Nu există multe lucruri mai uimitoare decât un cer în miez de noapte împodobit cu nenumărate sclipiri de lumină. Chiar dacă admiri frumusețea unui cer de noapte senin, ești pe deplin conștient că există mult mai mult decât ceea ce vezi. Deci, ce sunt mai exact stelele?
O stea este o minge masivă de gaz care degajă energie datorită reacțiilor de fuziune nucleară din miezul său. Stelele se formează din nebuloase (nori de praf și gaze). Stelele sunt clasificate în funcție de temperatură (culoare), luminozitate și masă. Masa stelelor determină evoluția și moartea lor.
Stelele sunt de fapt un subiect destul de complicat de înțeles și există câteva motive pentru acest lucru.
În primul rând, acestea sunt la o scară atât de mare încât nu puteți utiliza scalele de măsurare și punctele de referință pe care le folosim pentru aproape orice altceva. De exemplu, astronomii folosesc ani-lumină pentru a măsura distanța. Distanțele sunt atât de mari în spațiul cosmic încât cel mai simplu mod de a le măsura este calculând de cât timp are nevoie lumina pentru a călători dintr-un punct în altul!
În al doilea rând, în timp ce astronomii au o vastă cunoaștere a stelelor, există încă atât de mult mister în jurul acestor corpuri cerești. Astfel, există mai multe teorii pentru a explica diverse fenomene și oricare dintre ele ar putea fi corectă.
Cu toate acestea, în acest articol, am făcut tot posibilul să vă oferim detalii ușor de înțeles despre formarea, evoluția și moartea stelelor. De asemenea, vom discuta de ce sclipesc stelele, sunetele stelelor, stelele căzătoare și multe altele.
Ce sunt stelele?
Dicționarul Merriam-Webster definește o stea în două moduri:
- „Un corp luminos natural vizibil pe cer mai ales noaptea”.
- „Un corp ceresc sferoidal gazos auto-luminos, de mare masă, care produce energie prin intermediul reacțiilor de fuziune nucleară”.
A doua definiție este de departe cea mai informativă. Ne spune că stelele sunt masive și în formă de sferă. De asemenea, ne spune că sunt formate din gaz și își produc propria energie, care poate fi văzută în modul în care emit lumina.
Cum se formează stelele?
De la nebuloasă la nucleul pre-stelar
În spațiul cosmic există nori masivi de praf și gaze numiți nori moleculari sau nebuloase (un nor astronomic de praf și gaz este o nebuloasă) și constau în principal din molecule de hidrogen și heliu.
Oamenii de știință raportează că nebuloasele sunt de sute de mii de ori mai masive decât soarele nostru! De fapt, nebuloasele sunt atât de uriașe, încât se pot forma mai multe stele în același nor. Deoarece stelele se formează în nebuloase, uneori sunt denumite pepiniere stelare.
Nebuloasele încep să fie foarte reci. Temperatura lor este măsurată la aproximativ zero absolut. Zeroul absolut este 0 Kelvin și este practic cea mai scăzută temperatură pe care o poate avea ceva. La 0 Kelvin, materia nu are energie termică. Zero absolut este echivalentul -273.15 °C!
Gazul și praful unei nebuloase sunt la început dispersate. În timp, turbulența spațială mută moleculele în mod aleatoriu și inegal, creând buzunare de colecții mai dense de gaz și praf cunoscute sub numele de aglomerări nebulare. După cum știți, spațiul exterior este un vid, deci de unde provine turbulența?
Turbulența spațială este de fapt cauzată de ceea ce astronomii numesc unde Alfven. Acestea sunt „tulburări de călătorie ale plasmei și ale câmpului magnetic”. În acest caz, plasma se referă la gazul ionizat alcătuit din ioni pozitivi și electroni liberi care există în spațiul cosmic.
Undele plasmatice sunt produse, de exemplu, de soare prin emisia violentă de particule încărcate cunoscute sub numele de ejecții de masă coronală. Aceste unde de plasmă se propagă apoi în spațiu și perturbă moleculele și particulele de praf ale nebuloaselor.
