ZVIJEZDE: KARAKTERISTIKE, NAČIN NA KOJI SE FORMIRAJU, ŽIVOTNI CIKLUS, STRUKTURA - ZNANOST - 2026

Zvijezda je nebesko tijelo sastoji od plina, uglavnom vodika i helija, te drži u ravnoteži zahvaljujući sili gravitacije, koja teži da se oblog, i pritisak plina, koji je širi.

U tom procesu, zvijezda proizvodi ogromne količine energije iz svoje jezgre, u kojoj se nalazi fuzijski reaktor koji sintetizira helij i druge elemente iz vodika.

Slika 1. Plejade, u zviježđu Bika, vidljive tijekom sjeverne zime, čine skup od oko 3.000 zvijezda udaljenih 400 svjetlosnih godina. Izvor: Wikimedia Commons.

U tim fuzijskim reakcijama masa se ne čuva u potpunosti, ali mali se dio pretvara u energiju. A budući da je masa zvijezde ogromna, čak i kad je jedna od najmanjih, tako se povećava i količina energije koju odaje u sekundi.

Karakteristike zvijezda

Glavne karakteristike zvijezde su:

- masa: vrlo varijabilna, u rasponu od malog udjela Sunčeve mase do supermasivnih zvijezda, s masama nekoliko puta većim od sunčeve mase.

- Temperatura: to je i varijabilna količina. U fotosferi, koja predstavlja svjetlucavu površinu zvijezde, temperatura je u rasponu od 50000-3000 K. Dok u njenom središtu doseže milione Kelvina.

- Boja: usko povezana s temperaturom i masom. Zvijezda je toplija, ljepša je njena boja i obratno, hladnija je, više se naginje crvenoj boji.

- Svjetlina: ovisi o snazi ​​koju zrači zvijezda, a koja obično nije jednolika. Najzaslužnije su i najveće zvijezde.

- Veličina: to je prividna svjetlina koju imaju sa Zemlje.

- Kretanje: zvijezde imaju relativna kretanja u odnosu na svoje polje, kao i rotacijsko kretanje.

- Dob: zvijezde mogu biti stare koliko i svemir - oko 13,8 milijardi godina - i stare samo milijardu godina.

Kako se oblikuju zvijezde?

Sunce, jedna od miliona zvijezda na Mliječnom putu.

Zvijezde nastaju iz gravitacijskog kolapsa ogromnih oblaka kozmičkog plina i prašine, čija gustoća stalno fluktuira. Primordijalni materijal u tim oblacima je molekularni vodik i helij, a također su tragovi svih poznatih elemenata na Zemlji.

Kretanje čestica koje čine ovu ogromnu količinu mase raširene u prostoru je slučajno. Ali s vremena na vrijeme gustoća se u jednom trenutku malo povećava, uzrokujući kompresiju.

Tlak plina ima tendenciju da poništi ovu kompresiju, ali gravitaciona sila, ona koja povlači molekule zajedno, malo je viša, jer su čestice bliže jedna drugoj, a zatim suzbijaju taj učinak.

Nadalje, gravitacija je odgovorna za još veću masu. A kako se to događa, temperatura se postepeno povećava.

Zamislite sada ovaj postupak kondenzacije u velikoj mjeri i uz sve raspoloživo vrijeme. Snaga gravitacije je radijalna, a tako formiran oblak materije imat će sfernu simetriju. Zove se protostar.

Uz to, ovaj oblak materije nije statičan, već se brzo okreće kako se materijalni skupi.

S vremenom će se formirati jezgra pri vrlo visokoj temperaturi i ogromnom tlaku, koja će postati zvjezdani fuzijski reaktor. Za to je potrebna kritična masa, ali kad se to dogodi, zvijezda dosegne ravnotežu i tako započne, tako reći, svoj život odraslih.

Masa i naknadna evolucija zvijezda

Vrsta reakcija koje se mogu dogoditi u jezgri ovisit će o masi koju u početku ima, a s njom i naknadnom evoluciji zvijezde.

Za mase manje od 0,08 puta veće od Sunčeve mase - 2 x 10 30 kg otprilike - zvijezda se neće formirati, jer se jezgra neće zapaliti. Tako formirani objekt postepeno će se ohladiti i kondenzacija će usporiti, što dovodi do smeđeg patuljka.

S druge strane, ako je protostar previše masivan, također neće postići potrebnu ravnotežu da bi postao zvijezda, pa će se nasilno raspasti.

