"Slnko zanechá diamant veľkosti Zeme." Astronóm Michail Lisakov - o vývoji hviezd

Existuje mnoho mýtov, s ktorými sa astronómovia často stretávajú. Mnohí sú si napríklad istí, že Jupiter sa jedného dňa môže zmeniť na hviezdu. A každá hviezda na konci svojho života vybuchne.

Fyzik a astronóm Michail Lisakov povedal na fóre "Vedci vs. Mýty", ktorou životnou cestou prechádza každá hviezda. Objasnil tiež, čo sa stane s naším Slnkom na konci evolúcie, a vysvetlil, prečo je zlato kozmický kov. Toto fórum je hostiteľomANTROPOGENESIS.RU“- zverejnil na svojom webe video kanál YouTube. A Lifehacker zhrnul prednášku.

Aké nebeské teleso možno považovať za hviezdu

Existuje frivolná formulácia: hviezda je objekt, z ktorého vidíme lúče.

V skutočnosti to nie je vtip. Ak sa pozrieme na fotografie vesmíru urobené ďalekohľadmi, uvidíme hmlisté oblaky a jasné bodky. Malé škvrny hmly sú galaxie. Svetelné body s niekoľkými lúčmi sú hviezdy.

Optická sústava moderného ďalekohľadu je navrhnutá tak, že pri lámaní svetla na fotografii sa lúče skutočne objavia vo hviezdach. Ale na starodávnych mapách oblohy, keď takéto ďalekohľady neexistovali, ľudia zobrazovali hviezdy rovnakým spôsobom.

Aby vedci pochopili, v čom spočíva tajomstvo, vykonali malú štúdiu. Ľuďom svietili do očí malým, no jasným zdrojom a fotili sietnica. Ukázalo sa, že všetky subjekty na sietnici vytvorili veľmi podobné obrázky. Teda jasný stred a oblak tenkých čiar, ktoré sa v tomto bode pretínajú. Takže je to správne: hviezdy sú jasné nebeské telesá, ktoré majú lúče.

A teraz vážne. Aby sme pochopili, ako sa hviezda líši od iného vesmíru predmetyPoďme sa pozrieť do jeho stredu. Existuje jadro, v ktorom nepretržite prebieha termonukleárna reakcia. V dôsledku toho sa ľahké prvky menia na ťažšie a vďaka tomuto prechodu sa uvoľňuje energia. Prenáša sa do vonkajších vrstiev hviezdy. Napríklad zmiešaním veľkých hmôt hmoty. Tento proces vyzerá vriaci voda v hrnci. Takto vidíme povrch nášho Slnka.

Kontinuálna termonukleárna reakcia je hlavným rozlišovacím znakom hviezdy.

Na takúto fúziu je potrebné priviesť kladne nabité častice, protóny, veľmi blízko k sebe. Na podporu tohto procesu je potrebná veľmi vysoká teplota a tlak. A ako výsledok reakcie sa z dvoch atómov vodíka alebo štyroch protónov získa jeden atóm hélia.

Ale je známe, že štyri protóny vážia viac ako tento atóm. Takže musíte pochopiť, kde je rozdiel.

Ak sa zrazia tri atómy hélia, potom sa v dôsledku termonukleárnej fúzie vytvorí atóm uhlíka. To si však vyžaduje ešte vyššiu teplotu. Proces však nekončí ani pri uhlíku. Potom sa začne syntetizovať kyslík, potom horčík. A tak ďalej až k žehličke. Syntéza ťažších prvkov v jadre hviezdy už nie je spontánne podporovaná. Potrebuje dodatočnú energiu zvonku.

Existuje mýtus, že aj Jupiter sa musel stať hviezdou slnko, ale niečo sa pokazilo. Je to mýtus, pretože hmotnosť tejto planéty nestačí na podporu neustálej termonukleárnej reakcie. Teplota a tlak nebudú dostatočne vysoké. Preto sa Jupiter môže stať hviezdou iba za jednej podmienky: zväčší svoju hmotnosť asi 15-krát. Ale to je nemožné.

Aké sú hviezdy?