În timp, aglomerările nebuloase devin din ce în ce mai mari. Odată cu creșterea masei vine atracția gravitațională crescută, care la rândul său atrage și mai multe molecule în aglomerarea nebulară. Când grupul de nebuloase atinge o anumită masă, acesta se prăbușește sub forța propriei sale gravitații, creând un miez pre-stelar.
De la miez pre-stelar la protostea
În acest moment, trei lucruri se întâmplă la nivelul nucleului pre-stelar pentru a forma o protostea.
Gazul și praful nebuloasei care se prăbușesc nu se mai mișcă la întâmplare. În schimb, au impuls unghiular, adică se rotesc. Pe măsură ce nucleul prestelar continuă să se condenseze, el se rotește din ce în ce mai repede până când norul de gaz din jur se aplatizează într-un disc.
Moleculele de gaz se vor deplasa prin acest disc și vor cădea în miez (acreție), iar materialul în exces este evacuat în jeturi la polii miezului.
Prăbușirea gravitațională determină acumularea de presiune și creșterea temperaturii la nivelul nucleului prestelar.
Aceasta este acum o protostea.
De la protostea la steaua T Tauri
Protosteaua va continua să acumuleze molecule de pe disc (care devine un disc protoplanetar, din care se pot forma ulterior planete), iar corpul astronomic va continua să evolueze.
Când protosteaua are aceeași masă ca o stea, presiunea creată în miez va opri căderea de molecule din disc. Temperaturile sunt aproape, dar nu chiar, suficient de ridicate pentru a declanșa fuziunea nucleară, iar protosteaua devine cunoscută sub numele de stea T Tauri (numită după prima stea înregistrată de acest gen).
Stelele T Tauri sunt relativ instabile în comparație cu stelele depline. Acestea produc o mulțime de activitate de suprafață în erupții. De asemenea, generează vânturi stelare puternice, care elimină gazul și praful din jur. Stelele T Tauri au raze mai mari decât stelele secvenței principale și, prin urmare, sunt mai luminoase, deși luminozitatea lor fluctuează.
De la steaua T Tauri la steaua secvenței principale
Stelele T Tauri încetează să crească în masă, pe măsură ce moleculele din discul protoplanetar încetează să cadă în miez. Cu toate acestea, aceste stele T Tauri continuă să se prăbușească și să condenseze presiunea crescândă. Pe măsură ce presiunea crește și dimensiunea stelei T Tauri scade, temperatura crește.
Temperatura va ajunge în cele din urmă la punctul în care va avea loc fuziunea nucleară, fuziunea a doi atomi de hidrogen într-un singur atom de heliu. Steaua este acum alimentată de energia generată prin fuziunea nucleară spre deosebire de energia gravitațională și este clasificată ca stea secvență principală.
Energia din fuziunea nucleară se opune efectelor gravitaționale, iar steaua încetează condensarea, devenind stabilă.
Procesul de formare a stelelor durează miliarde de ani. Apoi, stelele trăiesc încă miliarde de ani înainte de a muri. Resturile lor continuă, de asemenea, în spațiu timp de miliarde de ani. Aceste scale de timp sunt greu de înțeles, dar este suficient să spunem că stelele au fost aici cu mult înaintea noastră, și vor rămâne mult după ce vom fi plecați.
Clasificarea stelelor
Clasificare în funcție de temperatură (culoare) și luminozitate
Stelele sunt clasificate în funcție de temperatura suprafeței și de culorile spectrale corespunzătoare și de luminozitățile lor (strălucire).
De regulă, cu cât temperatura suprafeței este mai mare, cu atât steaua este mai strălucitoare. În plus, și contrar a ceea ce ați putea crede, cele mai strălucitoare și mai fierbinți stele sunt pe partea albastră a spectrului de culori, în timp ce stelele roșii sunt mai slabe și mai reci.
