos távolság: 40 CsE . Megteszi a fény 5,5 h alatt. (Ha a "Nap" 40 cm-es volna, akkor az 1 mm-es "Plútó" még a "Hold" cseresznyéjétől is kisebb lenne, de több mint 30 km-re.)

Szomszéd csillag (alfa Centauri) távolsága: több mint 4 fényév : megteszi a fény több mint 4 év alatt. (3 csillag: 2 Nap-szerű és 1 vörös törpe. Ha a "Nap" mákszemnyi, akkor az "alfa Centauri" tőle 40 km-re 2 mákszem és 1 porszem lenne.)

A Tejútrendszer mérete: több mint 100000 fényév: befutná a fény több mint 100000 év alatt.

A ma ismert legtávolabbi galaxis távolsága: több mint 10 milliárd fényév: megteszi a fény/rádiósugárzás több mint 10 milliárd év alatt.

Vázoljuk föl a ma ismert világ, az ún. Metagalaxis fejlődéstörténetének azokat a főbb epizódjait, amelyek már jól tanulmányozhatóak a tudományban. Minden egyes jelenség alapvető fizikai kölcsönhatásokon alapul.
Mindenekelőtt szögezzük le, hogy a természettudományok, így a fizika és a csillagászat is, csak arról nyilatkozhatnak, amit már ismerünk. Úgyhogy az Ősrobbanás, illetve mindaz, amiről most szó lesz, nem a Világmindenségre vonatkozik, csupán a Metagalaxisra, ami az ismert világ .
A Metagalaxis téridőbeli szerkezetének a vizsgálatával a csillagászaton belül a kozmológia, az egyes égitestek, ill. azok nagyobb rendszerei konkrét kialakulásának a kutatásával a kozmogónia, s az eközben zajló fizikai folyamatok elemzésével pedig az asztrofizika foglalkozik. (Ezek külön tudományágak, de fölhasználják a relativitáselmélet, a kvantumelmélet, a magfizika, az atomfizika, az elektrodinamika, külön a magnetohidrodinamika és más fizikai tudományágak eredményeit is.)
A csillagászat némileg egy állatkerthez hasonlítható. A kozmosznak is megvannak a maga „állatkái”: csillagok, bolygók, holdak, üstökösök, stb. Első ránézésre ez a szembeötlő: hogyan is néznek ki ezek. Aztán megvizsgálhatjuk az állatkertben a ketrecek szerepét – valami ilyesmit tesz a csillagászatban a kozmológia. Beszélhetünk az állatok születéséről is –, mint ahogyan a csillagászaton belül a kozmogóniában az égitestek kialakulásáról. Fontos ismernünk az állatok fiziológiai, biológiai jelenségeit is - az égitestek „fiziológiáját” taglalja az asztrofizika.

Égitestek

Hogy valamelyest fogalmat alkothassunk a Metagalaxisról, először szóljunk néhány szót az égitestekről, s azok ismert rendszereiről, legalább a fontosabb arányokat fölvázolva!
A legközelebbi égitest a Hold, alig 384 ezer kilométerre , ami – mint az előzetesből tudjuk – a Föld átmérőjének mindössze 30-szorosa, s ezt a távolságot a fény röpke 1,28 másodperc alatt megteszi. Ez nagyon kicsinek számít a csillagászatban. Még a Nap is nagyobb, pedig az egy közönséges csillag. A Nap átmérőjének a nagysága 1 millió 400 ezer kilométer, durván 100 földátmérő , tehát a holdpálya is bőven beleférne.
Bolygónk 149,6 millió km-re, azaz (kerekítve) 100 napátmérőnyi messzeségben kering a Nap körül. Ezt a távolságot már több mint 8 perc alatt teszi meg a fény, de a ma ismert legtávolabbi bolygóig, a Plútóig 40-szer ennyi időre, mintegy 5 órára van szüksége. S ez még csak a ma ismert bolygórendszer határa, a teljes Naprendszer széléig nagyjából 2 éven át száguld a fénysugár. (Tudniillik a Naprendszer mindaddig tart, ameddig a Nap vonzó hatása érvényesül, márpedig a legközelebbi szomszédos csillagról több mint 4 évig jön a fény!)
A Tejútrendszer egy nagy galaxis, több száz milliárd (azaz több száz ezer millió) csillagot tartalmaz; közülük csupán egy a mi Napunk. Az ilyen galaxisok egyik szélétől a másikig több mint százezer évig menne a fény, ha közben nem nyelődne el a csillagközi anyagban . Vannak kis galaxisok is, többségük csak néhány milliárd csillagból áll. A nagy galaxisok közül a szomszédos legközelebbi az Androméda-galaxis. Ennek a középső része – ahol sűrűbben vannak benne a csillagok – szabad szemmel is látszik például ősszel este a csillagos égen. Holott az a fény, ami ma eljut róla a szemünkbe, onnét mintegy hárommillió évvel ezelőtt indult el! Ismerünk ma olyan galaxisokat is, amelyeknek a rádiósugárzása több mint tízmilliárd évig száguldott a világűrben, mígnem ide érkezett a Földre. Ma kb. százmilliárd galaxist ismerünk – ezek (és tartozékaik) alkotják a Metagalaxist.
A galaxisok rendszerint kisebb-nagyobb galaxishalmazokat alkotnak. A legújabb kutatások alapján viszont úgy tűnik, hogy a ma ismert legnagyobb struktúrákat tekintve cellás szerkezetű a Metagalaxis. Eszerint mi mindnyájan cellatársak vagyunk, ráadásul a cellák falába beépítve: ugyanis a cellák fala galaxisokból áll, a Tejútrendszer csak egy kis „tégla” a sok közül.

