CSILLAGOK: JELLEMZŐK, KIALAKULÁSUK MÓDJA, ÉLETCIKLUS, SZERKEZET - TUDOMÁNY - 2026

A csillag csillagászati ​​tárgy, amely gázból, elsősorban hidrogénből és héliumból áll, és egyensúlyban van tartva, a gravitációs erő hatására, amely hajlamos arra, hogy összenyomja, és a gáz nyomásának, amely kitágítja.

Ebben a folyamatban egy csillag hatalmas mennyiségű energiát termel a magjából, amelyben van egy fúziós reaktor, amely hidrogénnel szintetizálja a héliumot és más elemeket.

1. ábra: A Bika csillagképében látható, az északi tél folyamán látható Pliadiák kb. 3000 csillagot képeznek 400 fényév távolságban. Forrás: Wikimedia Commons.

Ezekben a fúziós reakciókban a tömeg nem marad teljesen megőrizve, de egy kis része energiává alakul. És mivel egy csillag tömege hatalmas, még akkor is, ha az egyik legkisebb, akkor ez az az energiamennyiség is, amelyet másodpercenként ad ki.

A csillagok jellemzői

A csillag főbb jellemzői a következők:

- Tömeg: erősen változó, a Nap tömegének kis töredékétől a szupermasszív csillagokig terjedve, tömege többszöröse a nap tömegének.

- Hőmérséklet: ez is változó mennyiség. A csillag világító felületén lévő fénygömbön a hőmérséklet 50000-3000 K tartományba esik. Középpontjában a Kelvin milliók milliói vannak.

- Szín: szorosan kapcsolódik a hőmérséklethez és a tömeghez. Minél melegebb egy csillag, annál inkább sápadtabb lesz a színe, és fordítva, minél hidegebb, annál inkább hajlik a vörös felé.

- Világosság: a csillag által sugárzott teljesítménytől függ, amely általában nem egyenletes. A legforróbb és a legnagyobb csillagok világítják a leginkább.

- Nagyság: a látszólagos fényerő, amelyet a Földről nézve látnak.

- Mozgás: a csillagok viszonylag mozognak a saját területükhöz képest, valamint a forgásmozgás is.

- Életkor: a csillagok olyan öregek lehetnek, mint az univerzum - körülbelül 13,8 milliárd év - és olyan fiatalok, mint 1 milliárd éves.

Hogyan formálódnak a csillagok?

A Nap, a Tejút csillagok millióinak egyike.

A csillagokat a kozmikus gáz és por hatalmas felhőinek gravitációs összeomlása képezi, amelyek sűrűsége folyamatosan ingadozik. Ezekben a felhőkben az elsődleges anyag molekuláris hidrogén és hélium, valamint a Földön ismert összes elem nyomai.

A részecskék, amelyek ezt a hatalmas mennyiséget alkotják az űrben, véletlenszerűen mozognak. De a sűrűség időről időre kissé növekszik, ami tömörítést okoz.

A gáznyomás hajlamos arra, hogy visszavonja ezt a kompressziót, de a gravitációs erő, amely összehúzza a molekulákat, egy kicsit magasabb, mert a részecskék közelebb helyezkednek el, és így ellensúlyozzák ezt a hatást.

Ezenkívül a gravitáció felelős a tömeg még nagyobb növekedéséért. És amint ez megtörténik, a hőmérséklet fokozatosan emelkedik.

Képzelje el ezt a kondenzációs folyamatot nagy léptékben és minden rendelkezésre álló idővel. A gravitációs erő sugárirányú, és az így kialakult anyagfelhő gömbszimmetriájú lesz. Protostárnak hívják.

Ezenkívül ez az anyagfelhő nem statikus, hanem gyorsan forog, amikor az anyag összehúzódik.

Idővel nagyon magas hőmérsékleten és hatalmas nyomáson alakul ki mag, amely a csillag fúziós reaktorává válik. Ehhez kritikus tömegre van szükség, de amikor ez megtörténik, a csillag eléri az egyensúlyt, és így kezdődik, úgynevezett felnőttélete.

A csillagok tömege és az azt követő evolúció

A sejtmagban esetlegesen fellépő reakciók típusa attól a tömegtől függ, amely kezdetben megvan, és ezzel együtt a csillag későbbi fejlődése.

A Nap tömegének kevesebb, mint 0,08-szorosánál - megközelítőleg 2 x 10 30 kg - a csillag nem alakul ki, mivel a mag nem fog meggyulladni. Az így képződött tárgy fokozatosan lehűl, és a kondenzáció lelassul, így barna törpe keletkezik.