Cele șapte tipuri principale de stele sunt O, B, A, F, G, K și M. În tabelul de mai jos, puteți vedea temperaturile de suprafață și culorile fiecăruia dintre aceste tipuri de stele.
| Tip stea | Temperatura suprafeței (Kelvin) | Culoare spectrală |
| O | 25 000 < | Albastru |
| B | 11 000 – 25 000 | Albastru |
| A | 7 500 – 11 000 | Albastru |
| F | 6 000 – 7 500 | Albastru spre alb |
| G | 5 000 – 6 000 | Alb spre galben |
| K3 | 500 – 5 000 | Portocaliu până la roșu |
| M | 3 500 > | Roșu |
În cadrul fiecărui tip, există subclase. Aceste subclase au un număr de la 0 la 9. Deci, de exemplu, o stea de tip G poate fi G0, G1, G2 etc. Stelele cu subtipul 0 sunt la cele mai înalte temperaturi din acel tip. Stelele cu subtipul 9 sunt la cea mai scăzută temperatură din acel tip.
Stelele sunt, de asemenea, clasificate în funcție de luminozitatea lor, conform tabelului următor.
- Ia Cele mai luminoase stele supergigante
- Ib Stele supergigante mai puțin luminoase
- II Stele gigantice luminoase
- III Stele gigantice normale
- IV Stele subgigante
- V Stele secvenței principale (stele pitice)
Soarele nostru este o stea G2V.
Tipurile de stele sunt reprezentate pe diagrama Hertzsprung-Russell. Axa x a diagramei Hertzsprung-Russell este temperatura suprafeței (și culoarea corespunzătoare), iar axa y este luminozitatea sau luminozitatea.
Clasificare după masă
Stelele pot fi, de asemenea, grupate împreună în funcție de masa lor. După cum am menționat la începutul acestui articol, lucrurile din spațiu sunt atât de mari, încât astronomii au unități de măsură complet diferite.
Masa nu se măsoară în kilograme, grame sau tone; se măsoară în mase solare (Msun). După cum probabil puteți ghici, o masă solară este egală cu masa soarelui. Acum, soarele nostru cântărește 1,9884 × 1030 kg. Este mult mai ușor să spui 1 Msun!
Chiar dacă s-au instalat pe o unitate de măsură, astronomii diferă prin modul în care grupează stelele în funcție de masă, adică au intervale diferite pentru stelele cu masă mică, medie și mare. Unii chiar adaugă un grup de stele cu masă foarte mică.
În sensul acestui articol, vom grupa stelele în funcție de masele care au o evoluție comună.
- Stelele cu masă mică sunt de la 0,08 Msun la 0,5 Msun
- Stelele cu masă medie sunt de la 0,5 Msun la 8 Msun
- Stelele cu masă mare (numite doar stele masive) sunt mai mari de 8 Msun
După cum puteți vedea din acest lucru, soarele nostru, care este de 1 Msun, este clasificat ca o stea cu masă medie.
Pitice Maro
Înainte de a privi evoluția și moartea stelelor, să aruncăm o privire rapidă asupra piticelor maro. Conform masei lor, aceste corpuri astronomice se încadrează în categoria stelelor cu masă foarte mică.
Cu toate acestea, pitică maro este de fapt numele dat unei stele eșuate, care încep în nebuloase, la fel ca alte stele, apoi dezvoltă un nucleu prestelar înainte de a deveni protostele.
Singura problemă este că, la mai puțin de 0,08 Msun, nu au suficientă masă pentru a crea suficientă presiune în nucleul protostelar și a produce temperaturile necesare pentru fuziunea nucleară.
Materialul strâns din miezul protostelei se stabilizează în cele din urmă în pitica maro, dar nu devine niciodată o stea reală.
Piticele maro sunt cunoscute ca veriga lipsă dintre plante precum Jupiter (un gigant gazos) și stele.
Evoluția și moartea stelelor cu masă mică din secvența principală: Pitică roșie
Piticele roșii sunt stele cu masă mică, așa că le vom folosi ca exemplu pentru evoluția și moartea unei stele cu o masă de 0,08 Msun până la 0,5 Msun. Intervalul lor spectral este de 2 500 – 4 000 K, deci sunt stele M și K.
Probabil ați auzit despre pitice roșii. Într-adevăr, ele sunt de fapt stele foarte importante. Piticele roșii reprezintă cel mai mare procent din toate stelele cunoscute din univers, totuși sunt cele mai mici și mai slabe dintre stelele secvenței principale și nu pot fi văzute de pe Pământ fără echipamente specializate.
