Väikese tähe elutsükkel

Sisu

• Protostari moodustamine
• Elu termotuumasäde
• Väikese tähe elutsükkel: põhijärjestus
• Peajärgne järjestus - kuldsed aastad
• Päikese mõõtmetega tähed laienevad, et saada planeedikiviks
• Mis üle jääb, on valge kääbus
• Mass mõjutab elutsüklit

Tähed on tõepoolest sündinud stardust ja kuna tähed on tehased, mis toodavad kõiki raskeid elemente, pärineb meie maailm ja kõik selles sisalduv ka stardust.

Selle pilved, mis koosnevad peamiselt vesiniku gaasimolekulidest, hõljuvad ruumi kujutlematus külmas, kuni gravitatsioon sunnib neid endasse varisema ja moodustama tähti.

Kõik tähed on loodud võrdselt, kuid nagu inimesed, on neid ka paljudes variatsioonides. Tähtede omaduste peamine määraja on selle moodustamisel esinev tähe hulk.

Mõned tähed on väga suured ja neil on lühike, tähelepanuväärne elu, samas kui teised on nii väikesed, et vaevalt oli neil piisavalt massi, et saada staariks, ja neil on väga pikk elu. Tähe elutsükkel, nagu NASA ja muud kosmosevõimud selgitavad, sõltub suuresti massist.

Tähti, mis on umbes meie päikese suurused, peetakse väikesteks tähtedeks, kuid need pole nii väikesed kui punased kääbused, mille mass on umbes pool päikest ja mis on nii lähedased igavestele, kui täht neist pääseb.

G-tüüpi peamise järjestusega täheks (või kollaseks kääbuseks) klassifitseeritud väikese massiga tähe nagu päike elutsükkel kestab umbes 10 miljardit aastat. Kuigi sellises suuruses tähtedest ei saa supernoove, lõpetavad nad oma elu dramaatiliselt.

Protostari moodustamine

Tähtede moodustumise eest vastutab gravitatsioon, see salapärane jõud, mis hoiab meie jalad maapinnale liimitud ja planeedid pöörlevad nende orbiidil. Universumi ümber hõljuvate tähtedevahelise gaasi- ja tolmupilvedes koondab gravitatsioon molekulid väikesteks kobarateks, mis vabanevad oma vanematest pilvedest ja saavad protostaarideks. Mõnikord satub kokkuvarisemine kosmilise sündmuse, näiteks supernoova tagajärjel.

Suurenenud massi tõttu suudavad protostaarid meelitada rohkem ängistama. Hoogsuse säilimine moodustab varisevast materjalist pöörleva ketta ja temperatuur tõuseb tänu rõhu suurenemisele ja keskmesse meelitatud gaasimolekulide vabastatud kineetilisele energiale.

Arvatakse, et Orioni udus on muu hulgas mitu protostaari. Väga noored on liiga hajusad, et neid nähtavaks teha, kuid muutuvad lõpuks ühtekuulumisel läbipaistmatuks. Kui see juhtub, püüab aine kogunemine infrapunakiirgust südamikku, mis tõstab veelgi temperatuuri ja rõhku, hoides lõpuks ära suurema hulga aine sattumise südamikku.

Tähe ümbrik meelitab endiselt ainet ja kasvab, kuni juhtub midagi uskumatut.

Elu termotuumasäde

On raske uskuda, et gravitatsioon, mis on suhteliselt nõrk jõud, võib sadestada sündmuste ahela, mis viib termotuumareaktsioonini, kuid see on juhtunu. Kui protostar jätkab asja ajamist, muutub rõhk südamikus nii intensiivseks, et vesinik hakkab sulanduma heeliumiks ja protostarist saab täht.

Termotuumaaktiivsuse tulek tekitab intensiivse tuule, mis pulseerib tähelt piki pöördetelge. Tähe ümbermõõdul ringlev materjal väljub selle tuule poolt. See on tähtede moodustumise T-Tauri faas, mida iseloomustab tugev pinna aktiivsus, sealhulgas helkurid ja purse. Täht võib kaotada kuni 50 protsenti oma massist sellel etapil, mis Päikese suurusega tähe jaoks kestab paar miljonit aastat.

