Starbirth

• Smieť 9, 2024

Ľudia si kedysi mysleli, že hviezdy sú večné. Teraz však vieme, že majú životné cykly narodenia a smrti. Tu je príbeh o narodení hviezdy podobnej slnku.

Začnite s obrovským molekulárnym mrakom
Hoci môžeme myslieť na Slnko ako na obrovskú guľu horiaceho plynu, jeho stred je oveľa hustejší ako oceľ. Hviezdy sú vyrobené hmloviny tak zriedkavo, že v priemere je len 100 častíc v kubických centimetroch - kubický centimeter vzduchu, ktorý dýchame, má asi 100 štvornásobok krát toľko.

Zdá sa neuveriteľné, že niečo také podstatné ako hviezda je vyrobené z niečoho tak chabého ako hmlovina. Obrovské oblaky sa však rozprestierajú na vzdialenosti desiatok svetelných rokov. Takže aj keď sú tenké, ich celková hmotnosť môže byť až miliónkrát vyššia ako hmotnosť slnečnej sústavy. K dispozícii je veľa materiálu, ale čo ho formuje?

Gravitácia, sochár
Gravitácia je sila, ktorá zrúti hmlovinu na niečo dosť husté, aby sa z nej stala hviezda. Obrovský molekulárny oblak je dobrým miestom na tvorbu hviezd. Nielen, že má dostatok materiálu, je tiež dosť chladný, že atómy sa spojili, aby vytvorili molekuly, a na niektorých miestach sa začala zhlukovať hmota.

Sila gravitácie závisí od hmoty, takže oblasť s vyššou hustotou do nej môže vtiahnuť viac hmoty, čím sa zvyšuje jej hmotnosť, a teda aj jej gravitačná príťažlivosť. Počas niekoľkých miliónov rokov sa môže hmlovina zrútiť. Je však pravdepodobné, že kolaps bude mať nejakú pomoc. Existuje niekoľko možných spúšťačov na vytváranie hviezd, napríklad rázové vlny supernovy, ktoré tlačia hmotu dokopy do hustejších oblastí.

Hmlovina sa nerozpadne naraz. Hustejšie regióny rastú a oblak sa rozpadá. Preto sa hviezdy tvoria v skupinách. Každý fragment sa zbalí jednotlivo a je potenciálnou hviezdou, ktorej hmota označí svoj životný príbeh. Hviezdokopa Plejády, zobrazená na obrázku hlavičky, je príkladom skupiny hviezd, ktoré sa vytvorili z toho istého obrovského oblaku. Hmotnosť každej jednotlivej hviezdy určuje, ako bude svietiť, ako dlho bude žiť a ako zomrie. Niektoré fragmenty nebudú mať dostatok hmoty na vytvorenie hviezd, ale môžu sa stať hnedí trpaslíci, zlyhané hviezdy. [Fotografický kredit: Greg Hogan, EarthSky]

Fragmenty
Fragmenty sa zahrievajú, otáčajú sa a ďalej sa zrútia.

Záležitosť mimo centrálneho regiónu má gravitačná potenciálna energia, ako voda zadržaná priehradou. Keď spadne do stredu, potenciálna energia sa stane kinetický (pohybová) energia a uvoľňuje sa teplo.

Uhlová hybnosť je miera rotácie objektu, berúc do úvahy jeho polomer a rýchlosť. Obrovské hmloviny rotujú veľmi pomaly. Ale moment hybnosti je konzervovanú - to znamená, že časť oblaku s menším polomerom sa bude otáčať rýchlejšie. Obľúbeným príkladom na Zemi je krasokorčuliar, ktorý sa točí. Začína s natiahnutými rukami. Ak vtiahne ruky k telu, polomer točenia je menší, takže sa točí rýchlejšie bez väčšieho úsilia.

Preto, keď sa fragment zrúti, jeho rotácia sa zrýchli. A namiesto nepravidelného tvaru pôvodného fragmentu sa z pradenia stáva viac guľovitý tvar.

Protostar
Fragment obsahuje hustú strednú oblasť, ktorá sa stáva a Protostar a potom hviezda. Zostáva prach a plyn. Keď sa točí, uvoľnený prach a plyn sa tlačia na disk okolo rovníka protostar. Z protostar sa môže vytvoriť nielen hviezda jedného dňa, ale z toho sa môže vytvoriť aj planetárny systém protoplanetárny disk.

Protostar rastie priťahovaním materiálu disku. Ako sa jeho hmotnosť zvyšuje, pokračuje v sťahovaní. Gravitačné kontrakcie uvoľňujú veľa tepla. Horúci plyn v jadre tlačí smerom von a pôsobí proti gravitácii. Preto, hoci k počiatočnému kolapsu došlo pomerne rýchlo, spomaľuje sa, keď sa protostar zahreje. Zahriatie na milión stupňov Celzia trvá asi milión rokov a nie je to dosť horúco, aby sa z neho stala hviezda.

Väčšina hviezd, ktoré pozorujeme, sú hlavná sekvencia hviezdy. Ich teplo a svetlo pochádzajú z jadrovej fúzie vodíka v ich jadrách. Aby sa mohla začať jadrová fúzia, teplota jadra musí byť najmenej 10 miliónov ° C (18 miliónov ° F).

Zrodila sa hviezda
Keď sa začne vodíková fúzia, je protostar správna detská hviezda. Predtým, ako sa pripojí k hlavnej sekvencii, však musí dospieť.

V hviezdi hlavnej sekvencie existuje rovnováha medzi vonkajším tlakom tepla z jadrovej fúzie v jadre a vnútornou gravitačnou silou. Toto sa volá hydrostatická rovnováha, Chvíľu trvá, kým sa dokončí kontrakcia a nastane táto rovnováha.

Hmota hviezdy sa nezvyšuje, akonáhle je nukleárna fúzia podporená, pretože silný diskový materiál fúka diskový materiál. V skutočnosti za niekoľko miliónov rokov úplne vyčistí zaprášený disk.

Dĺžka životnosti hlavnej sekvencie hviezdy závisí od jej hmotnosti. Hviezdy podobné Slnku žijú asi 10 miliárd rokov, takže naše Slnko je uprostred svojho života.Červený trpaslík s polovičnou hmotnosťou Slnka môže žiť najmenej 80 miliárd rokov, čo je omnoho dlhšie, ako je súčasný vek vesmíru. Ale masívne hviezdy majú krátku životnosť. Hviezda desaťnásobok hmotnosti Slnka trvá iba 20 miliónov rokov. Hviezdy zostávajú v hlavnej sekvencii, kým sa ich vodíkové palivo nevyčerpá.