Egy kis csillag életciklusa

A csillagok valóban a csillagporból születnek, és mivel a csillagok azok a gyárak, amelyek minden nehéz elemet előállítanak, világunk és minden benne lévő csillagpor is származik.

Leginkább hidrogéngázmolekulákból álló felhői lebegnek a tér elképzelhetetlen hidegségében, amíg a gravitáció arra kényszeríti őket, hogy magukba omolva csillagokat alkossanak.

Minden csillag egyenlően jön létre, de az emberekhez hasonlóan sokféle változatban készülnek. A csillag jellemzőinek elsődleges meghatározója a csillagképződésben résztvevő csillagpor mennyisége.

Egyes csillagok nagyon nagyok, és rövid, látványos életük van, míg mások olyan kicsiek, hogy alig volt elég tömegük ahhoz, hogy eleve csillagokká váljanak, és ezek rendkívül hosszú életűek. Egy csillag életciklusa, amint azt a NASA és más űrhatóságok magyarázzák, nagymértékben függ a tömegtől.

A körülbelül a napunk nagyságú csillagokat kis csillagoknak tekintik, de nem olyan kicsiek, mint a vörösek törpék, amelyek tömege körülbelül a fele a napnak, és olyan közel vannak az örökkévalósághoz, amennyire egy csillag képes kap.

A G-típusú, fő szekvenciájú csillagnak (vagy sárga törpének) minősített kis tömegű csillag, például a nap életciklusa körülbelül 10 milliárd évig tart. Bár az ekkora csillagok nem válnak szupernóvává, drámai módon zárják le életüket.

A gravitáció, ez a titokzatos erő, amely a lábunkat a földhöz ragasztja, és a bolygók a pályájukon forognak, felelős a csillagképződésért. Az univerzum körül úszó csillagközi gáz- és porfelhőkben a gravitáció kis molekulákká egyesíti a molekulákat, amelyek szülőfelhőikből felszabadulva protosztárokká válnak. Néha az összeomlást egy kozmikus esemény, például egy szupernóva okozza.

Megnövekedett tömegük révén a protosztárok képesek több csillagport vonzani. A lendület megőrzése miatt az összeomló anyag forgó korongot képez és a hőmérséklet növekszik a növekvő nyomás és a kinetikus energia miatt, amelyet a gázmolekulák szabadon vonzanak központ.

Úgy gondolják, hogy több protosztár létezik többek között az Orion-ködben is. A nagyon fiatalok túlságosan diffúzak ahhoz, hogy láthatóak legyenek, de az egyesülés során végül átlátszatlanokká válnak. Amint ez megtörténik, az anyag felhalmozódása befogja az infravörös sugárzást a magban, ami tovább növeli a hőmérsékletet és a nyomást, végül megakadályozza, hogy több anyag essen a magba.

A csillag burkolata továbbra is vonzza az anyagot és növekszik, amíg valami hihetetlen dolog nem történik.

Nehéz elhinni, hogy a gravitáció, amely viszonylag gyenge erő, kiválthatja az események láncolatát, amely termonukleáris reakcióhoz vezet, de ez történik. Amint a protosztár továbbra is felveszi az anyagot, a magban lévő nyomás olyan intenzívvé válik, hogy a hidrogén héliummá kezd összeolvadni, és a protosztár csillaggá válik.

A termonukleáris aktivitás megjelenése intenzív szelet hoz létre, amely a csillagtól a forgástengely mentén pulzál. A csillag kerületén keringő anyagokat ez a szél kidobja. Ez a csillag keletkezésének T-Tauri fázisa, amelyet erőteljes felületi aktivitás jellemez, ideértve a fellángolást és a kitörést is. A csillag ebben a fázisban tömegének akár 50% -át is elveszítheti, amely egy nap méretű csillag esetében néhány millió évig tart.

Végül a csillag kerülete körüli anyagok eloszlani kezdenek, és a maradék bolygókká egyesül. A napszél alábbhagy, és a csillag a fő szakaszon a stabilitás periódusába rendeződik. Ebben az időszakban a hidrogén és a hélium fúziós reakciója által a magban fellépő külső erő kiegyensúlyozza a gravitáció befelé irányuló húzását, és a csillag nem veszít és nem nyer anyagot.