Lõpuks hakkab tähe ümbermõõt olev materjal hajuma ja mis vasakul, koondub planeetideks. Päikesetuul vaibub ja täht saabub põhijärjestuse stabiilsuse perioodi. Selle aja jooksul tasakaalustab vesiniku ja tuuma tuumasünteesil tekkiva tuumasünteesil tekkinud välimine jõud gravitatsiooni sissepoole ja täht ei kaota ega võta ainet.

Väikese tähe elutsükkel: põhijärjestus

Enamik öiseid taevas olevaid tähti on peamised järjestustähed, kuna see periood on ühegi tähe eluea jooksul kõige pikem. Põhijärjestuse ajal sulandab täht vesiniku heeliumiks ja jätkab seda seni, kuni tema vesinikkütus otsa saab.

Tuumasünteesireaktsioon toimub massiivsetes tähtedes kiiremini kui väiksemates, nii et massiivsed tähed põlevad kuumemaks, valge või sinise tulega ja põlevad lühemaks ajaks. Kui päikesetäht kestab 10 miljardit aastat, siis ülikerge sinine hiiglane võib kesta vaid 20 miljonit.

Üldiselt toimub põhijadaga tähtedes kahte tüüpi termotuumareaktsioone, kuid väiksemates tähtedes, näiteks päikeses, toimub ainult üks tüüp: prootoni-prootoni ahel.

Prootonid on vesinikuaatomid ja tähetuumas liiguvad nad piisavalt kiiresti, et ületada elektrostaatiline tõrje ja põrkuvad kokku, moodustades heelium-2 tuuma, vabastades v-neutrino ja positron protsessis. Kui teine ​​prooton põrkub äsja moodustunud heelium-2-ga tuumas, nad sulanduvad heelium-3 ja vabastavad gamma-footoni. Lõpuks põrkuvad kaks heelium-3 tuuma, moodustades ühe heelium-4 tuuma ja veel kaks prootonit, mis jätkavad ahelreaktsiooni, seega kulub prooton-prootoni reaktsioonil neli prootonit.

Üks põhireaktsiooni käigus toimuv alamkett moodustab berüllium-7 ja liitium-7, kuid need on siirdeelemendid, mis pärast kokkupõrget positroniga loovad kaks heelium-4 tuuma. Veel üks ahel toodab berüllium-8, mis on ebastabiilne ja lõheneb spontaanselt kaheks heelium-4 tuumaks. Need alamprotsessid moodustavad umbes 15 protsenti kogu energiatoodangust.

Peajärgne järjestus - kuldsed aastad

Inimese elutsükli kuldsed aastad on need, kus energia hakkab kahanema, ja sama kehtib ka tähe kohta. Madala massiga tähe jaoks kuldsed aastad toimuvad siis, kui täht on kogu tuumas ära kasutanud vesinikkütuse ja seda perioodi nimetatakse ka põhijärgseks järjestuseks. Tuumas sisalduv termotuumareaktsioon lakkab ja väline heeliumi kest variseb kokku, luues soojusenergia, kuna varisevas kestas olev potentsiaalne energia muundatakse kineetiliseks energiaks.

Lisasoojus põhjustab vesiniku kestas uuesti sulandumist, kuid seekord tekitab reaktsioon rohkem soojust kui siis, kui see toimus ainult tuumas.

Vesinikukihi sulamine lükkab tähe servad väljapoole ning väliskeskkond paisub ja jahtub, muutes tähe punaseks hiiglaseks. Kui see juhtub päikesega umbes 5 miljardi aasta pärast, laieneb see poole kaugusest Maaga.

Paisumisega kaasneb tuuma temperatuuride tõus, kuna kestas toimuvad vesiniku ühtesulamise reaktsioonid eraldavad rohkem heeliumi. See muutub nii kuumaks, et tuumas algab heeliumi sulandumine, tootes berülliumi, süsinikku ja hapnikku ning kui see reaktsioon (mida nimetatakse heeliumi välguks) algab, levib see kiiresti.

Pärast kestas oleva heeliumi ammendumist tekitab väikese tähtkalde südamik piisavalt soojust, et sulandada tekkinud raskemad elemendid ning südamikku ümbritsev kest variseb uuesti kokku. See kokkuvarisemine tekitab märkimisväärses koguses soojust - piisab heeliumi sulandumise alustamiseks kestas - ja uus reaktsioon alustab uut laienemisperioodi, mille jooksul tähtede raadius suureneb algse raadiusega võrreldes 100 korda.