Deci, dacă vă uitați la cerul nopții, niciuna dintre stelele pe care le vedeți nu sunt stele pitice roșii, chiar dacă 20 din 30 de stele din apropierea Pământului sunt pitice roșii!
Piticele roșii intră în faza stelară a secvenței principale și trăiesc în această stare timp de miliarde de ani, mult mai mult decât stelele cu masă mai mare și temperaturi mai ridicate.
Motivul pentru care pitice roșii trăiesc atât de mult timp este că reacțiile de fuziune din miezul stelei se produc mai lent din cauza temperaturilor mai scăzute. Temperaturile mai scăzute sunt rezultatul unei mase mai mici, care exercită o presiune mai mică asupra miezului stelei.
Piticele roșii devin în cele din urmă pitice albe (care sunt în esență stele moarte). Îmbătrânesc așa cum sunt; nu evoluează într-un gigant roșu înainte de a deveni pitic alb, la fel ca și stelele mai masive. Acest lucru se datorează faptului că sunt complet convective; convecția poate avea loc între miez și coajă.
În miezul piticilor roșii, hidrogenul este transformat în heliu prin fuziune nucleară. Curenții de convecție distribuie apoi energia și heliul creat în miez prin cochilie și către suprafața stelei. Aici se răcește și se scufundă înapoi în miez pentru a fi încălzit din nou. Acest lucru împiedică formarea heliului în miezul piticii roșii (fuziunea heliului este necesară pentru evoluția într-un gigant).
În stelele masive, este posibilă o fuziune suplimentară. Carbonul de bază va începe să se contopească în neon și ciclul continuă pe măsură ce se formează elemente din ce în ce mai grele până când aceste elemente de bază se fuzionează pentru a forma fier. La fel cum gigantul roșu s-a format prin expansiunea gazului alimentat de energie, steaua este extinsă în continuare pentru a deveni o stea supergigantă roșie.
Odată ce s-a format fierul în miez, fuziunea încetează. Acest lucru se datorează faptului că fuziunea fierului nu este o reacție generatoare de energie, ci mai degrabă o reacție consumatoare de energie. Steaua se prăbușește acum sub propria gravitație.
Prăbușirea miezului în stelele masive cu o masă a miezului mai mică de 3 Msun (aceasta este o masă a miezului, nu masa totală a stelei) va fi oprită de presiunea exercitată de neutroni în nucleul atomilor și miezul supergigante roșu devine o stea de neutroni.
O undă de șoc este creată de încetarea bruscă a prăbușirii nucleului. Unda de șoc se deplasează exploziv spre exterior ca o supernovă.
Presiunea gravitațională produsă de prăbușirea miezului în stelele masive cu o masă a miezului mai mare de 3 Msun este atât de mare încât depășește presiunea neutronică. Supernovele stelare și materia de bază se prăbușesc în sine pentru a forma o gaură neagră.
Ce se întâmplă după moartea unei stele?
Piticele albe, formate prin moartea piticelor roșii și a giganților roșii, au aproximativ aceeași dimensiune ca Pământul, dar sunt mult mai dense. Interesant, cu cât o pitică albă este mai masivă (referindu-se la masă, nu la dimensiune), cu atât este mai mică. Stelele pitice albe mor încet, pierd energie și devin din ce în ce mai slabe. Când nu mai au energie sau lumină, sunt numite pitice negre.
Stelele de neutroni, generate de moartea unui supergigant roșu cu o masă inferioară a miezului, sunt corpuri astronomice rotative, extrem de dense. Rata de rotație a stelelor neutronice încetinește. Acest lucru este gradual și este dificil să știm ce se întâmplă după un anumit punct, deoarece acestea devin nedetectabile.
Uneori, stelele de neutroni se pot învârti dacă absorb materia din alte stele.
Dacă un neutron se rotește foarte repede, este clasificat ca pulsar. Pulsarii generează radiații electromagnetice.
Știați că putem vedea stele moarte care nu mai produc lumină? Încă vedem lumina produsă de aceste stele, dar stelele însele sunt atât de departe de Pământ încât, în timpul necesar luminii pentru a ajunge aici, steaua a murit.
De ce stelele sclipesc?