Teorija stvaranja zvijezda gravitacijskim kolapsom zasluga je engleskog astronoma i kozmologa Jamesa Jeansa (1877-1946) koji je također predložio teoriju o stabilnom stanju svemira. Danas se ta teorija, koja drži da se ta materija stvara kontinuirano, odbačena u korist teorije Velikog praska.

Životni ciklus zvijezda

Kao što je gore objašnjeno, zvijezde nastaju postupkom kondenzacije maglice načinjene od plina i kozmičke prašine.

Za ovaj postupak treba vremena. Procjenjuje se da se to dogodi između 10 i 15 milijuna godina, dok zvijezda stječe konačnu stabilnost. Jednom kada tlak ekspanzivnoga plina i sila kompresijske gravitacijske ravnoteže, zvijezda ulazi u ono što se naziva glavni niz.

Prema svojoj masi, zvijezda se nalazi na jednoj od linija Hertzsprung-Russell-ovog dijagrama ili HR dijagrama. Ovo je graf koji prikazuje različite linije evolucije zvijezda, koje su sve diktirale mase zvijezde.

Na ovom grafikonu zvijezde su rangirane prema njihovoj svjetlini na temelju njihove efektivne temperature, kao što je prikazano u nastavku:

Slika 2. HR dijagram, koji su neovisno stvorili astronomi Ejnar Hertzsprung i Henry Russell oko 1910. Izvor: Wikimedia Commons. TO.

Zvjezdane linije evolucije

Glavni slijed je otprilike dijagonalna regija koja prolazi kroz sredinu dijagrama. Tu, u nekom trenutku, ulaze novoformirane zvijezde, prema njihovoj masi.

Najtoplije, najsjajnije i najmasovnije zvijezde nalaze se na vrhu i na lijevoj strani, dok su najhladnije i najmanje zvijezde pri dnu desno.

Masa je parametar koji upravlja evolucijom zvijezda, kao što je rečeno nekoliko puta. Doista, vrlo masivne zvijezde troše svoje gorivo brzo, dok male, hladne zvijezde, poput crvenih patuljaka, to upravljaju sporije.

Slika 3. Usporedba veličina između planeta (1 i 2) i zvijezda (3,4,5 i 6). Izvor: Wikimedia Commons. Dave Jarvis (https://dave.autonoma.ca/).

Za ljudsko biće, crveni patuljci su praktički vječni, još nisu poznati crveni patuljci.

Uz glavni slijed nalaze se zvijezde koje su se zbog svoje evolucije premjestile u druge pravce. Iznad su divovske i nadmoćne zvijezde, a ispod bijeli patuljci.

Spektralni tipovi

Ono što nam dolazi od dalekih zvijezda je njihova svjetlost, a iz njegove analize dobiva se mnogo informacija o prirodi zvijezde. Na dnu HR dijagrama nalazi se niz slova koji označavaju najčešće vrste spektra:

OBAFGKM

Zvijezde s najvišom temperaturom su O, a najhladnije su klase M. Zauzvrat, svaka od tih kategorija podijeljena je u deset različitih podtipova, razlikujući ih brojevima od 0 do 9. Na primjer, F5, srednja zvijezda između F0 i G0.

Klasifikacija Morgana Keenana dodaje blistavost zvijezde spektralnom tipu, s rimskim brojevima od I do V. Na ovaj način naše je Sunce zvijezda tipa G2V. Treba napomenuti da s obzirom na veliku varijabilnost zvijezda postoje i druge klasifikacije za njih.

Svaka spektralna klasa ima prividnu boju, prema HR dijagramu na slici. To je približna boja koju bi promatrač bez instrumenata ili najviše dvogled uočio u vrlo tamnoj i bistroj noći.

Evo kratkog opisa njegovih karakteristika prema klasičnim spektralnim tipovima:

Tip O

To su plave zvijezde s ljubičastim nijansama. Nalaze se u gornjem lijevom kutu dijagrama HR, tj. Velike su i svijetle, kao i visoke površinske temperature između 40 000 i 20 000 K.

Primjeri ove vrste zvijezda su Alnitak A, iz pojasa sazviježđa Orion, vidljiv tijekom sjevernih zimskih noći, te Sigma-Orionis u istom zviježđu.

Slika 4. Tri zvijezde Orionovog pojasa. S lijeva na desno Alnitak, Alnilam i Mintaka. Pored toga, pored Alnitaka, maglice Plamena i Konjske glave. Izvor: Wikimedia Commons.

