Vstopite v zvezdo, da vidite, kako deluje

Soncu najbližja zvezda Proksima Kentavra je označena z rdečim krogom, blizu svetlih zvezd Alfa Kentavra A in B. Z dovoljenjem Skatebiker/Wikimedia Commons.

Zvezde so vedno zanimale ljudi, verjetno od trenutka, ko je naš prvi prednik stopil ven in pogledal v nočno nebo. Še vedno gremo ven ponoči, ko lahko, in pogledamo navzgor in se sprašujemo o teh svetlikajočih se predmetih. Z znanstvenega vidika so osnova znanosti o astronomiji, ki preučuje zvezde (in njihove galaksije). Zvezde igrajo vidne vloge v znanstvenofantastičnih filmih in televizijskih oddajah ter video igrah kot kulise za pustolovske zgodbe. Torej, kaj so te utripajoče svetlobne točke, ki se zdijo razporejene v vzorcih po nočnem nebu?

Zvezde so več kot le predmeti na nebu. Učijo nas o delovanju vesolja, od prvih zvezd do sedanjih. Ljudje že dolgo uporabljajo zvezdne karte, kot je ta, da se ponoči znajdejo po nebu. Zvezde so tudi koristen navigacijski pripomoček za mornarje in opazovalce zvezd. Carolyn Collins Petersen

Zvezde v galaksiji

Z Zemlje nam je vidnih na tisoče zvezd, še posebej, če opazujemo v res temnem območju neba). Vendar jih je samo v Rimski cesti na stotine milijonov, vsi pa niso vidni ljudem na Zemlji. Mlečna cesta ni samo dom vsem tem zvezdam, vsebuje tudi 'zvezdne jaslice', kjer se v oblakih plina in prahu izležejo novorojene zvezde.

Vse zvezde so zelo, zelo daleč, razen Sonca. Ostali so zunaj našega sončnega sistema. Nam najbližji se imenuje Proxima Centauri , in leži 4.2svetlobnih letstran.

Pogled vesoljskega teleskopa Hubble na Proksimo Kentavra. NASA/ESA/STScI

Večina opazovalcev zvezd, ki so nekaj časa opazovali, začne opažati, da so nekatere zvezde svetlejše od drugih. Zdi se, da imajo mnogi tudi bledo barvo. Nekateri so videti modri, drugi beli, tretji pa so rahlo rumeni ali rdečkasti. Veliko jih je različne vrste zvezd v vesolju.

Bodite pozorni na dve nekoliko različni barvi zvezd, ki sestavljata Albireo, dvojno zvezdo v nosu Laboda Laboda. Z lahkoto jih je mogoče videti skozi daljnogled ali majhen teleskop. Z dovoljenjem N.B., prek Wikimedia Commons, licenca Attribution-Share Alike 4.0.

Sonce je zvezda

Uživamo se v soju zvezde — Sonca. Razlikuje se od planetov, ki so zelo majhni v primerjavi s Soncem in so običajno narejeni iz kamna (kot sta Zemlja in Mars) ali hladnih plinov (kot sta Jupiter in Saturn). Z razumevanjem delovanja Sonca lahko astronomi pridobijo globlji vpogled v delovanje vseh zvezd. Nasprotno, če skozi življenje preučujejo številne druge zvezde, je mogoče ugotoviti prihodnost tudi naše lastne zvezde.

Večplastna struktura Sonca ter njegove zunanje površine in atmosfere daje astronomom vpogled v strukturo drugih zvezd. NASA

Kako delujejo zvezde

Tako kot vse druge zvezde v vesolju je tudi Sonce ogromna, svetla krogla vročega, žarečega plina, ki ga skupaj drži lastna gravitacija. Živi v galaksiji Rimska cesta, skupaj s približno 400 milijardami drugih zvezd. Vsi delujejo po istem osnovnem principu: v svojih jedrih spajajo atome, da tvorijo toploto in svetlobo. Tako deluje zvezda.

