Megjósolja-e az általános relativitáselmélet, hogy világegyetemünknek a Nagy Bummal kellett kezdődnie, s az időnek szükségképpen van kezdete?

A választ merőben új közelítés alapján Roger Penrose brit matematikus és fizikus adta meg 1965-ben. Megmutatta, hogy a saját gravitációja hatására összeroppanó csillag olyan tartományban záródik, melynek felülete végül nulla méretűre zsugorodik. S ha a tartomány felülete nullává válik, akkor a térfogata is eltűnik. A csillag anyagának teljes mennyisége zéró térfogatra nyomódik össze, az anyag sűrűsége és a tér görbülete tehát végtelenné válik. Más szavakkal, a téridő valamely tartományában szingularitást kapunk, melyet fekete lyuk néven ismerünk." Hawking megadja a definíciót is: "Szingularitás a téridő pontja, ahol a téridő görbülete végtelenné válik."

fekete lyuk - a nagy égi porszívó

Szupernóva-robbanás esetén előfordul, hogy a nagyméretű csillag fekete lyukká omlik össze. Ennek akkora a gravitációs ereje, hogy "égi porszívóként" működik, ami a közelébe kerül, azt beszippantja, s onnan nincs menekülés. Még a fény sem tudja elhagyni, ezért fekete a fekete lyuk. Mostanában sokat írnak a sci-fi-írók a "fekete lyukakról" - nem árt tehát, ha tudjuk, hogy a fekete lyukakról szóló ismeretek csaknem teljes egészében elméleti számítások, elgondolások, és matematikai modelleken alapulnak. Hogy mit higgyünk el és mit nem - arra nézve egyetlen útmutatást adhatunk. Higgyük el azt, amit a nagy, világszerte elismert tudósok írnak és mondanak. Főképpen akkor, ha nem tréfából mondják, amit mondanak. Mert az is előfordul.

végül mi lesz a csillagból?

Hogy végül is mi lesz egy csillagból, ha bevégezte aktív létét, az jórészt attól függ, hogy kezdetben mekkora volt. A mi Napunkból előbb vörös óriás, majd fehér törpe lesz. A nagyobb csillagok szupernóva-robbanás után visszamaradó anyagából kicsiny, néhány kilométer átmérőjű, de rendkívül súlyos anyagú neutroncsillag lesz; eléri a százmilliárd kilogrammot - egyetlen köbcentiméterben.

a nehézelemek keletkezése

Amikor a hidrogén-tüzelőanyag fogyóban van, a csillag megkezdi a nehézelem-termelést, fúzióinak eredményeként nehézelemek jönnek létre. A nehézelemek valóban számottevő mennyiségben a nagyobb csillagok halálakor beálló szupernóva-robbanáskor jönnek létre. Az általuk kidobott gázfelhőben minden elem előfordul. A vason túli elemek jóval kisebb mennyiségben képződnek, mint a vas, a szén vagy a nikkel. Ezért drágább az arany, mint a vas. Kedves olvasónk vaslábasának és aranygyűrűjének anyaga egy olyan csillag gyomrában készült, amelyik mintegy 6 milliárd évvel ezelőtt szupernóvaként felrobbant, és anyaga jórészt beépült a Napba, valamint a Föld bolygóba. Ha ez a csillag nem teszi meg nekünk azt a szívességet, hogy éppen a megfelelő helyen és időben szórja ki a nehézelemeket, akkor talán a Nap körül is csak gázgombócok keringenek (amilyen a Jupiter), és akkor mi most nem elmélkedhetnénk a dolgon.

Mi a csillagok hosszú életének a titka?

A nyolcmilliárd évvel ezelőtt "összeállt" csillagok ott ragyognak az égbolton a mai napig. Persze, csak a viszonylag kisebbek, amelyek nem sokkal nagyobbak, mint a mi Napunk. Mert a nagyobbak már évmilliárdokkal ezelőtt befejezték létüket, kihűltek vagy szétrobbantak, vagy fekete lyuk lett belőlük. A kisebbek, a Nap-méretűek megmaradtak a mai napig, és esetleg vannak valamiféle "bolygóik". De azokon nem kereshetünk élőlényeket. Mert az öreg csillagok öreg bolygói csak gázból állnak, gázgombócok, mint a mi Napunk, vagy óriásbolygónk, a Jupiter. Nehézelem nélkül pedig nincs szilárd talajú bolygó, amilyen a mi bolygónk, a Föld.

és akkor van még 5 milliárd évünk hátra

A csillagok persze a meglevő anyagból álltak össze, nem volt bennük más, mint hidrogén és hélium. Csillag akkor keletkezik, mikor nagy mennyiségű gáz saját tömegvonzásának hatására sűrűsödik, majd önmagába roskad. Ettől a gáz felmelegszik, előbb-utóbb eléri azt a hőmérsékletet, melyen az összeütköző hidrogénatomok héliummá alakulnak. Ez a csillagokban történő reakció tulajdonképpen szabályozott hidrogénbomba-robbanás. A felszabaduló hő hatására világít a csillag. A gáz nyomása kiegyenlíti a gravitáció összehúzó erejét, s ekkor megszűnik a zsugorodás. Hawking szerint egy léggömbre, lufira emlékeztetnek, amit a belső gáz nyomása szétfeszíteni, a gumi rugalmassága pedig összehúzni igyekszik. A dologhoz hozzátartozik az, hogy minél nagyobb egy csillag, annál hamarabb ég ki. A mi csillagunk, a Nap, éppen középúton van: ötmilliárd évvel ezelőtt keletkezett, és még vagy ötmilliárd évre való tüzelőanyaga van.

az ősrobbanás utáni világegyetem

"Világképünk" szempontjából a legfontosabb tény, hogy az ősrobbanás utáni évmilliók során a világegyetem anyaga megdöbbentően egyhangú volt. Egész világegyetemünkben nem volt más, mint 75% hidrogén és 25% hélium. Azt mondják, hogy ehhez még egy kevés deutérium, és lítium is járulhatott, de ezek mennyisége elenyésző lehetett. Világegyetemünkben nem volt vas, nem volt szén, sem nikkel vagy arany. Csak hidrogén meg hélium. Az összes többi elem később készült el, és készül még a mai napig is, és készül majd a jövőben.