Ősrobbanás

Ha megvizsgáljuk a galaxishalmazunkon túli galaxisokat - az elmélettel összhangban -, több észlelési adatból is arra következtethetünk, hogy azok kivétel nélkül távolodnak tőlünk , sőt minél messzebb van egy galaxis, annál nagyobb sebességgel.
Például az ún. vöröseltolódást – ami erre a távolodásra utal –, jól megfigyelhetjük. A távolodó égitestek színképvonalai eltolódnak a nagyobb hullámhosszak, vagyis a vörös szín felé. (Ebből a relativitáselmélet alapján kiszámolható az égitest távolsága és a távolodási sebessége.)
Megjegyzés: Ezt a jelenséget a hasonlóság alapján (de tévesen!) Doppler-effektusként is szokták emlegetni. Pedig ebben az esetben a hullámhossz megváltozásának más jellegű okot tulajdoníthatunk:
Képzeljünk el egy hatalmas gumilepedõt! Helyezzünk rá csigákat – azokkal modellezzük az egyes galaxishalmazokat, két térdimenzióban! Az Einstein-egyenletek szerint az idõ múlásával megváltozik a téridő metrikája, ami a Metagalaxis tágulását ill. összehúzódását jelenti. A mi modellünkön ez úgy jelentkezik, hogy a gumilepedõ nyúlik ill. összehúzódik. Ennek megfelelõen bármelyik csigáról (galaxishalmazról) azt lehet látni, hogy az összes többi távolodik tőle (ill. közeledik felé). Eközben a térben mozgó fénysugár hullámhossza is ugyanúgy megnyúlik (legalábbis a Metagalaxis tágulásakor; összehúzódáskor pedig összezsugorodik), mintha csak a modellünk gumilepedõjének a nyúlását (ill. összehúzódáskor a zsugorodását) követné .
A Metagalaxis jelenlegi tágulása az ún. Õsrobbanásig vezethetõ vissza az idõben.
Az Ősrobbanás folyamatában volt olyan időszak, amikor a Metagalaxisban sehol sem léteztek atomok, mert annyira sűrű volt az anyag, hogy benne a gigantikus nyomáson és a rettenetesen magas hőmérsékleten az igen gyakran és szédületes sebességekkel egymásnak rohanó atomok úgyis szétestek volna elemi részecskékre. Sőt még az elemi részecskék sem maradhattak épségben, például az anyag és az antianyag szüntelenül szétsugárzódtak és visszaalakultak, majd ismét szétsugárzódtak, s megint visszaalakultak, és így tovább.
Amikor a részecske-antirészecske párok összeütköztek, elektromágneses sugárzáskvantumok lettek belőlük, amelyek folyamatosan vissza is alakultak részecske-antirészecske párokká. Azok pedig – újra összeütközvén – ugyancsak szétsugárzódtak, és a sugárzás (amíg kellően nagy volt az anyagsűrűség) visszacsapódott anyag-antianyag részecske párokká.
Ezek a folyamatok mindaddig zajlottak, amíg elegendően nagy volt a sűrűség. Azonban gyors ütemben történt a Metagalaxis tágulása. Végül atomok is összeállhattak, de sugárzás is maradt meg, sőt az anyagnak a zöme szétsugárzódott: ezt hívjuk az Ősrobbanás maradványsugárzásának .

