Ο γαλήνιος θάνατος ενός μικρού άστρου.

Μετά την γέννηση ενός άστρου, το χρονικό αυτό διάστημα θα το ονομάζαμε νηπιακή ηλικία του άστρου, ακολουθεί μια περίοδος σταθερότητας και τέλος, φτάνει η χρονική εκείνη περίοδος που η αλόγιστη κατασπατάληση της ενέργειας είναι μια αναγκαστική και αναπόφευκτη διαδικασία. Η χρονική περίοδος που μεσολαβεί είναι ουσιαστικά μια μακρόχρονη και αργή πορεία προς τον θάνατο, έναν θάνατο μη αναστρέψιμο και μερικές φορές βίαιο και τρομακτικό. Ο τρόπος με το οποίο πεθαίνει κάθε άστρο είναι διαφορετικός, αλλά είναι αποκλειστική συνάρτηση της ολικής μάζας του άστρου. Κατατάσσουμε λοιπόν σε τρεις κατηγορίες τα αστρικά κατάλοιπα (πτώματα): Σε λευκούς νάνους, σε αστέρες νετρονίων και στις ακατανόητες για τον κοινό ανθρώπινο νου αλλά και τις εξάπτοντας την φαντασία μας μαύρες τρύπες.
Όταν στο κέντρο (εσωτερικό) του άστρου, μετά τις συνεχόμενες πυρηνικές συντήξεις, δημιουργηθεί ο σίδηρος, τότε οι πυρηνικές αντιδράσεις του άστρου σταματούν, αφού ο πυρήνας του σιδήρου είναι ένας σταθερός πυρήνας. Τα αποθέματα των πυρηνικών καυσίμων έχουν εξαντληθεί και εδώ ισχύει κάτι πολύ παράδοξο και παράξενο ταυτόχρονα, τα καύσιμα καταναλώνονται με ρυθμούς μεγαλύτερους, όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του αστεριού, άρα τα άστρα μεγάλης μάζας χρειάζονται περισσότερα καύσιμα. Αρκεί εδώ να πούμε ότι ο Ήλιος μας, που είναι συγκριτικά ένα μικρό-μεσαίο άστρο “καίει” εξακόσια εκατομμύρια τόνους υδρογόνου το δευτερόλεπτο (600.000.000 τόνους / δευτ.) μετατρέποντας το, σε ήλιο και ενέργεια, με έλλειμμα μάζας 3%. Αποτέλεσμα της διακοπής της πυρηνικής σύντηξης είναι, ότι η βαρύτητα κερδίζει πάλι και αυτή τη φορά ανενόχλητη, ολοκληρώνει το έργο της. Κάτω από το τρομακτικό βάρος των φλοιών που περιβάλλουν τον πυρήνα (σκεφτείτε κάτι σαν το κρεμμύδι), το άστρο συμπιέζεται και πεθαίνει.

Αν η μάζα του άστρου είναι μικρή, ας υποθέσουμε ότι συγκρίνεται με την μάζα του Ήλιου, η κατάληξη του θανάτου του άστρου είναι λευκός νάνος, όνομα που προέρχεται από την λαμπρότητα και τις  διαστάσεις του. Επιπλέον βαρυτική σύνθλιψη στους λευκούς νάνους δεν μπορεί να υπάρξει αφού αυτή αντισταθμίζεται και εξισορροπείται από την πίεση των ηλεκτρονίων που συνυπάρχουν με τους πυρήνες της ιοντισμένης ύλης. Αυτό συμβαίνει γιατί λαμβάνει χώρα ένα εντυπωσιακό φυσικό φαινόμενο:  δεν χρειάζεται κατανάλωση ενέργειας η πίεση των ηλεκτρονίων για να συντηρηθεί.Στηρίζεται απλά, σε μια εντυπωσιακή αρχή της Κβαντομηχανικής, που ακούει στο χαρακτηριστικό όνομα «απαγορευτική  αρχή του Pauli». Στην περίπτωση των ηλεκτρονίων, η αρχή αυτή μεταφράζεται ως εξής: δύο ηλεκτρόνια δεν μπορούν να συμπιεσθούν στην ίδια περιοχή του χώρου, άρα έχουν αναγκαστικά πολύ διαφορετικές  ταχύτητες.