Az éjszakai égbolton a legtöbb csillag fő szekvenciájú csillag, mert ez az időszak messze a leghosszabb bármely csillag életében. A fő sorrendben egy csillag a hidrogént héliummá olvasztja, és addig folytatja, amíg hidrogén üzemanyaga el nem fogy.

A fúziós reakció a hatalmas csillagoknál gyorsabban megy végbe, mint kisebbeknél, így a hatalmas csillagok melegebben, fehér vagy kék fénnyel égnek, és rövidebb ideig égnek. Míg a nap nagyságú csillag 10 milliárd évig fog tartani, egy szuper hatalmas kék óriás csak 20 millióig tarthat.

Általánosságban elmondható, hogy a fő szekvenciájú csillagokban kétféle termonukleáris reakció fordul elő, de kisebb csillagokban, például a Napban csak egy típus fordul elő: a proton-proton lánc.

A protonok hidrogén atommagok, és egy csillagmagban elég gyorsan haladnak ahhoz, hogy legyőzzék az elektrosztatikus taszítást, és ütközve hélium-2 magokat képezzenek, felszabadítva egy v-neutrino és pozitron a folyamat során. Amikor egy másik proton ütközik egy újonnan képződött hélium-2 maggal, összeolvadnak a hélium-3-ban és felszabadítanak egy gammafotonot. Végül két hélium-3 mag ütközik és egy hélium-4 magot és még két protont hoz létre, amelyek tovább folytatják a láncreakciót, így összességében a proton-proton reakció négy protont emészt fel.

Az egyik részlánc, amely a fő reakcióban fordul elő, a berillium-7-et és a lítium-7-et termeli, de ezek olyan átmeneti elemek, amelyek a pozitronral való ütközés után két hélium-4 magot hoznak létre. Egy másik részlánc berillium-8-at termel, amely instabil és spontán két hélium-4 magra oszlik. Ezek a részfolyamatok adják a teljes energiatermelés mintegy 15 százalékát.

Az emberi életciklus aranyévei azok, amelyekben az energia fogyni kezd, és ugyanez igaz a csillagra is. A kis tömegű csillag arany évei akkor következnek be, amikor a csillag elfogyasztotta a magjában lévő összes hidrogén-tüzelőanyagot, és ezt az időszakot a fő utáni szekvenciának is nevezik. A fúziós reakció a magban megszűnik, és a külső héliumhéj összeomlik, ami hőenergiát hoz létre, mivel az összeomló héjban lévő potenciális energia kinetikus energiává alakul.

A plusz hő hatására a héjban lévő hidrogén újra összeolvad, de ezúttal a reakció több hőt termel, mint akkor, amikor csak a magban fordult elő.

A hidrogén héjréteg összeolvadása a csillag éleit kifelé tolja, és a külső légkör kitágul és lehűl, a csillagból vörös óriás lesz. Amikor ez körülbelül 5 milliárd év alatt megtörténik a Nappal, az a Föld felé eső távolság felét kitágítja.

A terjeszkedést a magban megnövekedett hőmérséklet kíséri, mivel a héjban bekövetkező hidrogénfúziós reakciók során több hélium kerül be. Olyan meleg lesz, hogy a hélium fúziója megkezdődik a magban, amely berilliumot, szenet és oxigént termel, és miután ez a reakció (úgynevezett hélium villanás) elindul, gyorsan terjed.

Miután a héj a héjban kimerült, egy kis csillag magja nem tud elegendő hőt generálni a keletkezett nehezebb elemek összeolvadásához, és a magot körülvevő héj újra összeomlik. Ez az összeomlás jelentős mennyiségű hőt generál - elegendő ahhoz, hogy elinduljon a hélium fúziója a héjban - és az új A reakció egy új tágulási periódust kezd, amelynek során a csillag sugara az eredeti értékének akár 100-szorosával is megnő sugár.

Amikor a napunk eléri ezt a stádiumot, tágulni fog a Mars pályáján.

