Het vroege universum was gevuld met vreemde en mysterieuze objecten. Kort na de oerknal kunnen grote materiaalwolken direct zwarte gaten hebben gevormd, zonder eerst samen te vallen in sterren zoals we vandaag zien. Pseudo-sterrenstelsels verlichtten een zee van neutrale waterstof om het universum transparant te maken, waarbij fotonen vrijkwamen waar voorheen niets anders dan duisternis was. En kortstondige sterren gemaakt van niets anders dan waterstof en helium flitsen in en uit het bestaan als vonken in de nacht.
Meer dan 13 miljard jaar later heeft de kwestie van het universum zich gevestigd in vele soorten sterren van verschillende grootte, helderheid en levensduur. Maar de sterren van de kosmos van vandaag zijn niet de enige soorten sterren die ooit zullen bestaan. In de verre toekomst, vele miljarden of zelfs triljoenen jaren vanaf nu, kunnen rare objecten ontstaan als geavanceerde stadia van onze huidige sterren veranderen in volledig nieuwe hemellichamen. Sommige van deze objecten kunnen zelfs dienen als voorbode van de hitte-dood van het universum, waarna het onmogelijk is om te weten.
Hier zijn vier sterren die ooit kunnen bestaan - als het universum lang genoeg overleeft om ze te baren.
Blauwe dwerg
Een afbeelding van de zon genomen met de Extreme Ultraviolet Imager aan boord van STEREO-A, die beelden verzamelt in verschillende golflengten van licht die onzichtbaar zijn voor het menselijk oog, ingekleurd in blauw. (NASA / STEREO) Rode dwergsterren, ook wel M-dwergen genoemd, worden beschouwd als het meest voorkomende type ster in het universum. Ze zijn klein - soms niet volumineuzer dan een gasreusplaneet - en laag in massa en temperatuur (voor een ster). De kleinste heeft slechts ongeveer 80 keer de massa van Jupiter, terwijl de zon, een G-type hoofdvolgorde-ster, ongeveer 1000 keer de massa van Jupiter is.
Deze relatief kleine en koude sterren hebben echter iets anders voor hen. Astronomen geloven dat rode dwergen triljoenen jaren kunnen meegaan, waarbij waterstof langzaam in helium wordt omgezet, wat betekent dat sommige rode dwergen al bijna de hele leeftijd van het universum bestaan. Een ster met tien procent de massa van de zon kan bijna zes triljoen jaar leven, terwijl de kleinste sterren, zoals TRAPPIST-1, twee keer zo lang kunnen leven, volgens een paper uit 2005. Het universum is slechts ongeveer 13, 8 miljard jaar oud, dus rode dwergen zijn niet eens één procent tijdens hun levensduur.
De zon heeft daarentegen slechts vijf miljard jaar voordat hij al zijn waterstofbrandstof doorbrandt en helium in koolstof begint te smelten. Deze verandering zal de volgende fase van de evolutie van de zon in gang zetten, eerst uitbreiden tot een rode reus en vervolgens afkoelen en samentrekken tot een witte dwerg - een elektronrijk type stellair lijk dat we over de melkweg zien.
Over triljoenen jaren zullen rode dwergen ook de laatste stukjes van hun waterstofreserves doven. De koele sterretjes worden een tijdje buitengewoon heet en stralen blauw uit. In plaats van naar buiten te expanderen als de zon, wordt voorspeld dat een laatstadium rode dwerg naar binnen instort. Als de blauwe dwergfase voorbij is, blijft uiteindelijk het kaf van de ster in de vorm van een kleine witte dwerg over.
Zwarte dwerg
Het concept van een kunstenaar van een donkerbruine dwerg, die lijken op de zwarte dwergen waarvan wordt voorspeld dat ze zich in de toekomst zullen vormen. (NASA / JPL-Caltech) Zelfs witte dwergen zullen echter niet eeuwig duren. Wanneer een witte dwerg zijn eigen voorraad koolstof, zuurstof en vrijstromende elektronen opgebruikt, zal hij langzaam opbranden en transformeren in een zwarte dwerg. Deze theoretische objecten gemaakt van met elektron gedegenereerde materie produceren weinig of geen eigen licht - een echte dood van de ster.
Deze toekomst is het lot van sterren zoals de zon - hoewel het miljarden jaren duurt voordat een ster zelfs begint met het proces om in een zwarte dwerg te veranderen. Tegen het einde van het leven van de zon als een ster uit de hoofdreeks (die in totaal ongeveer 10 miljard jaar is en de zon nu 4, 6 miljard jaar oud is), zal deze zich naar buiten uitbreiden als een rode reus, mogelijk tot aan de baan van Venus . Het zal nog een miljard jaar zo blijven voordat het een witte dwerg wordt. NASA schat dat de zon ongeveer 10 miljard jaar een witte dwerg blijft. Andere schattingen suggereren echter dat sterren in deze fase kunnen blijven gedurende 10 15, of een quadriljoen jaar. Hoe dan ook, de tijd die nodig is om dit stadium te bereiken is langer dan de huidige leeftijd van het universum, dus geen van deze exotische objecten bestaat - nog niet.