Az Ősrobbanás utáni anyag tehát kettévált:

1. Nagyobb részben elektromágneses sugárzás maradt vissza. Tele van vele a világ”űr” - ami ezek szerint egyáltalán nem üres . Ennek az anyagnak: a kvantumoknak, az energiáját tudjuk jól mérni .

2. Az anyag kisebb hányadát, de a feltűnőbb részét pedig a nyugalmi tömeggel rendelkező részecskékből álló anyag: galaxisok, azokon belül csillagok, nagybolygók, kisbolygók, holdak, üstökösök, meteorok, csillagközi ill. bolygóközi gáz és por alkotják, sőt a Föld nevű bolygón például mi magunk is. Ez az anyag igen izgalmas fejlődésen ment keresztül az Ősrobbanás óta.

Galaxisok születése

Az Ősrobbanásból visszamaradt elektromágneses sugárzás – noha a tágulás következtében mostanában folyamatosan növekszik a hullámhossza –, lényegében maradt a régi. A szét nem sugárzódott anyag viszont – aminek a zöme hidrogén, valamint hélium gáz –, a tágulás során a gravitációs vonzás következtében szétszakadozott egyre kisebb anyagfelhőkre, amelyek sűrűbb részeiből kialakultak a galaxishalmazok, s azokon belül az egyes galaxisok.
Az Ősrobbanásból rengeteg neutrínó maradt vissza. A tágulás erre a neutrínó sokaságra is vonatkozik. Mai elmélet szerint a neutrínók egymásra ható vonzása egyre feltűnőbb egyenetlenségeket okozott ebben a „neutrínótengerben”, s ahol a legtöbb neutrínó sűrűsödött össze, azok oda vonzották az éppen arra kószáló gáz részecskéket is, ahol aztán végülis galaxisok nőttek.
Formáját tekintve sokféle galaxis van, mi most csak a Tejútrendszer (és a hozzá hasonló galaxisok) létrejöttét tárgyaljuk – s azt is csak nagy vonalakban:
A Tejútrendszer anyagának összesűrűsödése során a gravitáció eleinte minden irányban egyformán érvényesült, ami egy nagyjából gömbszimmetrikus „gázgombócot” eredményezett, mint galaxisunk ősi formáját. Ezen belül további ugyancsak gömbszimmetrikus „gázgombócok” jöttek létre, a mai ún. gömbhalmazok ősei. Azokon belül ugyancsak gömbszimmetrikus „gázgombócok” alakultak ki: csillagok
Az egyre jobban összesűrűsödő ősgalaxis nagyobb részben még összefüggő gáz formájában meglévő anyaga azonban egyre gyorsabban forgott , és emiatt egyre jobban ellaposodott . Ebből az anyagból jöttek létre a galaxisunk síkja mentén található csillagok, így a Nap is .
A Tejútrendszer közepében egy rendkívül sűrű galaxismagban gigantikus energiatermelő folyamatok dúlnak, ám ma még nem tudjuk, hogy azok netán fekete lyukba bezuhanó anyagtól származnak-e, vagy esetleg anyag-antianyag szétsugárzódástól (vagy valami mástól, amit ma még nem ismerünk?). Mindenesetre nem lehetetlen, hogy a Metagalaxis anyagának az Ősrobbanáskori szupersűrű állapotából akár fekete lyukak is maradhattak vissza, akár antianyagzárványok egyes galaxisok közepén. (Egyébként az is lehet, hogy a galaxisok fele antianyagból van, köztük olyanok, amelyek meg ilyen anyagzárványt rejtenek magukban, amilyen anyagból mi vagyunk.)

Csillagok születése

A csillagközi térben sokfelé gázfelhők is megmaradtak. Maguk a csillagok is ilyen kozmikus anyagfelhőkből sűrűsödtek össze.
A Naprendszer is egy hatalmas kozmikus gáz- és porfelhõnek egy – ahhoz képest viszonylag kis méretű – gázgombóccá összecsomósodó részéből jött létre.