Másrészt, ha a protostár túl hatalmas, akkor sem fogja elérni a szükséges egyensúlyt, hogy csillagossá váljon, tehát hevesen összeomlik.

A csillagképződés gravitációs összeomlás általi elmélete az angol csillagász és James Jeans (1877-1946) kozmológusnak köszönhető, aki szintén javasolta az univerzum állandósult állapotának elméletét. Ma ezt az elméletet, amely szerint az anyag folyamatosan jön létre, elvetették a Nagyrobbanás elmélet javára.

A csillagok életciklusa

A fentiek szerint a csillagokat a gázból és a kozmikus porból álló köd kondenzációs folyamata képezi.

Ez a folyamat időt vesz igénybe. Becslések szerint ez 10 és 15 millió év között történik, miközben a csillag megszerzi a végső stabilitását. Miután a tágulási gáz nyomása és a kompressziós gravitációs egyensúly erő hatására a csillag belép az úgynevezett fő sorrendbe.

Tömegének megfelelően a csillag a Hertzsprung-Russell diagram vagy a HR diagram egyik vonalán található. Ez egy grafikon, amely megmutatja a csillagok evolúciójának különféle vonalait, mindegyiket a csillag tömege diktálja.

Ebben a grafikonban a csillagokat fényességük szerint sorolják tényleges hőmérsékletük alapján, az alábbiak szerint:

2. ábra: HR diagram, Ejnar Hertzsprung és Henry Russell csillagászok által 1910 körül önállóan készítették. Forrás: Wikimedia Commons. AMI.

Csillagok evolúciós vonalai

A fő sorozat a durván átlós régió, amely a diagram közepén halad át. Ott egy bizonyos ponton az újonnan kialakult csillagok tömegük szerint lépnek be.

A legforróbb, legfényesebb és legtömegebb csillagok felül és balra vannak, míg a legmenőbb és legkisebb csillagok a jobb alsó sarokban vannak.

A tömeg az a paraméter, amely a csillagok fejlődését szabályozza, amint azt többször elhangzták. Valójában a nagyon hatalmas csillagok gyorsan felhasználják üzemanyagukat, míg a kicsi, hűvös csillagok, például a vörös törpék lassabban kezelik.

3. ábra: A bolygók (1 és 2) és a csillagok (3,4,5 és 6) méretének összehasonlítása. Forrás: Wikimedia Commons. Dave Jarvis (https://dave.autonoma.ca/).

Egy ember számára a vörös törpék gyakorlatilag örökkévalók, még nem haltak meg ismert vörös törpék.

A fő szekvencia mellett azok a csillagok vannak, amelyek evolúciójuk következtében más vonalakra helyezkedtek el. Így fent vannak az óriás és a szupergáns csillagok, és a fehér törpék alatt.

Spektrális típusok

A távoli csillagoktól az a fény, amely elemzésünk eredményeként sok információt nyer a csillag természetéről. A HR diagram alján betűsor található, amely a leggyakoribb spektrumtípusokat jelöli:

OBAFGKM

A legmagasabb hőmérsékletű csillagok O és a leghidegebbek az M. osztály. Ezek a kategóriák mindegyike tíz különféle altípusra van osztva, 0-tól 9-ig terjesztve őket. Például F5, egy köztes csillag F0 és G0.

Morgan Keenan besorolása hozzáadja a csillag fényerősségét a spektrumtípushoz, római számokkal I-től V-ig. Ilyen módon a Napunk egy G2V típusú csillag. Meg kell jegyezni, hogy a csillagok nagy variációja miatt vannak más osztályozások is.

Mindegyik spektrumosztály látható színű, az ábrán látható HR diagram szerint. Ez a hozzávetőleges szín, amelyet egy megfigyelő műszerek nélkül vagy legfeljebb távcső nélkül látna egy nagyon sötét és tiszta éjszakán.

Itt található a jellemzőinek rövid leírása a klasszikus spektrumtípusok szerint:

O típusú

Lila árnyalatú kék csillagok. A HR diagram bal felső sarkában találhatók, azaz nagyok és fényesek, valamint magas felületi hőmérsékleteik, 40 000 és 20 000 K között vannak.

Az ilyen típusú csillagokra példa az Alnitak A, az Orion csillagkép övéből, látható az északi téli éjszakák alatt, és a Sigma-Orionis ugyanabban a csillagképben.

4. ábra: Az Orion öve három csillaga. Balról jobbra Alnitak, Alnilam és Mintaka. Ezen kívül az Alnitak mellett a Láng és a Lófej ködök. Forrás: Wikimedia Commons.

