Kaj je zvezda?

Naše sonce, ki ga je NASA posnela maja 2020

Naše sonce, ki ga je maja 2020 posnelo NASA-jev observatorij za sončno dinamiko, je zvezda srednje velike mase z maso. (Zasluga za sliko: NASA/Observatory Solar Dynamics/Joy Ng)



Paul M. Sutter je astrofizik pri SONČNO Stony Brook in Inštitut Flatiron, gostitelj Vprašajte vesoljca in Vesoljski radio in avtor Kako umreti v vesolju . Ta članek je prispeval k spletnem mestu Space.com Glasovi strokovnjakov: mnenja in vpogledi .

Dovolj enostavno je reči, kaj je zvezda. To je ena tistih svetlih koničastih stvari, ki utripajo na nočnem nebu. Poleg tega je dejanska definicija zvezde tako bogata in barvita, kot so tudi same zvezde.





Zvezdna dejstva: osnove imen zvezd in evolucija zvezd

Zvezda se rodi

Najprej je dovolj spodobna astrofizična definicija zvezde: vsak predmet, ki je dovolj masiven, da lahko zaradi gravitacijskih pritiskov v samem objektu vname fuzijo elementov v svojem jedru.



Najmanjši predmet, ki ga poznamo danes in je sposoben takšnih podvigov, je približno 10% mase našega sonca. V daljni prihodnosti bo z mešanjem vse več težjih elementov in onesnaževanjem medzvezdnih vodnih poti fuzija mogoča pri objektih z manjšo maso, vendar to danes ne skrbi.

Najmanjše zvezde se imenujejo rdeči pritlikavci, ker so rdeče in majhne. V svojih jedrih le šibko in šibko gorijo vodik in oddajajo sevanje predvsem v infrardečem delu elektromagnetnega spektra, zato njihova dolgočasno rdeča barva. So daleč najpogostejša zvezda v galaksiji Rimska cesta, čeprav so tako majhne in tako zatemnjene, da celo zvezda najbližjega soseda, Proxima Centauri , je s prostim očesom popolnoma neviden.



Naslednja kategorija zvezd, kot je naše sonce. Srednja masa, srednja svetlost, srednje življenjske dobe. Sevajo po vsem vidnem spektru, zaradi česar so videti lepe in bele (ja, naše sonce je res belo, vendar filtrirano skozi modro atmosfero deluje rahlo rumeno).

Nad tem imate velikanske zvezde, ki so tako velike, kot so redke. Ker pa so tako močno svetle, jih je enostavno opaziti. Na primer, spiralnih krakov galaksij ne vidimo zato, ker so toliko bolj poseljeni kot prostori vmes, ampak zato, ker so osvetljeni kot lučke božičnega drevesa s svetlimi zvezdami.

Skoraj vsaka zvezda, ki jo vidite na nočnem nebu, je veliko večja od sonca. Večino svojega življenja so največje zvezde obarvane modro. To je zato, ker oddajajo toliko energije, da sevanje, ki prihaja ven, dejansko preide v ultravijolično svetlobo, pri čemer del emisije prihaja v modrem koncu našega vidnega območja.

Povezano: Kako ločiti vrste zvezd (infografika)

Glavno zaporedje

Poleg majhnih rdečih zvezd, srednjih belih zvezd in velikih modrih zvezd so seveda vse vmesne zvezde in nekaj čudnih, ki so velike in rdeče. Pred stotimi leti, ko so astronomi prvič katalogizirali zvezde, je bila to popolnoma zmedena zmešnjava, očitno brez rime ali razloga med barvo zvezde ter njeno svetilnostjo in velikostjo.

Rešitev je prišla s tem, kar danes imenujemo Hertzsprung-Russellov diagram, ki je hrbtenica razumevanja, kako zvezde živijo še danes. Shema Hertzsprung-Russell Russell je diagram temperature zvezde (ki jo lahko dobimo iz njene barve) in njene svetilnosti.

Če vzamete cel kup zvezd in narišete njihovo temperaturo in svetlost, z eno točko za vsako zvezdo na diagramu, boste našli nekaj presenetljivega. Izkazalo se je, da zvezde nimajo najrazličnejših kombinacij barv in svetlosti. Namesto tega obstaja diagonalno proga, na kateri živi velika večina zvezd. Ta črta poteka od temnega, rdečega konca do svetlega, modrega konca.

Ta črta je znana kot glavno zaporedje in zvezde, ki gorijo vodik v svojih jedrih (primarni vir goriva za veliko večino življenja zvezde), bodo živele nekje na tem traku. Ko se zvezde starajo, se počasi in nežno premikajo po stezi vzdolž glavnega zaporedja in sčasoma postajajo svetlejše in modrejše.

Kako dolgo živijo na tej progi in gorijo vodik v svojih jedrih, je odvisno od tega, kako velike so. Rdeči pritlikavec z majhno maso lahko porabi trilijone let za glavno zaporedje, velikanska zvezda, večja od našega sonca, pa lahko v najboljšem primeru traja le nekaj milijonov let.

Ko se fuzija vodika konča v jedru zvezde, se premakne iz glavnega zaporedja in se razvija v različne smeri. Velike zvezde postanejo rdeči velikani, ki zasedajo svoje položaje na Hertzsprung-Russellovem diagramu. Druge zvezde bi lahko cikcakale sem in tja, izmenično med modrino in rdečico, ko se težki elementi poskušajo zliti globoko v njihovih srcih.

Barvno kodiranje

Oboroženi z Hertzsprung-Russellovim diagramom lahko vidimo, kaj resnično definira zvezdo: to je predmet, ki živi v glavnem zaporedju tega diagrama. To je predmet, ki kuri vodik in se vztrajno razvija vzdolž ozkega traku, ki svojo svetlost povezuje s temperaturo. Stvari, ki obstajajo zunaj tega pasu, so bodisi velikani, ki poskušajo združiti težje elemente v jalovem poskusu, da ostanejo goreči, bodisi mrtvi in ​​razpadajoči ostanki, kot je beli palčki in nevtronskih zvezd.

Ta Hertzsprung-Russellov diagram je neopevani junak opazovalne astronomije. Z njim lahko astronomi opazijo zvezdo, izmerijo njeno svetlost in temperaturo ter natančno vedo, kje v njenem življenjskem ciklu je. To jim omogoča, da napovedujejo njeno prihodnost in njen razvoj. Narava redko ponuja tako preproste vpoglede, vendar so zvezde res posebni primeri v vesolju.

Velika večina snovi v vesolju je razporejena v tankih meglicah. Zvezde so posebna, edinstvena pasma - začasni objekt, ki ga poganja fuzija. Zaradi tega dejstva jih je nenavadno enostavno predvideti in razumeti.

Več o tem poslušajte v epizodi 'Kaj je zvezda?' na podcastu Ask A Spaceman, na voljo na iTunes in na spletu na naslovu http://www.askaspaceman.com . Hvala Mitchellu L. za vprašanja, ki so privedla do tega dela! Zastavite svoje vprašanje na Twitterju z uporabo #AskASpaceman ali s sledenjem Paulu @PaulMattSutter in facebook.com/PaulMattSutter .

Sledite nam na Twitterju @Spacedotcom ali Facebooku.