De miért lett csillag a Nap?
A csillagok felületén a hőmérséklet több ezer fok, legbelül pedig – ahol gigantikus energiák szabadulnak föl -, több tíz millió fok is lehet. Vajon mitől van ez?
A Nap - és minden csillag – sajátmaga világít. Hogyan képesek erre? Miért ilyen például saját csillagunk, a Nap?

Mert elég nagy hozzá a tömege, s ezáltal a tömegvonzása. (A Jupiter például hiába a legnagyobb óriásbolygó a Naprendszerben, a tömege még mindig túlságosan kicsi ahhoz, hogy csillag lehessen.)
Csillagok napjainkban is keletkeznek, különösen a Tejútrendszer és a hozzá hasonló galaxisok peremvidékén lévő kozmikus anyagfelhőkben, de másutt is, ahol valamilyen okból kellőképpen össze tud sűrűsödni a csillagközi gáz. Ennek a legfontosabb tényezője a gravitációs kölcsönhatás.
Ezen kívül vannak olyan kedvező esetek, amikor egyéb tényezők még arra is képesek, hogy fölgyorsítsák a csillagképződést.
Jónéhány olyan csillagközi gáz- és porfelhőt ismerünk, amelyben a már korábban megszületett csillagoknak a nagy energiájú elektromágneses sugárzása szétbontja (ionizálja) a környékbeli gáz részecskéket. A csillagközi gáz- és porfelhők rendszerint igen alacsony hőmérsékletűek, azaz viszonylag lassan mozognak bennük az egyes gázrészecskék . Ám ha egy ilyen anyagfelhőben csillagok is vannak, azoknak a sugárzása képes szétbontani még az atomokat is.
Ennek következtében több részecske fog szaladgálni a gázfelhőnek abban a részében. Megnövekszik tehát a részecskeszám és így a gáznak a nyomása is.
Ezen kívül a csillagtól kapott energia megnöveli a részecskék mozgási energiáját, azok sebesebben száguldoznak. (Tehát magasabb lesz a gázfelhőben a hőmérséklet is.)
A gáz a heves ütközések miatt képes a térben tovább ionizálódni. Ezek az ún. ionizációs frontok egyúttal lökéshullám frontok is, mert az anyagfelhő ionizált részében mintegy négyszer nagyobb a nyomás, mint az elektromosan semleges helyeken, ahol tehát ezáltal rohamosan összesűrűsödhet az anyag, s így fölgyorsul a csillagok keletkezése.
A csillagokban a gáz kívülrõl befelé fokozatosan sűrűsödik. Minden csillag kívül nagyon ritka, legbelül rendkívül sűrű. Amikor egy összetömörülõ gázgömb – egy újszülött csillag – belsejében a sűrűség iszonyatosan megnő, emiatt a nyomás, meg a hõmérséklet is rettentõen magas lesz. (Gondoljunk csak bele! Ha kisebb térrészbe zsúfolunk sok részecskét, akkor azok ott jobban „lökdösõdnek”, szaporán „taszigálják” egymást, begyorsulnak .)
A hatalmas gravitáció miatt a Nap belsejében is igen nagy a sűrűség, ami tehát gigantikus nyomást és egyúttal rettenetesen magas hőmérsékletet jelent. Olyannyira, hogy még az elemi részecskék is képesek arra, hogy egymásba „préselődjenek” és átalakuljanak, miközben másfajta részecskék is életre kelnek belőlük, elektromágneses energia-felszabadulás közepette.
Ez azt jelenti, hogy ott az egyes részecskék rettenetesen gyorsan képesek mozogni , és igen erőteljesen nekiütköznek egymásnak. Ilyen körülmények közepette nem csoda, ha az atomok eleve szétroncsolódnak (nem bírják a „gyűrődést”). Egyesek menthetetlenül egymásba „paszírozódnak”, és még más „tragédiák” is történnek velük.
A Nap anyagát legnagyobb részben hidrogén, kisebb részben hélium alkotja . (Egyéb elemek elenyészõ mennyiségben vannak benne.) A belsejében protonokból meg elektronokból újabb hélium atommagok is keletkeznek.
Lényegében arról van szó, hogy egyesülnek – idegen szóval fuzionálnak – az atommagok. Ez röviden: atommagfúzió.
Miközben azonban a hidrogén héliummá alakul csillagunk belsejében, gigantikus energiák szabadulnak föl. Így (és ehhez hasonló módon) keletkeznek a Napból jövő sugárzások.
Nos, emiatt az atommagfúziós energiatermelés miatt csillag a csillag. (A Nap is, amely tehát mindenekelőtt nagy tömege és a gravitációs kölcsönhatás jóvoltából lett csillag.)

