Žvaigždžių gimimas

• Balandis 25, 2024

Žmonės kažkada manė, kad žvaigždės yra amžinos. Bet mes dabar žinome, kad jie gyvena kaip gimimo ir mirties ciklai. Čia yra istorija apie tai, kaip gimsta į saulę panaši žvaigždė.

Pradėkite nuo milžiniškos molekulinės debesies
Nors mes galime galvoti apie Saulę kaip milžinišką liepsnojančių dujų rutulį, jos centras yra daug tankesnis nei plieno. Žvaigždės daromos ūkai taip retai, kad vidutiniškai kubiniame centimetre yra tik 100 dalelių - kubinis centimetras oro, kuriuo kvėpuojame, turi apie 100 kvadrilijonų kartų nei daugelis.

Neįtikėtina, kad kažkas tokio reikšmingo, kaip žvaigždė, yra pagamintas iš kažko neryškaus kaip ūkas. Tačiau gigantiški debesys pasiskirstę per kelias dešimtis šviesmečių. Taigi, nors jie yra ploni, jų bendra masė gali būti milijoną kartų didesnė už Saulės sistemos masę. Medžiagos yra daug, bet kas ją formuoja?

Gravitacija, skulptorius
Gravitacija yra jėga, sutraukianti ūką į pakankamai tankų, kad būtų žvaigždė. Milžiniškas molekulinis debesis yra gera vieta žvaigždėms formuotis. Jis ne tik turi gausią medžiagą, bet ir yra pakankamai šaltas, kad atomai susibūrė sudarydami molekules, o kai kuriose vietose materija pradėjo kauptis.

Gravitacijos stiprumas priklauso nuo masės, todėl didesnio tankio plotas gali į jį pritraukti daugiau materijos, padidindamas jos masę, taigi ir patrauklumą gravitacijai. Per keletą milijonų metų ūkas gali sugriūti. Bet tikėtina, kad žlugimas turės tam tikros pagalbos. Yra daugybė galimų žvaigždžių susidarymo sužadintuvų, pavyzdžiui, supernovos smūgio bangos, jungiančios materiją, kad sudarytų tankesnius regionus.

Ūkas nesugriūva iš karto. Tankesni regionai išauga, o debesis suyra. Štai kodėl žvaigždės formuojasi grupėse. Kiekvienas fragmentas suyra atskirai ir yra potenciali žvaigždė, kurios mišios pažymės savo gyvenimo istoriją. Plejadų žvaigždžių spiečius, parodytas antraštės paveikslėlyje, yra žvaigždžių grupės, suformuotos iš to paties milžiniško debesies, pavyzdys. Kiekvienos žvaigždės masė lemia, kokia ji bus šviesi, kiek laiko ji gyvens ir kaip mirs. Kai kurie fragmentai neturės pakankamai masės žvaigždėms formuoti, tačiau gali tapti rudieji nykštukai, nepavyko žvaigždės. [Nuotraukos autorius: Gregas Hoganas, „EarthSky“]

Fragmentai
Fragmentai įkaista, sukasi ir toliau žlunga.

Ne centrinio regiono reikalai turi gravitacinė potencinė energija, kaip užtvankos sulaikytas vanduo. Kai jis patenka į centrą, potenciali energija tampa kinetinis (judėjimo) energija, ir išsiskiria šiluma.

Kampinis pagreitis yra objekto sukimosi matas, atsižvelgiant į jo spindulį ir greitį. Milžiniški ūkai sukasi labai lėtai. Bet kampinis pagreitis yra konservuotas - tai reiškia, kad mažesnio spindulio debesies fragmentas suksis greičiau. Mėgstamiausias žemiškas pavyzdys yra čiuožėjas, užsiimantis nugara. Ji pradeda ištiestomis rankomis. Jei ji prisitraukia rankas prie savo kūno, nugaros spindulys yra mažesnis, todėl ji sukasi greičiau be jokių papildomų pastangų.

Taigi, fragmentui sugriuvus, jo sukimasis pagreitėja. Vietoj netaisyklingos originalo fragmento formos, verpimas padaro jį labiau rutulio formos.

Protostar
Fragmente yra tankus centrinis regionas, kuris tampa protostaris o tada žvaigždė. Lieka tik dulkės ir dujos. Sukdamasis, purios dulkės ir dujos įstumiamos į diską aplink protostaro pusiaują. Žvaigždė ne tik gali vieną dieną susidaryti iš protostaro, bet ir iš jos gali formuotis planetinė sistema protoplanetinis diskas.

Protostar auga, pritraukdamas disko medžiagą. Didėjant jos masei, ji toliau traukiasi. Gravitacinis susitraukimas išskiria daug šilumos. Karštos dujos šerdyje išstumia į išorę, veikdamos prieš sunkį. Taigi, nors pradinis žlugimas įvyko palyginti greitai, jis sulėtėja, kai protostaris įkaista. Norint, kad temperatūra pakiltų iki milijono laipsnių Celsijaus, reikia maždaug milijono metų, ir tai nėra beveik pakankamai karšta, kad ji taptų žvaigžde.

Dauguma žvaigždžių, kurias stebime, yra pagrindinė seka žvaigždės. Jų šiluma ir šviesa kyla iš branduolio susiliejus vandeniliui jų šerdyse. Norint, kad branduolių sintezė prasidėtų, šerdies temperatūra turi būti bent 10 mln. ° C (18 mln. ° F).

Gimsta žvaigždė
Kai prasideda vandenilio sintezė, protostaris yra tinkama kūdikio žvaigždė. Tačiau prieš įeinant į pagrindinę seką, ji turi šiek tiek išaugti.

Pagrindinėje sekos žvaigždėje yra pusiausvyra tarp branduolio sintezės šerdyje vykstančio išorinio šilumos slėgio ir vidinės gravitacijos jėgos. Tai vadinama hidrostatinė pusiausvyra. Reikia šiek tiek laiko, kol žvaigždė baigs susitraukti ir atsiras tokia pusiausvyra.

Žvaigždės masė nedidėja, kai vyksta branduolių sintezė, nes stiprus žvaigždžių vėjas nupučia disko medžiagą. Tiesą sakant, per keletą milijonų metų jis visiškai pašalina dulkėtą diską.

Žvaigždės pagrindinės sekos gyvenimo trukmė priklauso nuo jos masės. Į saulę panašios žvaigždės gyvena apie 10 milijardų metų, taigi mūsų Saulė yra įpusėjusi savo gyvenimą.Raudonasis nykštukas, turintis pusę Saulės masės, gali gyventi 80 milijardų metų ar daugiau, tai yra daug ilgiau nei dabartinis Visatos amžius. Tačiau didžiulės žvaigždės turi trumpą gyvenimo laiką. Dešimt kartų didesnė nei Saulės masė žvaigždė trunka tik 20 milijonų metų. Žvaigždės išlieka pagrindine seka, kol jų vandenilio kuras pasibaigs.

Vaizdo Instrukcijos: Mokslo sriuba: žvaigždės ir aplink jas skriejančios egzoplanetos (Balandis 2024).