738 Shares 9190 views

Co składa się z gwiazd na niebie? Rodzaje gwiazd, ich cechy

Przy naga oczy na niebie w noc bez księżyca i daleko od miasta można zobaczyć olbrzymią ilość gwiazd. Z pomocą teleskopu można obserwować jeszcze więcej luminarzy. Profesjonalny sprzęt pozwala określić ich kolor i rozmiar oraz jasność. Pytanie "co to za gwiazda?" Przez długi czas w historii astronomii pozostał jeden z najbardziej kontrowersyjnych. Jednak został rozwiązany. Dzisiaj naukowcy wiedzą, co składa się z Słońca i innych gwiazd oraz jak ten parametr zmienia się w ewolucji ciał kosmicznych.

Metoda

Astronomowie nauczyli się określić skład gwiazd dopiero w połowie XIX wieku. To właśnie wtedy, gdy w arsenale kosmosu pojawiła się analiza spektralna. Metoda ta oparta jest na właściwościach atomów różnych pierwiastków w celu emitowania i pochłaniania światła w ściśle określonych częstotliwościach rezonansowych. Odpowiednio widmo pokazuje ciemne i lekkie pasma umiejscowione na ziemi, charakterystyczne dla danej substancji.

Różne źródła światła można odróżnić od wzorca linii absorpcji i emisji. Analiza spektralna jest z powodzeniem stosowana do określania składu gwiazd. Jego dane pomagają naukowcom zrozumieć bardzo wiele procesów zachodzących w obrębie luminarzy i są niedostępne dla bezpośredniej obserwacji.

Co to jest gwiazda na niebie?

Słońce i inne luminaria to ogromne gorące kule gazowe. Gwiazdy składają się głównie z wodoru i helu (odpowiednio 73 i 25%). Mimo to około 2% substancji spada na cięższe elementy: węgiel, tlen, metale itd. Ogólnie rzecz biorąc, dziś znane planety i gwiazdy składają się z tego samego materiału, co cały wszechświat, ale różnice stężenia poszczególnych substancji, masy przedmiotów i procesów wewnętrznych powodują różnorodność istniejących ciał kosmicznych.

W przypadku światła, głównymi kryteriami różnic między ich typami są masa, a tych bardzo 2% elementów cięższych od helu. Względne stężenie tego ostatniego nazywa się metalicznością w astronomii. Wielkość tego parametru pomaga określić wiek gwiazdy i jej przyszłość.

Struktura wewnętrzna

"Napełnienie gwiazd" nie rozproszone jest nad Galaktyką z powodu sił kompresji grawitacyjnej. One również przyczyniają się do rozkładu elementów w wewnętrznej strukturze luminarzy w określony sposób. W centrum, do rdzenia, wszystkie metale szły (w astronomii, nazywany jest każdy element cięższy od helu). Gwiazda jest utworzona z chmury pyłu i gazów. Jeśli w nim znajduje się tylko hel i wodór, to najpierw tworzy rdzeń, a drugi – powłoka. W chwili, gdy masa osiąga krytyczny poziom, rozpoczyna się reakcja termojądrowa i gwiazda zapala się.

Trzy pokolenia gwiazd

Jądra, składające się wyłącznie z helu, miały luminory pierwszej generacji (zwane również gwiazdami populacji III). Powstały one pewnego czasu po Big Bang i charakteryzowały się imponującymi wymiarami porównywanymi z parametrami współczesnych galaktyk. W procesie syntezy inne pierwiastki (metale) stopniowo formowały się w jelitach od helu. Takie gwiazdy zakończyły życie, eksplodując w supernową. Syntezowane w nich elementy stały się materiałami budowlanymi dla następujących luminarzy. Dla gwiazd drugiej generacji (populacja II) charakteryzuje się niską metalicznością. Najmłodsi spośród znawców znanych dzisiaj należą do trzeciego pokolenia. W ich liczbie znajduje się Słońce. Specyfika takich luminarzy jest wyższym indeksem metaliczności w stosunku do poprzedników. Młodsze gwiazdy nie zostały odkryte przez naukowców, ale można być przekonanym, że będą charakteryzować się nawet większym rozmiarem tego parametru.

Definiowany parametr

Jakie są gwiazdy, wpływa na długość ich życia. Metale, które spadają do rdzenia, wpływają na reakcję termojądrową. Im więcej, im wcześniej gwiazda zapala się, tym mniejsza jest jej wielkość. Konsekwencją tego ostatniego jest mniejsza ilość energii promieniowana przez takie lumino w jednostce czasu. W rezultacie takie gwiazdy żyją dłużej. Ich zapas paliwa wystarcza na wiele miliardów lat. Na przykład według naukowców Słońce znajduje się w samym środku swojego cyklu życia. Już istnieje około 5 miliardów lat, a to samo jest jeszcze przed nami.

Słońce, zgodnie z teorią, zostało utworzone z chmury pyłu gazowego nasyconego metalami. Odnosi się do gwiazd trzeciego pokolenia lub, jak się nazywa, populacji I. Metale w jego rdzeniu, oprócz spowolnienia spalania paliwa, zapewniają jednolite uwalnianie ciepła, które było jednym z warunków narodzin życia na naszej planecie.