Tip B

Lako ih je vidjeti golim okom. Boja mu je bijelo-plava, s površinskim temperaturama između 10 000 -7000 K. Sirius A, binarna zvijezda u zviježđu Canis Major je zvijezda tipa A, kao i Deneb, najsjajnija zvijezda u Labudovu.

Tip F

Izgledaju bijelo sa tendencijom žute boje, temperatura na površini je čak niža od prethodnog tipa: između 7000 i 6000 K. Polarnoj zvijezdi Polaris, iz zviježđa Mala Ursa pripada ovoj kategoriji, kao i Canopus, najsjajnija zvijezda zviježđa Carina, vidljivog daleko na jugu sjeverne polutke, za vrijeme sjeverne zime.

Tip G

Žuta su, a njihove temperature su između 6000 i 4800 K. Naše Sunce spada u ovu kategoriju.

K tip

U principu, nije lako otkriti unutarnju strukturu zvijezde, jer su većina njih vrlo udaljeni objekti.

Zahvaljujući proučavanju Sunca, najbliže zvijezde, znamo da se većina zvijezda sastoji od plinovitih školjki sferične simetrije, u čijem se središtu nalazi jezgra u kojoj se odvija fuzija. To zauzima više ili manje 15% ukupnog volumena zvijezde.

Oko jezgre nalazi se sloj kao plašt ili omotač i napokon postoji atmosfera zvijezde čija se površina smatra njegovom vanjskom granicom. Priroda ovih slojeva mijenja se s vremenom i evolucijom koju prati zvijezda.

U nekim slučajevima, na mjestu gdje nestaje vodik, njegovo glavno nuklearno gorivo, zvijezda nabubri, a potom svoje najudaljenije slojeve izbaci u svemir, tvoreći ono što je poznato kao planetarna maglina, u čijem središtu ostaje golo jezgro., u daljnjem tekstu poznat kao bijeli patuljak.

Upravo se u ovojnici zvijezde odvija transport energije od jezgre do vanjskih slojeva.

Slika 5. Slojevi Sunca, najgledanija zvijezda od svih. Izvor: Wikimedia Commons.

Vrste zvijezda

U odjeljku posvećenom spektralnim tipovima vrlo su općenito spomenute trenutno zvijezde. To u smislu karakteristika otkrivenih analizom njegovog svjetla.

No tijekom cijele evolucije, većina zvijezda putuje glavnim nizom i također ga napušta, locirajući se u druge grane. Samo zvijezde crvenih patuljaka ostaju u glavnom slijedu cijeli život.

Postoje i druge vrste zvijezda koje se često spominju, a koje smo ukratko opisali:

Patuljaste zvijezde

To je pojam koji se koristi za opisivanje vrlo različitih vrsta zvijezda, koje s druge strane imaju zajedničku malu veličinu. Neke se zvijezde formiraju s vrlo malom masom, ali druge koje su rođene s mnogo većom masom umjesto toga postaju patuljci tijekom svog života.

U stvari, patuljaste zvijezde su najopakija vrsta zvijezda u svemiru, pa vrijedi malo se osvrnuti na njihove karakteristike:

Smeđi patuljci

Riječ je o protostarima čija masa nije bila dovoljna za pokretanje nuklearnog reaktora koji tjera zvijezdu u glavni slijed. Za njih se može smatrati da su na pola puta između plinovitog divovskog planeta poput Jupitera i crvene patuljaste zvijezde.

Budući da im nedostaje stabilan izvor energije, suđeno im je da se sporo hlade. Primjer smeđeg patuljka je Luhman 16 u zviježđu Vela. Ali to ne sprečava da planeti orbitiraju oko njih, budući da je do sada otkriveno nekoliko.

Crveni patuljci

Slika 6. Usporedba veličine Sunca, crvenog patuljka Gliese 229A, smeđi patuljci Teide 1 i Gliese 229 B i planeta Jupiter. Izvor: NASA putem Wikimedia Commonsa.

Njihova masa je mala, manja od Sunčeve, ali njihov život prolazi u glavnom slijedu jer pažljivo troše svoje gorivo. Iz tog razloga su i hladnije, ali one su najobilnija vrsta zvijezda, a ujedno i najduža od svih.

Bijeli patuljci

Ostatak je zvijezde koja je ostavila glavni slijed kad je goriva u njenoj jezgri ponestalo i nabubrilo sve dok nije postalo crveni div. Nakon toga, zvijezda prolijeva svoje vanjske slojeve, smanjujući svoju veličinu i ostavljajući samo jezgru, a to je bijeli patuljak.