B típus

Könnyen láthatók szabad szemmel. Színe fehér-kék, felszíni hőmérséklete 10 000–7000 K. között van. Sirius A, a Canis Major csillagképben lévő bináris csillag A típusú csillag, csakúgy, mint Deneb, a hattyú legfényesebb csillaga.

F típus

Fehérnek tűnnek, sárgára hajlamosak, a felületi hőmérséklet még alacsonyabb, mint az előző típusé: 7000 és 6000 K között. A Polaris csillagszóró, a Kis-Ursa csillagképbe tartozik ebbe a kategóriába, valamint a Canopus, a legfényesebb csillag a Carina csillagképben, az északi féltekétől délre látható, az északi télen.

G típusú

Sárgák és hőmérséklete 6000 és 4800 K között van. Napunk ebbe a kategóriába tartozik.

K típusú

Elvileg nem könnyű megtudni egy csillag belső szerkezetét, mivel ezek többsége nagyon távoli tárgyak.

A legközelebbi csillag, a Nap tanulmányozása révén tudjuk, hogy a legtöbb csillag gömbös, gömbszimmetrikus rétegekből áll, amelyek közepén van egy atommag, ahol a fúzió zajlik. Ez a csillag teljes térfogatának többé-kevésbé 15% -át foglalja el.

A mag körül egy olyan réteg van, mint egy köpeny vagy boríték, és végül ott van a csillag atmoszférája, amelynek felületét külső határának tekintik. E rétegek jellege az idővel megváltozik, és a csillag követi az evolúciót.

Bizonyos esetekben egy olyan helyen, ahol a hidrogén, a fő nukleáris tüzelőanyag, elfogy, a csillag megduzzad, majd a legkülső rétegeit az űrbe bocsátja, és így egy bolygó-köd néven ismert, amelynek középpontjában a csupasz mag marad., a továbbiakban fehér törpe.

Pontosan a csillag borítékában történik az energia szállítása a magból a külső rétegekbe.

5. ábra. A Nap rétegei, a legjobban tanulmányozott csillagok. Forrás: Wikimedia Commons.

A csillagok típusai

A spektrumtípusokra vonatkozó részben a jelenleg ismert csillagtípusokat nagyon általánosan említik. Ez a fény elemzésével felfedezett tulajdonságok szempontjából.

De evolúciójuk során a legtöbb csillag a fő szekvencián halad és azt is elhagyja, más ágakban elhelyezve. Csak a vörös törpe csillag marad teljes életében a fő sorrendben.

Vannak más típusú csillagok is, amelyeket gyakran említenek, amelyeket röviden leírunk:

Törpe csillagok

Ez egy olyan kifejezés, amely nagyon különböző csillagtípusok leírására szolgál, amelyek viszont kicsi méretűek. Egyes csillagok nagyon alacsony tömegűek, míg mások, akik sokkal nagyobb tömeggel születtek, törpékké válnak életük során.

Valójában a törpe csillagok a legszélesebb körű csillagok az univerzumban, tehát érdemes egy kicsit később megfontolni tulajdonságaikat:

Barna törpe

Protosztárok, akiknek tömege nem volt elegendő az atomreaktor elindításához, amely csillagot hajt a fő szekvenciához. Úgy lehet, hogy félúton vannak egy Jupiterhez hasonló gáz óriási bolygó és egy vörös törpe csillag között.

Mivel nincsenek stabil energiaforrásaik, célja az, hogy lassan lehűljenek. A barna törpe példája a Luhman 16 a Vela csillagképben. Ez azonban nem akadályozza meg a bolygók keringését, mivel eddig számosat fedeztek fel.

Piros törpék

6. ábra. A Nap, a vörös törpe Gliese 229A, a barna törpe Teide 1 és a Gliese 229 B, valamint a Jupiter bolygó összehasonlító mérete. Forrás: a NASA a Wikimedia Commons segítségével.

Tömegük kicsi, kevesebb, mint a Napé, de életük a fő sorrendben megy keresztül, mert óvatosan töltik üzemanyagukat. Ezért hidegebbek is, de ezek a leggyakoribb csillag típusok, és a leghosszabbak is.

Fehér törpék

Egy csillag maradványa hagyta el a fő szekvenciát, amikor a benne lévő üzemanyag elfogyott, addig duzzadva, amíg vörös óriássá nem vált. Ezután a csillag lefedi a külső rétegeit, csökkentve méretét, és csak a magot hagyva, amely a fehér törpe.

