Jak umierają gwiazdy?

Gwiazdy zaczynają swoje życie, gdy w ich gęstych, gorących rdzeniach zapala się fuzja wodoru. Po rozpoczęciu tego procesu gra się rozpoczyna. Przyciąganie grawitacyjne całej masy gwiazdy próbuje wcisnąć ją w maleńki punkt, ale energia uwolniona przez fuzję wypycha na zewnątrz, tworząc delikatną równowagę, która może trwać przez miliony, a nawet tryliony lat.

Małe gwiazdy żyją niesamowicie długo. Ze względu na swój niewielki wzrost nie potrzebują dużo energii, aby zrównoważyć wewnętrzne przyciąganie grawitacyjne, więc piją tylko swoje rezerwy wodoru. W ramach dodatkowego doładowania atmosfery tych gwiazd nieustannie krążą, ściągając świeży wodór z zewnętrznych warstw do jądra, gdzie może podsycać ciągły ogień.

W sumie typowy czerwony karzeł będzie szczęśliwie spalał wodór w swoim jądrze przez tryliony lat. Nieźle.

W miarę jak te małe gwiazdy starzeją się, stopniowo stają się jaśniejsze, aż w pewnym sensie rozpryskują się, stając się obojętną, nudną bryłą helu i wodoru, która po prostu kręci się po wszechświecie, pilnując niczyjego interesu niż ich własne.

To smutny los, ale przynajmniej spokojny.

Wielki finał

Kiedy umierają masywne gwiazdy w naszym wszechświecie, jest to znacznie bardziej gwałtowne. Z powodu zwiększonej masy tych gwiazd reakcje fuzji muszą zachodzić znacznie szybciej, aby utrzymać równowagę grawitacji.

Pomimo tego, że są znacznie cięższe od swoich czerwonych karłów, te gwiazdy mają znacznie krótszą żywotność: w ciągu zaledwie kilku milionów lat (co biorąc pod uwagę astronomiczne skale czasowe może być równie dobrze w przyszłym tygodniu) umierają.

Ale kiedy umierają masywne gwiazdy, gasną w całej swojej okazałości, a ich ogromny rozmiar oznacza, że ​​ciśnienie grawitacyjne jest wystarczające, aby nie tylko stopić wodór, ale także hel. I węgiel. I tlen. I magnez. I krzem. Znaczna liczba pierwiastków układu okresowego jest wytwarzana wewnątrz tych olbrzymów pod koniec ich życia.

Ale kiedy te gwiazdy utworzą żelazny rdzeń, muzyka ustaje i impreza dobiega końca.

Cały ten materiał otaczający żelazo wciska się w rdzeń, ale fuzja żelaza nie uwalnia energii, aby temu przeciwdziałać. Zamiast tego rdzeń kurczy się do tak niesamowitych gęstości, że elektrony są wpychane do wnętrza protonów, zamieniając cały rdzeń w gigantyczną kulę neutronów.

Ta kula neutronów jest w stanie – przynajmniej chwilowo – oprzeć się miażdżącemu zapadnięciu się, wywołując wybuch supernowej. Supernowa wyzwoli więcej energii w ciągu tygodnia niż nasze słońce w ciągu całego swojego 10-miliardowego życia. Fala uderzeniowa i materiał wyrzucany podczas eksplozji wyrzuca bąbelki w ośrodku międzygwiezdnym, przerywa mgławice, a nawet wysyła materiał wydobywający się z samych galaktyk.

To jeden z najbardziej spektakularnych widoków w całym wszechświecie. Kiedy supernowe zdarzają się w naszych galaktycznych lasach, eksplozje są na tyle jasne, że pojawiają się w ciągu dnia, a nawet mogą być jaśniejsze niż księżyc w pełni w nocy.

Zdjęcie z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a przedstawiające czerwonego olbrzyma, który pozbywa się zewnętrznych warstw gazu, by stać się białym karłem. (Zdjęcie: NASA / ESA / K.Noll (STScI) / The Hubble Heritage Team (STScI / AURA))

Ostatni występ

Najgorszy los spotyka gwiazdy średniej wielkości. Zbyt duże, by po prostu wyjść cicho w nocy i zbyt małe, by wywołać wybuch supernowej, zamiast tego zamieniają się w makabryczne potwory, zanim w końcu odwrócą się na drugą stronę.

W przypadku tych średnich gwiazd (które obejmują gwiazdy takie jak nasze Słońce), problem polega na tym, że gdy w jądrze utworzy się kula tlenu i węgla, nie otacza jej wystarczająco dużo masy, aby stopić ją w coś cięższego. Więc po prostu tam siedzi i robi się coraz gorętszy z dnia na dzień. Reszta gwiazdy reaguje na to piekło w jądrze, pęczniejąc i zmieniając kolor na czerwony, tworząc czerwonego olbrzyma. Kiedy nasze Słońce zamieni się w czerwonego olbrzyma, jego krawędź dotrze prawie do orbity Ziemi.

Ta faza czerwonego olbrzyma jest niestabilna, a gwiazdy takie jak nasze Słońce będą konwulsyjne, zapadając się i ponownie napełniając się i tak w kółko, przy czym każde zdarzenie spowoduje, że wiatr wyniesie większą część masy Słońca do Układu Słonecznego.

W końcowej fazie swojej śmierci, średniej wielkości gwiazda wypluwa swoje wnętrzności, tworząc musującą mgławicę planetarną, cienkie pasma gazu i pyłu otaczające odsłonięte jądro węgla i tlenu w centrum. Ten rdzeń otrzymuje nową nazwę, gdy jest wystawiony na działanie próżni kosmicznej: biały karzeł.

Biały karzeł oświetla otaczającą mgławicę planetarną, zasilając ją przez około 10000 lat, zanim gwiezdne zwłoki ostygną zbyt mocno, aby umożliwić takie pokazy światła.

Chociaż mgławice planetarne są piękne i oszałamiające do oglądania w teleskopie, są one produktem gwałtownej, torturowanej śmierci gwiazdy. Powabna, tak, ale także skłaniający do kontemplacji.

Źródło: Paul Sutter

AAS! 142: ASTRO101 PART 4 – WHAT HAPPENS WHEN STARS DIE?

Zdjęcie: NASA/ESA/HEIC/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)) | Wideo: Paul M. Sutter

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x