Izrez notranjosti Sonca. Večina zvezd ima podobne vrste con, vključno z jedri, kjer poteka jedrska fuzija. NASA/MSFC

Za Sonce to pomeni, da se atomi vodika udarijo skupaj pod visoko vročino in pritiskom. Rezultat je atom helija. Ta proces fuzije sprošča toploto in svetlobo. Ta proces se imenuje 'zvezdna nukleosinteza' in je vir številnih elementov v vesolju, težjih od vodika in helija. Torej bo prihodnje vesolje iz zvezd, kot je Sonce, dobilo elemente, kot je ogljik, ki ga bo tvorilo, ko se bo staralo. Zelo 'težki' elementi, kot sta zlato ali železo, nastanejo v masivnejših zvezdah, ko umrejo, ali celo ob katastrofalnih trkih nevtronskih zvezd.

Kako zvezda izvede to 'zvezdno nukleosintezo' in se pri tem ne raznese? Odgovor: hidrostatsko ravnovesje. To pomeni, da je gravitacija mase zvezde (ki vleče pline navznoter) uravnotežena z zunanjim pritiskom toplote in svetlobe – sevanje tlak, ki ga ustvari jedrska fuzija, ki poteka v jedru.

Ta fuzija je naraven proces in zahteva ogromno energije, da sproži dovolj fuzijskih reakcij za uravnoteženje gravitacijske sile v zvezdi. Jedro zvezde mora doseči temperature, ki presegajo približno 10 milijonov Kelvinov, da začne zlivati ​​vodik. Naše Sonce ima na primer temperaturo sredice okoli 15 milijonov Kelvinov.

Zvezda, ki porablja vodik za tvorbo helija, se imenuje zvezda 'glavnega zaporedja', ker je ves čas, ko je objekt zlivanja vodika. Ko porabi vse gorivo, se jedro skrči, ker zunanji sevalni tlak ni več dovolj za uravnoteženje gravitacijske sile. Temperatura jedra se dvigne (ker je stisnjena) in to mu daje dovolj 'oomph', da začne spajati atome helija, ki se začnejo oblikovati v ogljik. Takrat zvezda postane rdeča velikanka. Kasneje, ko ji zmanjka goriva in energije, se zvezda skrči vase in postane bela pritlikavka.

Kako zvezde umirajo

Naslednja faza v evoluciji zvezde je odvisna od njene mase, ker to narekuje kako se bo končalo . Zvezda z majhno maso, kot je naše Sonce, ima drugačno usodo od zvezd z večjo maso. Odpihnila bo svoje zunanje plasti in ustvarila planetarno meglico z belo pritlikavko v sredini. Astronomi so preučevali številne druge zvezde, ki so bile podvržene temu procesu, kar jim daje boljši vpogled v to, kako bo Sonce končalo svoje življenje čez nekaj milijard let.

Bi lahko naše Sonce končalo svoje življenje tako kot planetarna meglica NGC 678? Astronomi sumijo, da bi to lahko tudi uspelo. JE

Zvezde z veliko maso pa se v marsičem razlikujejo od Sonca. Živijo kratko in za seboj pustijo čudovite ostanke. Ko bodo eksplodirali kot supernove, bodo svoje elemente razstrelili v vesolje. Najboljši primer supernove je meglica Rakovica v Biku. Jedro prvotne zvezde ostane zadaj, ko preostanek njenega materiala odnese v vesolje. Sčasoma bi se jedro lahko stisnilo in postalo nevtronska zvezda ali črna luknja.

Pogled vesoljskega teleskopa Hubble na ostanek supernove meglice Rakovica. NASA/ESA/STScI

Zvezde nas povezujejo s kozmosom

Zvezde obstajajo v milijardah galaksij po vsem vesolju. So pomemben del evolucije kozmosa. Bili so prvi objekti, ki so nastali pred več kot 13 milijardami let, in so sestavljali najzgodnejše galaksije. Ko so umrli, so preoblikovali zgodnji kozmos. To je zato, ker se vsi ti elementi, ki jih tvorijo v svojih jedrih, vrnejo v vesolje, ko zvezde umrejo. In ti elementi se na koncu združijo v nove zvezde, planete in celo življenje! Zato astronomi pogosto pravijo, da smo narejeni iz 'zvezdnih stvari'.

UredilCarolyn Collins Petersen.