Stadij bijelog patuljaka samo je jedna faza u evoluciji svih zvijezda koje nisu ni crveni patuljci ni plavi divovi. Potonji, toliko masivni, obično okončaju svoj život u kolosalnim eksplozijama zvanim nova ili supernova.

Zvijezda IK Pegasi primjer je bijelog patuljka, sudbine koja od sada može čekati naše Sunce kroz mnogo milijuna godina.

Plavi patuljci

Oni su hipotetske zvijezde, odnosno njihovo postojanje još nije dokazano. No vjeruje se da se crveni patuljci na kraju transformiraju u plave patuljke kada im ponestane goriva.

Crni patuljci

Drevni su bijeli patuljci koji su se potpuno ohladili i više ne emitiraju svjetlost.

Žuti i narančasti patuljci

Zvijezde čija je masa usporediva ili manja od Sunca, ali veće veličine i temperature od crvenih patuljaka, ponekad se nazivaju i ovako.

Neutronske zvijezde

Ovo je posljednja faza u životu nadmoćne zvijezde, kada je već trošila svoje nuklearno gorivo i pretrpjela je eksploziju supernove. Zbog eksplozije jezgra preostale zvijezde postaje nevjerojatno kompaktna, do te mjere da se elektroni i protoni spajaju kako bi postali neutroni.

Neutronska zvijezda je toliko, ali toliko gusta da može sadržavati do dva puta sunčevu masu u sferi promjera oko 10 km. Budući da mu se radijus toliko smanjio, očuvanje momenta kuta zahtijeva veću brzinu rotacije.

Zbog svoje veličine, otkrivaju se po intenzivnom zračenju koje emitiraju u obliku snopa koji se brzo okreće pored zvijezde, tvoreći ono što je poznato kao pulsar.

Primjeri zvijezda

Iako zvijezde imaju zajedničke karakteristike, kao i sa živim bićima, varijabilnost je ogromna. Kao što je vidljivo, postoje divovske i nadmoćne zvijezde, patuljci, neutroni, varijable, velike mase, ogromne veličine, bliže i udaljenije:

-Najsvjetlija zvijezda na noćnom nebu je Sirius, u zviježđu Canis Major.

Slika 7. Sirius, u sazviježđu Canis Major, udaljenom oko 8 svjetlosnih godina, najsjajnija je zvijezda na noćnom nebu. Izvor: Pixabay.

-Próxima Centauri najbliža je zvijezda Suncu.

-Podijeliti najsjajniju zvijezdu ne znači biti najsvjetliji, jer udaljenost znači puno. Najpoznatija svjetska zvijezda ujedno je i najmasovnija: R136a1 koja pripada Velikom magelanskom oblaku.

-Masa R136a1 je 265 veća od mase Sunca.

-Zvijezda s najvećom masom nije uvijek najveća. Najveća zvijezda do danas je UY Scuti u zviježđu Štit. Njegov polumjer je oko 1708 puta veći od polumjera Sunca (polumjer Sunca je 6,96 x 108 metara).

- Najbrža zvijezda do sada bila je US 708, koja se kreće brzinom od 1200 km / s, no nedavno je otkrivena još jedna zvijezda koja je nadmašuje: S5-HVS1 zviježđa, sa brzinom od 1700 km / s. Smatra se da je krivac supermasivna crna rupa Strijelac A, u središtu Mliječnog puta.

Reference

1. Carroll, B. Uvod u modernu astrofiziku. 2.. Izdanje. Pearson.
2. Costa, C. Bježeća zvijezda izbacila se iz tame galaktičkog srca. Oporavak od: aaa.org.uy.
3. Díaz-Giménez, E. 2014. Osnovne bilješke o astronomiji. Objavio Sveučilište u Córdobi, Argentina.
4. Jaschek, C. 1983. Astrofizika. Objavio OAS.
5. Martínez, D. Zvjezdana evolucija. Vaeliada. Oporavilo od: Google knjige.
6. Oster, L. 1984. Moderna astronomija. Uredništvo Reverté.
7. Špansko društvo astronomije. 2009. 100 koncepata iz astronomije. Edycom SL
8. UNAM. Visokoenergetska astronomija. Neutronske zvijezde. Oporavak od: astroscu.unam.mx.
9. Wikipedia. Klasifikacija zvijezda. Oporavak od: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Zvijezda. Oporavak od: es.wikipedia.org.