Kui meie päike sellesse etappi jõuab, laieneb see Marsi orbiidist kaugemale.

Päikese mõõtmetega tähed laienevad, et saada planeedikiviks

Igasugune lastele mõeldud tähe elutsükli lugu peaks sisaldama planeedi udukogude selgitust, sest need on universumi kõige silmatorkavamad nähtused. Mõiste planetaarne udukogu on ekslik, kuna sellel pole midagi pistmist planeetidega.

See on nähtus, mis vastutab jumalasilma (Helixi udukogu) dramaatiliste piltide ja muude selliste piltide eest, mis asustavad Internetti. Kaugeltki mitte olemuselt planetaarsed, on planeedis olev udu väikeste tähtede kadumise signaal.

Kui täht laieneb oma teise punasesse hiiglaslikku faasi, variseb südamik samaaegselt ülitugevaks valgeks kääbuseks, mis on tihe jäänuk, mille põhiosa tähe massist on suurem osa Maa suurusesse sfääri pakendatud. Valge kääbus kiirgab ultraviolettkiirgust, mis ioniseerib paisuvas kestas gaasi, tekitades dramaatilisi värve ja kujundeid.

Mis üle jääb, on valge kääbus

Planeetide udud pole kauakestvad, hajuvad umbes 20 000 aasta pärast. Valge kääbustäht, mis jääb pärast planeedi udukogu hajumist, on aga väga pikaajaline. Põhimõtteliselt on see süsiniku ja hapniku tükike, mis on segatud elektronidega, mis on pakitud nii tihedalt, et väidetavalt on need degenereerunud. Kvantmehaanika seaduste kohaselt ei saa neid kaugemal suruda. Täht on miljon korda tihedam kui vesi.

Valges kääbis ei toimu sulandumisreaktsioone, kuid see jääb väikese pinna tõttu kuumaks, mis piirab tema kiirgava energia hulka. Jahtub lõpuks mustaks, inertseks süsiniku ja degenereerunud elektroniks, kuid selleks kulub 10–100 miljardit aastat. Universum pole piisavalt vana, et seda veel juhtuda.

Mass mõjutab elutsüklit

Päikese suurune täht saab vesinikkütuse tarbimisel valgeks kääbuseks, kuid üks, mille tuumas mass on 1,4 korda suurem kui päike, saab teistsuguse saatuse.

Selle massiga tähed, mida nimetatakse Chandrasekhari piiriks, varisevad edasi, sest elektronide degeneratsiooni väliste takistuste ületamiseks on gravitatsioonijõud piisav. Valgete kääbuste asemel saavad neist neutronitähed.

Kuna Chandrasekhari massipiirang kehtib tuumale pärast seda, kui täht on suure osa oma massist kiirganud, ja kuna kaotatud mass on märkimisväärne, peab tähel olema enne punasesse hiiglaslikku faasi sisenemist umbes kaheksa korda suurem päikese mass, et saada neutronitäht.

Punased kääbustähed on need, mille mass on vahemikus pool kuni kolm neljandikku päikese massist. Nad on kõigist tähtedest kõige lahedamad ja ei kogune tuumadesse nii palju heeliumi. Järelikult ei laiene nad punaseks hiiglaseks, kui nad on oma tuumakütuse ammendanud. Selle asemel liiguvad nad otse valgeteks kääbusteks, ilma et toodetaks planeedist udu. Kuna need tähed põlevad aga nii aeglaselt, läheb veel kaua aega - võib-olla koguni 100 miljardit aastat - enne, kui üks neist selle protsessi läbib.

Tähte, mille mass on alla 0,5 päikesemassi, nimetatakse pruunideks kääbusteks. Nad pole üldse tähed, sest nende moodustumisel ei olnud neil vesiniku ühinemiseks piisavalt massi. Raskusjõu survejõud tekitavad selliste tähtede kiirgumiseks piisavalt energiat, kuid seda spektri kaugemas punases otsas vaevumärgatava valgusega.

Kuna seal pole kütusekulu, ei takista miski sellist tähte sellisel kujul, nagu ta on, nii kaua kui universum kestab. Neid võiks olla üks või mitu Päikesesüsteemi vahetus naabruses ja kuna nad säravad nii hämaralt, ei tea abielu kunagi, et nad seal asuvad.