A gyerekeknek szánt csillag életciklusának minden történetének tartalmaznia kell a bolygó ködjeinek magyarázatát, mivel ezek az univerzum legszembetűnőbb jelenségei. A bolygó köd kifejezés helytelen elnevezés, mert semmi köze a bolygókhoz.

Ez a jelenség felelős Isten Szeme (a Helix-köd) drámai képeiért és más hasonló képekért, amelyek benépesítik az internetet. A bolygóköd nem messze bolygó jellegű, de egy kis csillag pusztulásának aláírása.

Amint a csillag kitágul második vörös óriás fázisába, a mag egyszerre szuperhős fehérré omlik össze törpe, amely egy sűrű maradvány, amelynek az eredeti csillag tömegének nagy része egy Föld méretűre van csomagolva gömb. A fehér törpe ultraibolya sugárzást bocsát ki, amely ionizálja a táguló héjban lévő gázt, drámai színeket és alakokat eredményezve.

A bolygó ködei nem tartósak, mintegy 20 000 év alatt oszlanak el. A fehér törpecsillag, amely egy bolygó ködének feloszlatása után marad, azonban nagyon tartós. Alapjában véve egy szén- és oxigéncsomó keveredik olyan elektronokkal, amelyek olyan szorosan vannak csomagolva, hogy állítólag degeneráltak. A kvantummechanika törvényei szerint ezek nem tömöríthetők tovább. A csillag milliószor sűrűbb, mint a víz.

A fehér törpe belsejében nem fordulnak elő fúziós reakciók, de kis felülete miatt meleg marad, ami korlátozza a kisugárzott energia mennyiségét. Végül lehűl, hogy fekete, inert széndarabkává és elfajult elektronokká váljon, de ez 10–100 milliárd évig fog tartani. Az univerzum még nem elég idős ahhoz, hogy ez bekövetkezhessen.

Egy akkora napméretű csillag fehér törpévé válik, ha elfogyasztja hidrogén-tüzelőanyagát, de amelynek magjának tömege 1,4-szer akkora, mint a napé, más sorsra jut.

Az ilyen tömegű csillagok, amelyeket Chandrasekhar határnak neveznek, továbbra is összeomlanak, mert a gravitációs erő elegendő az elektron degeneráció külső ellenállásának legyőzéséhez. Ahelyett, hogy fehér törpévé válnának, neutroncsillagokká válnak.

Mivel a csandrasekhári tömegkorlátozás a magra vonatkozik, miután a csillag tömegének nagy részét kisugározta, és mivel az elveszett tömeg jelentős, a csillagnak a nap tömegének körülbelül nyolcszorosának kell lennie, mielőtt a vörös óriás fázisba lép, hogy neutroncsillaggá váljon.

A vörös törpe csillagok olyanok, amelyek tömege fél-háromnegyed naptömeg között van. Ők a legmenőbbek az összes csillag közül, és nem halmoznak fel annyi héliumot a magjukban. Következésképpen nem terjeszkednek vörös óriássá, amikor kimerítették nukleáris üzemanyagukat. Ehelyett közvetlenül fehér törpévé válnak, anélkül, hogy bolygóköd képződne. Mivel ezek a csillagok olyan lassan égnek, még sokáig - talán akár 100 milliárd évig - el kell tartani, míg egyikük átesik ezen a folyamaton.

A 0,5 naptömeg alatti tömegű csillagokat barna törpéknek nevezik. Egyáltalán nem csillagok, mert amikor kialakultak, nem volt elegendő tömegük a hidrogénfúzió elindításához. A gravitációs nyomóerők elég energiát generálnak ahhoz, hogy az ilyen csillagok kisugárzhassanak, de a spektrum távoli vörös végén alig érzékelhető fényt sugároz.

Mivel nincs üzemanyag-fogyasztás, semmi sem akadályozza meg egy ilyen csillagot abban, hogy pontosan úgy maradjon, ahogy van, amíg az univerzum kitart. Egy vagy sok lehet a Naprendszer közvetlen szomszédságában, és mivel olyan homályosan ragyognak, soha nem tudnánk, hogy ott vannak.