Kas yra žvaigždė ir kaip ji veikia?

Žvaigždės visada suintrigavo žmones, tikriausiai nuo to momento, kai mūsų ankstyviausias protėvis išlipo lauke ir pažvelgė į naktinį dangų. Mes vis dar išeiname naktį, kai galime, ir žiūrime į viršų, stebėdamiesi tais tviskančiais objektais. Moksliškai jie yra astronomijos mokslo, kuris yra žvaigždžių (ir jų galaktikų) tyrimas, pagrindas. Žvaigždės vaidina svarbų vaidmenį mokslinės fantastikos filmuose, TV laidose ir vaizdo žaidimuose kaip nuotykių pasakų fonas. Taigi, kokie yra šie mirguliuojantys šviesos taškai, kurie, atrodo, išdėstyti raštais per naktinį dangų?

Iš mūsų yra tūkstančiai žvaigždžių, matomų iš Žemės, ypač jei stebime tikrai tamsiame dangaus apžvalgos lauke). Tačiau vien tik Paukščių Take jų yra šimtai milijonų, ne visi jie matomi žmonėms Žemėje. „Milky Way“ yra ne tik visų tų žvaigždžių namai, jame yra „žvaigždžių daigynai“, kuriuose naujagimio žvaigždės yra iškepamos dujų ir dulkių debesyse.

Visos žvaigždės yra labai, labai toli, išskyrus Saulę. Likusios yra už mūsų saulės sistemos ribų. Artimiausias iš mūsų vadinamas „Proxima Centauri“, ir ji yra 4.2 šviesmečiai toli.

Daugelis žvaigždžių, stebėjusių kurį laiką, pradeda pastebėti, kad kai kurios žvaigždės yra ryškesnės už kitas. Atrodo, kad daugelis jų turi silpną spalvą. Vieni atrodo mėlyni, kiti - balti, dar kiti - silpnai gelsvos ar rausvos spalvos. Yra daug skirtingų tipų žvaigždžių visatoje.

Mes grožimės žvaigždės - Saulės - šviesoje. Tai skiriasi nuo planetų, kurios, palyginti su Saule, yra labai mažos ir dažniausiai pagamintos iš uolienų (tokių kaip Žemė ir Marsas) arba vėsių dujų (tokių kaip Jupiteris ir Saturnas). Suprasdami, kaip veikia Saulė, astronomai gali giliau suprasti, kaip veikia visos žvaigždės. Ir atvirkščiai, jei jie visą gyvenimą tyrinėja daugybę kitų žvaigždžių, įmanoma išsiaiškinti ir mūsų pačių žvaigždės ateitį.

Saulė, kaip ir visos kitos visatos žvaigždės, yra didžiulė, ryški, karštų, švytinčių dujų sfera, kurią laiko savo sunkio jėga. Jis gyvena Paukščių Tako galaktikoje kartu su maždaug 400 milijardų žvaigždžių. Jie visi veikia tuo pačiu pagrindiniu principu: jie sudegina atomus savo šerdyje, kad būtų šiluma ir šviesa. Tai kaip žvaigždė veikia.

Saulei tai reiškia, kad vandenilio atomai yra sumušti kartu esant dideliam karščiui ir slėgiui. Rezultatas yra helio atomas. Šis sintezės procesas išskiria šilumą ir šviesą. Šis procesas vadinamas „žvaigždžių branduolio sinteze“ ir yra daugelio visatos elementų, sunkesnių už vandenilį ir helį, šaltinis. Taigi iš žvaigždžių, tokių kaip Saulė, būsimoji Visata gaus tokius elementus kaip anglis, kuriuos ji sukurs senstant. Labai „sunkūs“ elementai, tokie kaip auksas ar geležis, gaminami masyvesnėse žvaigždėse mirus ar net katastrofiškose neutroninių žvaigždžių susidūrimuose.

Kaip žvaigždė atlieka šią „žvaigždžių branduolio sintezę“ ir neprasilenkia pati proceso metu? Atsakymas: hidrostatinė pusiausvyra. Tai reiškia, kad žvaigždės masės (kuri traukia dujas į vidų) sunkumą subalansuoja išorinis šilumos ir šviesos slėgis - radiacija slėgis - kurį sukuria branduolių sintezė, vykstanti šerdyje.

Šis susiliejimas yra natūralus procesas, reikalaujantis milžiniškos energijos, kad būtų galima inicijuoti pakankamai suliejimo reakcijas, kad būtų subalansuota gravitacijos jėga žvaigždėje. Žvaigždės šerdis turi pasiekti aukštesnę nei 10 milijonų kelvinų temperatūrą, kad galėtų pradėti degti vandenilis. Pavyzdžiui, mūsų Saulės pagrindinė temperatūra yra apie 15 milijonų kelvinų.

Žvaigždė, kuri sunaudoja vandenilį, kad suformuotų helį, yra vadinama „pagrindinės sekos“ žvaigžde visą laiką, kol ji yra vandenilį sudedantis objektas. Kai sunaudojamas visas kuras, branduolys susitraukia, nes išorinio radiacijos slėgio nebepakanka gravitacinei jėgai subalansuoti. Pagrindinė temperatūra pakyla (nes ji yra suspausta) ir tai suteikia jai pakankamai „oomph“, kad helio atomai pradėtų sulieti, kad jie pradėtų formuotis į anglį. Tuo metu žvaigždė tampa raudonu milžinu. Vėliau, pasibaigus degalams ir energijai, žvaigždė susitraukia savaime ir tampa balta nykštukė.

Kitas žvaigždės evoliucijos etapas priklauso nuo jos masės, nes tai diktuoja kuo tai baigsis. Maža masė žvaigždė, tokia kaip mūsų Saulė, turi kitokį likimą iš žvaigždžių su didesne mase. Jis nupūs išorinius sluoksnius, sukurdamas planetinį ūką su baltu nykštuku viduryje. Astronomai ištyrė daugybę kitų žvaigždžių, kurios patyrė šį procesą, ir tai suteikia jiems daugiau žinių apie tai, kaip Saulė baigs savo gyvenimą po kelių milijardų metų.

Didelės masės žvaigždės vis dėlto skiriasi nuo Saulės įvairiais būdais. Jie gyvena trumpą gyvenimą ir palieka puošnias liekanas. Kai jie sprogs kaip supernovos, jie sprogdins savo elementus į kosmosą. Geriausias supernovos pavyzdys yra Krabų ūkas Taure. Originalios žvaigždės šerdis yra užmiršta, nes likusi jos medžiagos dalis yra susprogdinta į kosmosą. Galų gale šerdis gali suspausti ir tapti neutronine žvaigžde arba juoda skyle.

Žvaigždės egzistuoja milijardų galaktikų Visatoje. Jie yra svarbi kosmoso evoliucijos dalis. Jie buvo pirmieji objektai, susiformavę daugiau nei prieš 13 milijardų metų, ir jie sudarė ankstyviausias galaktikas. Mirdami jie pakeitė ankstyvąjį kosmosą. Taip yra todėl, kad visi elementai, kuriuos jie sudaro savo branduolyje, sugrįžta į kosmosą, kai žvaigždės miršta. Ir šie elementai galiausiai sujungia, formuodami naujas žvaigždes, planetas ir net gyvybę! Štai kodėl astronomai dažnai sako, kad mes esame pagaminti iš „žvaigždžių daiktų“.

Redaguota Carolyn Collins Petersen.