Astronomii folosesc de fapt termenul „scintilație” pentru a se referi la sclipirea stelelor și, de fapt, apare atunci când lumina stelelor ajunge în atmosfera Pământului. Există buzunare de aer în atmosferă care au temperaturi diferite și, prin urmare, densități diferite.
Deci, razele de lumină de la fiecare stea trec prin atmosferă la un ritm și un unghi de difracție diferite, provocând efectul de sclipire.
Stelele produc sunet?
Este un concept ciudat pentru tine? La urma urmei, sunetul necesită particule de aer pentru a călători și probabil vi s-a spus cel puțin o dată în viață că, dacă țipați în spațiu, nimeni nu vă poate auzi.
Dar Elizabeth Landau de la NASA spune: „Nu o putem auzi cu urechile, dar stelele din cer susțin un concert, unul care nu se oprește niciodată”.
Vă amintiți că am vorbit despre curenții de convecție din stele? Ei bine, undele se formează în interiorul stelelor ca urmare a acestor curenți de convecție. Valurile fac ca steaua să se extindă și să se contracte, deși nu vizibil.
Multe valuri se propagă prin stea ciocnindu-se între ele, alergând deasupra suprafeței sau prin miezul stelei. Undele se risipesc, dar se formează noi unde care să le înlocuiască. Rezultatul este că steaua vibrează. Vibrațiile creează modificări subtile ale luminii, iar aceste modificări sunt folosite pentru a măsura vibrațiile în stele.
Valurile durează mai mult timp pentru a se propaga prin stele mai mari, deci au un sunet mai profund, în timp ce stelele mai mici, prin care undele se mișcă rapid, au sunete mai înalte.
Oamenii de știință iau aceste vibrații și le transformă în sunete pe care le putem auzi. Și dacă credeați că stelele sunt fascinant de privit, încercați să le ascultați!
Ce sunt stelele căzătoare?
Termenul „stea căzătoare” este înșelător. Aceste corpuri astronomice nu sunt deloc stele. Stelele căzătoare sunt cu adevărat meteori. Meteorii sunt urme de lumină lăsate de meteoriți (colecții de praf și roci) pe măsură ce cad spre Pământ și sunt arși de atmosferă.
Constelații de stele
Unele stele formează constelații. Acestea sunt modele de stele recunoscute. Stelele dintr-o constelație nu se schimbă. Există 88 de constelații recunoscute. Este posibil să fiți familiarizați cu unele dintre nume precum Andromeda, Vărsător, Rac, Gemeni, Leu, Orion și Fecioară.
Unele constelații mai puțin cunoscute includ Bootes, Columba, Equuleus, Horologium și Microscopium. Aceste nume sună cu adevărat ciudat, dar constelațiile sunt numite după ceea ce seamănă cu forma lor. De exemplu, constelația Columba seamănă cu un porumbel, iar Columba este latină pentru porumbel.
Constelațiile nu sunt doar forme în care distingem așezarea stelelor. Deoarece sunt atât de constante pe cerul nopții, pot fi folosite în navigație, în special în navigația nautică, unde nu există mase terestre care să vă ajute să vă orientați poziția. Astronomii le folosesc și ca puncte de referință pentru alte corpuri astronomice.
Concluzie
Stelele au milioane și miliarde de ani. Nu vom cunoaște vreodată numărul de stele care există în univers. Astronomii estimează că numai în galaxia noastră (Calea Lactee), există peste 100 de mii de milioane de stele. În plus, ei estimează că există 100-200 miliarde de galaxii în univers.
Aceste numere sunt de neconceput. Cu toate acestea, există încă fapte și mistere extraordinare și uimitoare care înconjoară aceste corpuri cerești. Modul în care sunt produse de-a lungul a milioane și miliarde de ani, modul în care evoluează, cresc, se micșorează și mor și aparent sfidează fizica pentru a produce găuri negre și sunet în vid – cât de glorioase și remarcabile sunt stelele!
A le numi sfere masive de gaz care produc energie luminoasă este adevărat, dar este ca și cum ați numi o tornadă un vânt puternic – este păcat să fie subevaluate.
Te-ar putea interesa şi: Tipuri de telescoape