Aan het einde van het leven van een zwarte dwerg, zal de eenmalige ster protonbederf ervaren en uiteindelijk verdampen in een exotische vorm van waterstof. Twee witte dwergen die in 2012 zijn ontdekt, zijn iets meer dan 11 miljard jaar oud - wat betekent dat ze op weg kunnen zijn naar een transformatie van zwarte dwergen. Een willekeurig aantal dingen kan het proces echter vertragen, dus we moeten ze de komende paar miljard jaar in de gaten houden om te zien hoe ze vorderen.
Frozen Star
Het concept van een kunstenaar van een magnetar, of een sterk magnetische neutronenster, die een beetje op een bevroren ster lijkt. (NASA Goddard Space Flight Center) Op een dag, wanneer het universum geen materiaal meer heeft om te fietsen, nadat de meeste lichtere elementen zijn samengesmolten tot zwaardere, kunnen er sterren zijn die slechts zo heet branden als het vriespunt van water. Zogenaamde "bevroren sterren" zouden karnen op slechts 273 graden Kelvin (ongeveer 0 graden Celsius), gevuld met verschillende zware elementen vanwege een tekort aan waterstof en helium in de kosmos.
Volgens de onderzoekers die dergelijke objecten, Fred Adams en Gregory Laughlin, hebben geconceptualiseerd, zullen bevroren sterren zich niet triljoenen na triljoenen jaren vormen. Sommige van deze sterren kunnen afkomstig zijn van botsingen tussen sub-stellaire objecten die bruine dwergen worden genoemd, die groter zijn dan planeten maar te klein om in sterren te ontsteken. Bevroren sterren zouden, ondanks hun lage temperaturen, in theorie voldoende massa hebben om beperkte kernfusie te ondersteunen, maar niet genoeg om door veel van hun eigen licht te schijnen. Hun atmosfeer kan vervuild zijn door ijswolken, met een zwakke kern die een kleine hoeveelheid energie uitstraalt. Als ze vormen zoals theoretisch, zouden ze veel meer op bruine dwergen lijken dan op echte sterren.
In deze verre toekomst zullen de grootste sterren rond slechts 30 keer de massa van de zon zijn, vergeleken met bekende sterren van vandaag die meer dan 300 keer de massa van de zon zijn. Er wordt voorspeld dat sterren in deze periode gemiddeld veel kleiner zullen zijn - veel zo klein als 40 keer de massa van Jupiter, waarbij waterstof nauwelijks in helium onder het oppervlak wordt gesudderd. In deze koude en verre toekomst, nadat het universum helemaal geen sterren meer vormt, zullen de overblijvende grote objecten voornamelijk witte dwergen, bruine dwergen, neutronensterren en zwarte gaten zijn, volgens Adams en Laughlin.
Iron Star
Het concept van een kunstenaar van een gesmolten hemellichaam, misschien lijkend op hoe ijzeren sterren er over triljoenen jaren uit zullen zien. (Iuliia Bycheva / Alamy Stock Photo) Als het universum zich voortdurend naar buiten uitbreidt, zoals het momenteel doet, in plaats van uiteindelijk naar binnen toe ineenstorten - en wetenschappers weten niet zeker wat het zal doen - dan zal het uiteindelijk een soort "warmtedood" ervaren waarbij atomen zelf uiteen beginnen te vallen . Tegen het einde van deze tijd kunnen zich opvallend ongebruikelijke objecten vormen. Een van de meest ongewone kan de ijzeren ster zijn.
Terwijl sterren in de kosmos voortdurend lichte elementen in zwaardere fuseren, zal er uiteindelijk een buitengewone hoeveelheid ijzerisotopen zijn - een stabiel, duurzaam element. Exotische kwantumtunneling zal het ijzer op subatomair niveau doorbreken. Dit proces zal uiteindelijk aanleiding geven tot ijzeren sterren - gigantische objecten de massa van sterren die toch bijna volledig uit ijzer zijn gemaakt. Een dergelijk object is echter alleen mogelijk als een proton niet vervalt, wat weer een vraag is die mensen niet lang genoeg hebben geleefd om te beantwoorden.
Niemand weet hoe lang het universum zal duren, en onze soort zal vrijwel zeker niet aanwezig zijn om getuige te zijn van de laatste dagen van de kosmos. Maar als we triljoenen jaren langer zouden kunnen leven en observeren, zouden we zeker een opmerkelijke verandering meemaken.