Ewolucja gwiazd

Skład gwiazd jest niestabilny. Zobaczmy, na czym polega gwiazda na różnych etapach ewolucji. Najpierw jednak przypomnijmy, jakie stadia światła przechodzą od momentu pojawienia się do końca cyklu życia.

Na początku ewolucji gwiazdy znajdują się w głównej sekwencji diagramu Hertzsprung-Russell. W tym czasie głównym paliwem w rdzeniu jest wodór, z czego cztery atomy tworzą jeden atom helu. Gwiazda spędza większość swojego życia w tym stanie. Następnym etapem ewolucji jest czerwony olbrzym. Jego wymiary są znacznie większe niż oryginał, a temperatura powierzchni, przeciwnie, jest niższa. Gwiazdy takie jak Słońce kończą swoje życie w następnym etapie – stają się białymi karłami. Bardziej masywni luminarze przekształca się w gwiazdy neutronów lub czarne dziury.

Pierwszy etap ewolucji

Procesy termojądrowe w jelitach powodują przejście gwiazdy z jednego etapu do drugiego. Spalanie wodoru prowadzi do zwiększenia ilości helu, a tym samym wielkości rdzenia i obszaru reakcji. W rezultacie temperatura gwiazdy wzrasta. Wodór zaczyna reagować w reakcji, która wcześniej nie była w niej zaangażowana. Występuje naruszenie równowagi między powłoką a rdzeniem. W rezultacie pierwszy zaczyna się rozwijać, a drugi – zawęzić. Jednocześnie temperatura wzrasta mocno, co powoduje spalanie helu. Z niego powstają cięższe elementy: węgiel i tlen. Gwiazda opuszcza główną sekwencję i zamienia się w czerwony olbrzym.

Następna część cyklu

Czerwony gigant to obiekt z mocno napompowaną powłoką. Kiedy Słońce dotrze do tego etapu, zajmie całą przestrzeń na orbitę Ziemi. Oczywiście, w takich warunkach nie możemy mówić o życiu na naszej planecie. W głębi czerwonego olbrzyma syntetyzowany jest węgiel i tlen. Jednocześnie światło luminescencyjne regularnie traci masę ze względu na gwiaździste wiatry i stałą pulsację.

Dalsze zdarzenia różnią się w przypadku obiektów o średniej i dużej masie. Pulsacje gwiazd pierwszego typu prowadzą do tego, że ich skorupy zewnętrzne są wyrzucane i tworzą mgławicę planetarną. Paliwo kończy się w rdzeniu, chłodzi się i zamienia się w białego karła.

Ewolucja świateł supermasowych

Wodór, hel, węgiel i tlen nie są wszystkim, co składa się na gwiazdy z ogromnymi masami na ostatnim etapie ewolucji. Na etapie czerwonego olbrzyma, jądra takich luminarzy są ściśniane z ogromną siłą. W warunkach stale rosnącej temperatury zaczyna się spalanie węgla, a następnie jego produktów. Powstają kolejno tlen, krzem i żelazo. Ponadto, synteza elementów już nie trwa, ponieważ tworzenie się cięższych jąder z żelaza z uwalnianiem energii jest niemożliwe. Kiedy masa rdzenia osiągnie pewną wartość, zapada się. Supernowa świeci na niebie. Dalszy los obiektu ponownie zależy od jego masy. W miejscu gwiazdy może powstać gwiazda neutronowa lub czarna dziura.

Po eksplozji supernowej, elementy syntezy rozproszone w otaczającej przestrzeni. Spośród nich, po pewnym czasie całkiem możliwe, powstaną nowe gwiazdy.

Przykłady

Szczególne uczucie rodzi się, gdy okazuje się, że nie tylko rozpoznać znanych gwiazd na niebie, ale także przypomnieć, do jakiej kategorii należą, z czym się składa. Zobaczmy, co to znaczy Big Dipper. Asterizm kadzi obejmuje siedmiu luminarzy. Najjaśniejszymi z nich są Aliot i Dubha. Druga gwiazda to system trzech komponentów. W jednym z nich zaczęło się spalanie helu. Pozostałe dwa, jak Aliot, znajdują się w głównej sekwencji. Ta sama część diagramu Hertzsprung-Russell obejmuje Fekdę i Benetascha, którzy tworzą również wiadro.

Najjaśniejsza gwiazda nocnego nieba, Syriusz, składa się z dwóch elementów. Jeden z nich odnosi się do głównej sekwencji, drugi – białego karła. Na gałęzi czerwonych gigantów znajduje się Pollux (Alpha Gemini) i Arcturus (Alpha Volopas).

Jakie światło składa się z każdej galaktyki? Ile gwiazd powstaje wszechświata? Naprawdę trudno jest dokładnie odpowiedzieć na te pytania. Kilka miliardów luminatorów koncentruje się wyłącznie w Mlecznej Drogie. Wielu z nich już trafiło w soczewki teleskopowe, a nowe są regularnie odnalezione. Fakt, że gazy są złożone z gwiazd jest również powszechnie znane nam, jednakże nowi luminarze często nie odpowiadają ustalonej idei. Kosmos ma wiele tajemnic i wielu obiektów, a ich właściwości czekają na odkrywców.