A csillagok energiatermelése

Eleinte minden csillag belsejében a hidrogén alakul héliummá. Közben nagy mennyiségű energia szabadul föl. Amikor azt mondják, hogy a Nap „izzó gázgömb”, annak jószerével csak a fele igaz: a gázgömb . Az „izzó”: túlságosan enyhe kifejezés! (Hasonló lenne ez ahhoz, amikor rálép valakinek a lábára egy elefánt, és csak ennyit mondana: „olyan volt, mint egy szúnyogcsípés.”) Az energia-felszabadulás mértéke sokkal inkább volna hasonlítható egy hidrogénbomba fölrobbanásához; bár ez a hasonlat sem jó (a fúziós reaktor jobb lenne).
A csillagokban zajló hidrogén-hélium fúzió során hidrogén atommagok (protonok) – miközben egy részük elektronnal „összepréselődve” neutronná válik – hélium atommagokká egyesülnek. A bonyolult folyamat elején kiindulásként négy protonnal és két elektronnal számolhatunk, a végén pedig a kész hélium atommaggal. Ha azonban összeadjuk a kiinduláskor a részecskék tömegét, és összehasonlítjuk a hélium atommag tömegével, úgy tűnik, mintha nem lenne érvényes a tömegmegmaradás törvénye, ugyanis a „késztermék” tömege kisebb, mint külön-külön az „alkatrészeké”! Ez a jelenség gyakran előfordul az atomfizikában. Úgy is nevezték el, hogy tömeghiány, idegen szóval: tömegdefektus. Hova lett közben a hiányzó tömeg? Mi az, ami még jelen van a folyamatban, de eddig nem vettük figyelembe? Nos, nem számoltuk bele a tömegekbe például a keletkezõ elektromágneses sugárzásokat.
Tehát õk a felelõsek a tömegdefektusért! Õk „lopták” el a hiányzó tömeget! Pontosabban: abból az „anyagmennyiségbõl” keletkeztek, aminek a tömegét hiányoljuk. Így az õ tömegük kell hogy kiadja a „leltárhiányt”! Csak az a gond, hogy az elektromágneses sugárzásoknak a tömegét nem lehet úgy értelmezni, mint például a kenyérét, vagy a protonét. Nem tudjuk úgy megmérni sem a tehetetlenségét, sem a gravitáló tömegét, ahogyan azt más esetekben az egyéb részecskék, tárgyak esetében megszoktuk. Az elektromágneses sugárzáskvantumoknak az energiáját tudjuk jól mérni.
Szerencsére a relativitáselmélet kitágította ismereteinket a csillagok energiatermeléséről is: kapcsolatot teremt a nyugalmi tömeggel rendelkező részecskék tömege és az elektromágneses sugárzáskvantumok energiája között.

