Ο πατέρας

• Απρίλιος 29, 2024

Οι άνθρωποι πίστευαν κάποτε ότι τα αστέρια ήταν αιώνια. Αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι έχουν κύκλους ζωής της γέννησης και του θανάτου. Εδώ είναι η ιστορία του πώς γεννιέται ένα αστέρι σαν το ήλιο.

Ξεκινήστε με ένα γιγάντιο μοριακό σύννεφο
Παρόλο που μπορούμε να σκεφτόμαστε τον Ήλιο σαν μια γιγαντιαία σφαίρα φλεγόμενου αερίου, το κέντρο του είναι πολύ πυκνότερο από το χάλυβα. Τα αστέρια όμως γίνονται νεφελώματα τόσο σπάνιο ότι, κατά μέσο όρο, υπάρχουν μόνο 100 σωματίδια σε κυβικό εκατοστό - ένα κυβικό εκατοστό του αέρα που αναπνέουμε έχει περίπου 100 τετρακλίους φορές ότι πολλοί.

Φαίνεται απίστευτο ότι κάτι τόσο σημαντικό όσο ένα αστέρι είναι φτιαγμένο από κάτι τόσο αδύνατο από ένα νεφέλωμα. Ωστόσο, τα γιγάντια σύννεφα κατανέμονται σε αποστάσεις δεκάδων ετών φωτός. Έτσι, αν και είναι λεπτά, η συνολική τους μάζα μπορεί να φτάσει μέχρι και ένα εκατομμύριο φορές τη μάζα του Ηλιακού Συστήματος. Υπάρχει άφθονο υλικό διαθέσιμο, αλλά τι το διαμορφώνει;

Βαρύτητα, ο γλύπτης
Η βαρύτητα είναι η δύναμη που καταρρέει ένα νεφέλωμα σε κάτι αρκετά πυκνό για να κάνει ένα αστέρι. Ένα γιγάντιο μοριακό σύννεφο είναι ένα καλό μέρος για το σχηματισμό των αστεριών. Όχι μόνο έχει άφθονο υλικό, είναι επίσης αρκετά κρύο ότι τα άτομα έχουν έρθει μαζί για να σχηματίσουν μόρια, και σε μερικά σημεία η ύλη έχει αρχίσει να συσσωρεύεται.

Η δύναμη της βαρύτητας εξαρτάται από τη μάζα, έτσι μια περιοχή υψηλότερης πυκνότητας μπορεί να τραβήξει περισσότερη ύλη σε αυτήν, αυξάνοντας τη μάζα της και συνεπώς την βαρυτική της έλξη. Πάνω από λίγα εκατομμύρια χρόνια μπορεί να καταρρεύσει ένα νεφέλωμα. Αλλά είναι πιθανό ότι η κατάρρευση θα έχει κάποια βοήθεια. Υπάρχει ένας αριθμός πιθανών ενεργοποιητών για το σχηματισμό αστεριών, για παράδειγμα, τα κύματα κλονισμού υπερκαινοφανών που ωθούν την ύλη μαζί για να σχηματίσουν πυκνότερες περιοχές.

Ένα νεφέλωμα δεν καταρρέει όλα με τη μία. Οι πυκνότερες περιοχές αναπτύσσονται και το νέφος διασπάται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα άστρα σχηματίζονται σε ομάδες. Κάθε θραύσμα καταρρέει μεμονωμένα και είναι ένα δυναμικό αστέρι του οποίου μάζα θα επισημάνει την ιστορία της ζωής του. Το σύμπλεγμα αστέρων των Πλειάδων, που εμφανίζεται στην εικόνα κεφαλίδας, είναι ένα παράδειγμα μιας ομάδας αστεριών που σχηματίστηκε από το ίδιο γιγάντιο σύννεφο. Η μάζα κάθε μεμονωμένου άστρου καθορίζει πόσο φωτεινό θα είναι, πόσο καιρό θα ζήσει και πώς θα πεθάνει. Ορισμένα θραύσματα δεν θα έχουν αρκετή μάζα για να σχηματίσουν αστέρια, αλλά μπορεί να γίνουν καφέ νάνους, αποτυχημένα αστέρια. [Φωτογραφία: Greg Hogan, EarthSky]

Τα θραύσματα
Τα θραύσματα θερμαίνονται, περιστρέφονται και συνεχίζουν να καταρρέουν.

Έχει θέμα εκτός της κεντρικής περιοχής βαρυτική δυναμική ενέργεια, όπως το νερό που συγκρατείται από ένα φράγμα. Όταν πέσει στο κέντρο, η δυναμική ενέργεια γίνεται κινητικός (κίνηση) ενέργειας, και η θερμότητα απελευθερώνεται.