A fehér törpe stádium az összes csillag evolúciójának csak egy fázisa, amely nem vörös törpe vagy kék óriás. Ez utóbbiak, oly hatalmasak, hajlamosak életüket kolosszus robbanásokkal befejezni, amelyeket nova vagy supernova néven hívnak.

Az IK Pegasi csillag a fehér törpe példája, sorsa, amely sok millió évvel ezelõtt várhatja Napunkat.

Kék törpék

Hipotetikus csillagok, vagyis létezésüket még nem bizonyították. Úgy gondolják azonban, hogy a vörös törpék végül kék törpékké alakulnak, amikor elfogy az üzemanyag.

Fekete törpék

Ősi fehér törpék, amelyek teljesen lehűltek és már nem bocsátanak ki fényt.

Sárga és narancssárga törpe

Csillagokat, amelyek tömege megegyezik vagy kevesebb, mint a Nap tömege, de méretükben és hőmérsékleten nagyobb, mint a vörös törpe, néha így hívják.

Semleges csillagok

Ez egy szuper-csillag életének utolsó szakasza, amikor már felhasználta a nukleáris üzemanyagot, és szupernóva-robbanást szenved. A robbanás következtében a megmaradt csillag magja hihetetlenül kompakt lesz, oly mértékben, hogy az elektronok és a protonok összeolvadnak és neutronokká válnak.

Egy neutroncsillag annyira, de annyira sűrű, hogy akár kb. 10-szeresére képes tárolni a napenergiát egy körülbelül 10 km átmérőjű gömbön. Mivel a sugara annyira csökkent, a szögmozgás megőrzése nagyobb fordulatszámot igényel.

Méretük miatt az általuk kibocsátott intenzív sugárzás olyan sugár formájában érzékeli őket, amely gyorsan forog a csillag mellett, és így impulzussá alakul.

Példák a csillagokra

Noha a csillagoknak vannak közös tulajdonságai, mint az élőlényeknél is, a variálhatóság óriási. Mint láttuk, vannak óriási és szuper-csillagok, törpék, neutronok, változók, nagy tömegű, óriási méretű, közelebbiek és távolabbiak:

Az éjszakai égbolt legfényesebb csillaga Sirius, a Canis Major csillagképben.

7. ábra: Sirius, a Canis Major csillagképben, körülbelül 8 fényév távolságra, az éjszakai égbolt legfényesebb csillaga. Forrás: Pixabay.

-Próxima Centauri a legközelebbi csillag a Napnak.

- A legfényesebb csillagnak lenni nem azt jelenti, hogy a legfényesebb, mert a távolság sokat számít. A legismertebb legvilágosabb csillag a legtömegebb is: az R136a1 tartozik a Nagy Magellán Felhőhöz.

-Az R136a1 tömege a Nap tömegének 265-szerese.

-A legnagyobb tömegű csillag nem mindig a legnagyobb. A mai napig a legnagyobb csillag az UY Scuti a pajzs csillagképben. Sugár sugara körülbelül 1708-szor nagyobb, mint a Nap sugara (a Nap sugara 6,96 x 108 méter).

-Az eddig a leggyorsabb csillag az US 708 volt, amely 1200 km / s sebességgel halad, de a közelmúltban felfedezték egy másik csillagot, amely meghaladja azt: S5-HVS1 a Daru csillagképben, 1700 km / s sebességgel. Úgy gondolják, hogy a tettes a Tejút közepén található, a Supermassive fekete lyuk Nyilas A.

Irodalom

1. Carroll, B. Bevezetés a modern asztrofizikába. 2.. Kiadás. Pearson.
2. Costa, C. Egy szökött csillag, amelyet kiöntött a galaktikus szív sötétségéből. Helyreállítva: aaa.org.uy.
3. Díaz-Giménez, E. 2014. A csillagászat alapvető megjegyzései. Megjelent a Córdoba Egyetem, Argentína.
4. Jaschek, C. 1983. Astrophysics, közzétette az OAS.
5. Martínez, D. A csillagok evolúciója. Vaeliada. Helyreállítva: Google Könyvek.
6. Oster, L. 1984. Modern csillagászat. Editorial Reverté.
7. Spanyol Csillagászati ​​Társaság. 2009. 100 csillagászati ​​koncepció. Edycom SL
8. UNAM. Nagy energiájú csillagászat. Semleges csillagok. Helyreállítva: astroscu.unam.mx.
9. Wikipedia. Csillagok osztályozása. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Csillag. Helyreállítva: es.wikipedia.org.