Janus-arcú anyag

Jelölje m a hiányzó tömeget (a folyamat elején, ill. a végén mérhetõ tömegek különbségét)! Ekkor a közben keletkezõ sugárzáskvantum E energiája: E = mc² (a szokásos jelöléssel: c a vákuumban mért fénysebesség). Ennek segítségével mindig kiszámíthatjuk, hogy egy adott tömegkülönbségnek mekkora energia felel meg, ill. adott energiához mekkora tömegdefektus tartozik.
A tömeg és az energia tehát szorosan összetartoznak, ezért az energiát lényegében úgy kezelhetjük, mintha tömeg lenne .
Mérjük meg az atommagfúzió során felszabaduló energiát (ami elektromágneses sugárzás formájában keletkezik); s ezt számoljuk át tömegre! Máris megkapjuk a hiányzó tömeget, amit korábban kerestünk. Mégis igaz az anyagmegmaradás törvénye, ám általánosabb értelmezésben.
A tömeget és az energiát lényegében egy kalap alá vehetjük. Mintha csak megegyeznének. Szokás is ezt úgy nevezni, hogy a tömeg és az energia ekvivalenciája (azonossága). Persze teljes azonosságról szó sincs! A tömeg, az tömeg, az energia pedig energia. Viszont nagyon is van közük egymáshoz. Úgy néz ki, mintha a lényeget tekintve ugyanarról a jelenségről lenne szó. Csakhogy egy „Janus-arcú” jelenségről: bizonyos esetekben az egyik „arcát” látjuk (tömeg), más esetekben pedig a másik „arcát” (energia), amikor bizonyos részecskéknek – pl. elektron, proton, neutron – a tömegét tudjuk könnyen megmérni, más részecskéknek – ilyenek az elektromágneses sugárzások energia-csomagocskái – pedig az energiáját. (Olyan ez, mint amikor elsuhan mellettünk egy autó, amelyet elöl kékre, hátul pedig pirosra festettek. Aki szemből figyeli, kéknek látja, aki hátulról, az pedig pirosnak. Pedig ugyanarról az autóról van szó.)

Mi történik egy csillagon?

Minthogy a csillag a felületén több ezer fokos a hõmérséklet , még ott is igen gyorsan mozognak az egyes részecskék, nemcsak a belsejében. (Nagy a mozgási energiájuk.) Szüntelenül egymásnak rohannak irtózatosan nagy sebességgel. Nem is bírják ezt elviselni roncsolódás nélkül! Az atomok a heves ütközések hatására minduntalan szétesnek darabjaikra . Majd – kedvezõbb viszonyok közepette – megfelelő részecskékkel újra összetalálkozván, rövid idõre (az újabb erős ütközésekig) ismét összeállhatnak az eredeti atomok. Azok persze ugyanígy szétesnek, majd visszaalakulnak, és így tovább. Amennyi szétesik, annyi vissza is alakul . Így mindig vannak a Napon atomok, atommagok, ionok, meg elektronok is. (Amikor az elektromosan töltött részecskék atomokká alakulnak vissza, abban az is szerepet játszik, hogy a különbözõ elektromos töltésű részecskék vonzzák egymást.)
Az atomokról leszakadt elektronoknak és a visszamaradt atommagoknak ill. ionoknak összesen nagyobb az energiája szétesett (ionizált) állapotban, mint amikor atomokká kapcsolódnak össze. A csillagoknak - így a Napnak a felületén is - ebből a különbségből, ill. az ütközések energiájából származik a fény. (A napfoltokban persze, ahol a mágneses mező gubancolódása miatt lelassultak a részecskék, vagyis alacsonyabb lett a hőmérséklet , a részecskék szétroncsolódása és visszaalakulása is kisebb mértékű. Ott kevesebb fény keletkezik; emiatt sötétebbek ezek a területek .)