  Ακριβώς γι΄ αυτό τον λόγο τείνουν να απομακρυνθούν το ένα από το άλλο και έτσι το άστρο τείνει να διασταλεί εξισορροπώντας την βαρυτική δύναμη. Το 1928 ένας Ινδός φοιτητής ο Sabrahmanyan Chandrasekhar έφυγε με πλοίο από την πατρίδα του για να σπουδάσει στην Αγγλία, στο Κέιμπριτζ. Στην διάρκεια του ταξιδιού του από την Ινδία ο Chandrasekhar  υπολόγισε πόσο μεγάλο μπορεί να είναι ένα άστρο που, ακόμα κι αν έχει εξαντλήσει όλα τα πυρηνικά του καύσιμα μπορεί να διατηρεί με κάποιο τρόπο την ισορροπία του και να μην καταρρέει. Ο Chandrasekhar κατάλαβε όμως, ότι υπάρχει ένα όριο στην άπωση που μπορεί να προμηθεύσει η απαγορευτική αρχή του Pauli: η θεωρία της σχετικότητας προσδιορίζει ότι η διαφορά ταχυτήτων των σωματιδίων της ύλης μέσα στο άστρο δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό σημαίνει πως όταν ένα άστρο γίνει αρκετά πυκνό, η άπωση που προκύπτει από την απαγορευτική αρχή θα είναι μικρότερη από την έλξη της βαρύτητας. Ο Chandrasekhar υπολόγισε ότι ένα ψυχρό άστρο με μάζα μεγαλύτερη από μιάμιση φορά περίπου του Ήλιου δεν θα μπορεί να διατηρεί την ισορροπία του και έτσι θα καταρρεύσει από την βαρυτική έλξη. (Αυτή η μάζα είναι γνωστή σήμερα ως όριο Chandrasekhar). Την ίδια εποχή παρόμοια ανακάλυψη έκανε και ο Ρώσος επιστήμονας Lev Landau. Το όριο Chandrasekhar έχει σημαντικές επιπτώσεις στην τελική μοίρα των άστρων : αν η μάζα τους είναι μικρότερη από αυτό το όριο, το άστρο μπορεί να σταματήσει να συστέλλεται και να παραμείνει σ΄ ένα τελικό στάδιο, αυτό του λευκού νάνου.

Το μέγεθος των λευκών νάνων είναι συγκρίσιμο του μεγέθους της Γης, αλλά διαφέρουν ως προς την πυκνότητα που είναι πολλαπλάσια. Ένα κουταλάκι του γλυκού από την  ύλη ενός λευκού νάνου θα ζύγιζε στη Γη περίπου πενήντα τόνους, αφού η πυκνότητα ενός λευκού νάνου είναι δεκάδες τόνοι ανά κυβικό εκατοστόμετρο. Η υψηλή επιφανειακή θερμοκρασία που επικρατεί σ΄ ένα λευκό νάνο έχει σαν αποτέλεσμα την εντυπωσιακή του λαμπρότητα και έτσι πολλοί έχουν εντοπισθεί από αστρονομικές παρατηρήσεις. Ο πιο γνωστός λευκός νάνος  περιστρέφεται, γύρω από τον Σείριο ένα από τα πιο φωτεινά και γνωστά άστρα του ουρανού. Ο Ήλιος μας μετά την ολοκλήρωση της φάσης του ερυθρού γίγαντα  θα καταλήξει και αυτός σε λευκό νάνο. Η συνεχής εκπομπή ακτινοβολίας από τους λευκούς νάνους τους οδηγεί σταδιακά στην απώλεια ενέργειας που δεν ανανεώνεται, με αποτέλεσμα η λαμπρότητά τους να μειώνεται συνέχεια και κάποια στιγμή το φως τους σβήνει οριστικά. Την περιπλάνηση τους στο Σύμπαν την συνεχίζουν πλέον σαν σκοτεινοί, ψυχροί και αόρατοι νάνοι.