Στροφορμή είναι το μέτρο της περιστροφής του αντικειμένου, λαμβάνοντας υπόψη την ακτίνα του και την ταχύτητά του. Τα γιγαντιαία νεφελώματα περιστρέφονται πολύ αργά. Αλλά η γωνιακή ορμή είναι διατηρούνται - Αυτό σημαίνει ότι ένα θραύσμα του νέφους, που έχει μικρότερη ακτίνα, θα περιστραφεί πιο γρήγορα. Ένα αγαπημένο γήινο παράδειγμα είναι ένας πατινάζ που κάνει ένα γύρισμα. Αρχίζει με τα χέρια απλωμένα. Αν τραβήξει τα χέρια της στο σώμα της, η ακτίνα της περιστροφής είναι μικρότερη, έτσι γυρίζει γρηγορότερα χωρίς επιπλέον προσπάθεια.

Επομένως, καθώς το θραύσμα καταρρέει, η περιστροφή του επιταχύνεται. Και αντί του ακανόνιστου σχήματος του αρχικού θραύσματος, η περιστροφή το καθιστά σε ένα πιο σφαιρικό σχήμα.

Ο πρωτοστάτης
Το κομμάτι περιέχει μια πυκνή κεντρική περιοχή που γίνεται α protostar και στη συνέχεια ένα αστέρι. Αυτό που έχει απομείνει είναι η σκόνη και το αέριο. Καθώς περιστρέφεται, η χαλαρή σκόνη και το αέριο ωθούνται σε δίσκο γύρω από τον ισημερινό του πρωτόστατου. Όχι μόνο ένα άστρο μπορεί να σχηματίζεται μία ημέρα από το πρωτόστατο, αλλά ένα πλανητικό σύστημα μπορεί να διαμορφωθεί από αυτό πρωτοποριακό δίσκο.

Ο πρωτοσταθμός αναπτύσσεται προσελκύοντας υλικό δίσκου. Καθώς αυξάνεται η μάζα του, συνεχίζει να συστέλλεται. Η βαρυτική συστολή απελευθερώνει πολλή θερμότητα. Το θερμό αέριο στον πυρήνα ωθεί προς τα έξω, ενεργώντας κατά της βαρύτητας. Επομένως, αν και η αρχική κατάρρευση συνέβη συγκριτικά γρήγορα, επιβραδύνεται καθώς ο protostar γίνεται θερμότερος. Χρειάζεται περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια για να φτάσει η θερμοκρασία μέχρι ένα εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου, και αυτό δεν είναι αρκετά ζεστό ώστε να γίνει ένα αστέρι.

Τα περισσότερα από τα αστέρια που παρατηρούμε είναι κύρια ακολουθία αστέρια. Η θερμότητα και το φως τους προέρχονται από την πυρηνική σύντηξη του υδρογόνου στους πυρήνες τους. Προκειμένου να ξεκινήσει η πυρηνική σύντηξη, η θερμοκρασία του πυρήνα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 εκατομμύρια ° C (18 εκατομμύρια ° F).

Ενα αστέρι γεννιέται
Όταν ξεκινήσει η σύντηξη υδρογόνου, το πρωτόσταρ είναι ένα σωστό αστέρι μωρού. Αλλά έχει να κάνει με κάποια προπόνηση πριν να ενταχθεί στην κύρια ακολουθία.

Σε ένα αστέρι κύριας αλληλουχίας υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της εξωτερικής πίεσης της θερμότητας από την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα και της εσωτερικής δύναμης της βαρύτητας. Αυτό ονομάζεται υδροστατική ισορροπία. Παίρνει λίγο χρόνο για να ολοκληρωθεί το συμβόλαιο και να συμβεί αυτή η ισορροπία.

Η μάζα του αστεριού δεν αυξάνεται όταν διατηρείται η πυρηνική σύντηξη, επειδή ένας ισχυρός αστρικός άνεμος φυσά το υλικό του δίσκου μακριά. Στην πραγματικότητα, μέσα σε λίγα εκατομμύρια χρόνια καθαρίζει πλήρως τον σκονισμένο δίσκο.

Το μήκος της κύριας ακολουθίας του αστεριού εξαρτάται από τη μάζα του. Τα ηλιόλουστα αστέρια ζουν περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια, οπότε ο ήλιος μας βρίσκεται στο ήμισυ της ζωής του.Ένας κόκκινος νάνος με τη μισή μάζα του Ήλιου μπορεί να ζήσει για 80 δισεκατομμύρια χρόνια ή περισσότερο, που είναι πολύ μεγαλύτερη από την τρέχουσα ηλικία του Σύμπαντος. Αλλά τα τεράστια αστέρια έχουν σύντομες ζωές. Ένα αστέρι δέκα φορές τη μάζα του Ήλιου διαρκεί μόνο 20 εκατομμύρια χρόνια. Τα αστέρια παραμένουν στην κύρια ακολουθία έως ότου εξαντληθούν τα καύσιμα υδρογόνου.

Οδηγίες Βίντεο: Ο ΠΑΤΕΡΑΣ Θέατρο της Δευτέρας (Απρίλιος 2024).