Csillagok életútja

A Naphoz hasonló csillagokban rendszerint több mint tíz milliárd éven át zajlik a hidrogén-hélium fúzió . Addig a csillag egyensúlyban van: a kifelé nyomuló energia ugyan széjjelebb feszítené, csakhogy a gravitáció összetartja. Késõbb, amikor a csillag megöregszik, és kimerülőfélben lesz a hidrogén készlete, más (hasonló) atommagfúziós folyamatok indulnak meg a belsejében. Amikor viszont lelassul a hidrogénnek a héliummá alakulása és ezáltal az energia kifelé áramlása is – ami szétfújni igyekszik a csillagot –, a gravitáció összébb tudja húzni: sűrűbb lesz. Ezért a belsejében megnövekszik a nyomás és a hőmérséklet. Így válik lehetővé újabb magfúzió beindulása. A héliumnak a tovább alakulása hirtelen termel sok energiát, s ahogyan az kifelé zúdul a csillagból, a gravitáció ellenében fölfújja azt vörös óriássá. Az átmérője az eredetinek akár több mint százszorosára is megnövekedhet. A Nap ekkor majd olyan nagy lesz, hogy a Földig is kitágulhat (hacsak a Föld nem kerül távolabb). A százszoros méretnövekedés milliószoros térfogatnövekedést jelent, azaz a mostani átlagsűrűsége a milliomod részére csökken. Ráadásul a Nap külső része most is rendkívül ritka, hát még, ha így lecsökken az átlagsűrűsége! Mindenesetre (ha lesz még akkor emberiség a Földön) ezt az idõszakot nem érdemes megvárni. Több okunk is lehet rá.
Az első: igen hányattatott sors vár az ilyen öreg csillagokra. Egyszerre többféle elemátalakulási folyamat is zajlik bennük, különböző gömbhéjakban. Miközben azok beindulnak, illetve leállnak (lelassulnak), különböző mértékben „fújják föl” az égitestet, amit ugyanakkor összébb ránt a gravitáció, hacsak teheti. Bekövetkezik olyan időszak is, amikor a csillag pulzálni kezd: ütemesen ismétlődve kitágul, összehúzódik, majd ismét kitágul, s összehúzódik és így tovább. Rendszerint bekövetkezik eközben a rezonancia katasztrófa: leszakad róla a külső légköre, azaz gázburkot dob le magáról. Ez az ún. nóva robbanás. Ez a balszerencse többször is megeshet ugyanazzal a csillaggal, jó néhány ilyen „visszatérő” nóvát ismerünk. Tehát öreg korában a Nap is hánykolódik majd: anyagfelhőkkel dobálózik. Önmagában már ez is elég ok volna arra, hogy hűtlenek legyünk hozzá, és itt hagyjuk. Annál is inkább, mert nem sokkal ezután teljesen megöregszik és meghal.
Másik ok: Minden csillag képes „legyártani” élete során a periódusos rendszer elemeit egészen a vasig. Tovább azért nem, mert annak az atommagjában már 56 nukleon van, s ha ennél több protont, vagy neutront próbálnánk még „belegyömöszölni”, ahhoz már nekünk kellene energiát befektetni. Közönséges csillagok erre nem képesek. Így tehát leáll bennük az energiatermelés, a gravitáció előbb összehúzza őket fehér törpe csillagocskává, majd teljesen kihunynak, s kihűlnek – így hal meg majd a Nap is. Nem robban föl, noha öreg korában nova robbanások „keserítik az életét”.
A Napnál lényegesen nagyobb tömegű csillagok viszont életük végén fölrobbannak, és ez az ún. szupernóva robbanás képes rá, hogy a vasnál bonyolultabb elemeket (pl. az aranyat) legyártsa . Amikor nagyrészt leáll a csillag energiatermelése, a hatalmas gravitáció szinte összeroppantja az égitestet, ami ezáltal igen rövid idő alatt gigantikus mértékben összesűrűsödik. Ennek következtében az önmagába roskadó, agonizáló csillag belsejében hirtelen szabadul föl meglehetősen sok energia, ami egyrészt lerobbantja a külső részeket, másrészt összerobbantja a csillagbelsőt.
A csillag helyén visszamarad egy mindössze 10-20 kilométeres neutroncsillagocska, ám az olyan sűrű, hogy anyagából egyetlen kockacukornyi is súlyosabb volna a Földön, mint például a Magas Tátra! Ott ugyanis az elektronok bele préselődnek az atommagokba, s azok protonjaival elektromosan semleges neutronokká válnak. Így szorosan egymás mellé simulhatnak az atommagok , elektromos taszítás ezt nem gátolja, az erős kölcsönhatás pedig segíti, hogy egymáshoz kötődhessenek.
A robbanáskor levált anyag viszont főként plazma állapotban van, vagyis igen sok elektromosan töltött részecskét tartalmaz, és így azok a gyorsan forgó csillag körüli mágneses mezőben rádiósugárzást keltenek. A szupernóva robbanáskor fölszabaduló energia egy része is elektromágneses sugárzások formájában jön ki az égitest belsejéből. A csillag eredeti fényessége ilyenkor (nem véletlenül!) a több százmilliószorosára növekszik . Megjegyezzük, hogy egy-két milliárd év múlva a környékünkön szupernóva robbanások tűzijátékszerű gyakoriságával kell számolnunk. Ha az ekkor keletkező, nagy energiájú, s így a szervezetünkre káros sugárzások a Földre özönlenek, itt az akkora sugárdózist jelent, ami már nemcsak genetikai mutációkat okozhat, hanem végzetes tragédiákhoz is vezetne – ha megvárnánk szülőbolygónkon ezt az időszakot. El kell tehát költözni innét jó messzire, méghozzá körülbelül egy milliárd éven belül!