Ak sa pozriete na nočnú oblohu za jasného dňa, môžete vidieť rôzne typy hviezd:

• Svetlé alebo tmavé. Kedysi sa myslelo, že tým menej viditeľným hviezdy sú len ďalej od nás. Potom sa však astronómovia naučili merať vzdialenosti vesmírnych objektov. A zistili, že jas svietidiel nezávisí od ich vzdialenosti, ale od ich výkonu. Pre niektoré hviezdy je tento parameter skutočne väčší ako pre iné.
• Viacfarebné - modrá, žltá, červenkastá, biela. Rôzne odtiene hviezd tiež nie sú ilúziou. Každý z nich má svoju vlastnú teplotu žiarenia.

Vedci vytvorili graf, kde horizontálna os predstavuje teplotu hviezdy alebo jej farbu. Vertikálna os je jas, sýtosť svetla. Potom na tento graf umiestnime všetky známe hviezdy. A videli, že väčšina z nich bola umiestnená diagonálne - od najmocnejších a najhorúcejších modrých obrov až po malých červených trpaslíkov. Táto uhlopriečka sa nazývala Hlavná sekvencia.

Masívne a jasné, horúcejšie hviezdy sa nachádzajú v modrej časti spektra. Je ich veľmi málo a žijú pomerne krátko. Ale v ľavej, červenej oblasti spektra vidíme oveľa viac hviezd. Ich hmota je oveľa menšia, sú chladnejšie a slabo svietia. Ich životnosť je však oveľa dlhšia ako u modrých obrov. Slnko je bližšie k stredu – v žltej oblasti spektra.

Na grafe je však niekoľko ďalších oblastí. Zvážte tie nad hlavnou sekvenciou. Dostanú sa tam hviezdy, v ktorých v procese termonukleárnej fúzie všetok vodík skončil, teda vyhorel. Pre hviezdy je to akýsi „domov dôchodcov“ – miesto, kde svietidlá padajú pri západe ich života. Fúzna reakcia v nich stále prebieha a ľahšie prvky sa naďalej menia na ťažké.

Existuje však ďalšia pomerne viditeľná oblasť hviezdokôp - pod hlavnou sekvenciou. Astronómovia to nazývajú „cintorín“.

Ako prebieha hviezdny vývoj?

Teraz si povedzme podrobnejšie o tom, aké udalosti sa vyskytujú v dlhom hviezdnom živote.

Astronómovia nazývajú všetky zmeny v stave hviezd hviezdnym vývojom. Nemá s ňou takmer nič spoločné biologická evolúcia. Jedinou zhodou okolností je, že oba procesy pokračujú milióny a miliardy rokov.

Hviezdny vývoj je úplný životný cyklus každého svietidla. Počas tejto doby sa hviezda zmení na nepoznanie. Aké zmeny ju však čakajú, závisí od masy. Vesmírne objekty je možné podmienečne rozdeliť do troch skupín.

1. Hviezdy s nízkou hmotnosťou

Napríklad Proxima Centauri. Narodia sa v oblaku plynu a prachu a stanú sa červenými trpaslíkmi. A potom žijú veľmi dlho v nezmenenom stave, až kým im nedôjde vodík. Takýto osud čaká hviezdu, ak jej hmotnosť je približne 10-krát menšia ako hmotnosť Slnka.

2. Hviezdy porovnateľné veľkosťou so Slnkom

Ide o ťažšie a zaujímavejšie predmety. Ich hmotnosť stačí na to, aby po spálení vodíka v jadre začala ďalšia fáza, syntéza uhlíka z hélia. V dôsledku toho sa nafúknu do veľkosti červeného obra. Napríklad Slnko sa v dôsledku tohto procesu zväčší tak, že pohltí Merkúr a Venušu. A potom vyrastie takmer na obežnú dráhu Zeme. Stane sa tak asi za päť miliárd rokov. Bude skvelé, ak si ľudia dovtedy nájdu cestu. byť preč z nášho svetla.

Potom takáto hviezda odhodí škrupinu, ktorá sa zmení na planetárnu hmlovinu. V strede zostáva žiariaci bod - bývalé jadro. A svietidlo sa podmienečne presunie na cintorín.

3. masívne hviezdy

Ich hmotnosť je viac ako 10-krát väčšia ako hmotnosť Slnka. Žijú rýchlo a nakoniec sa zmenia na jedno čierna dieraalebo do neutrónovej hviezdy. Povieme si podrobnejšie o tom, ako prebieha vývoj obrovských svietidiel.

Ako sa objavujú neutrónové hviezdy a čierne diery?

Vo veľmi ťažkých hviezdach teplota a tlak umožňujú pokračovať v termonukleárnej reakcii až do štádia tvorby železa. Preto sa jadrá obrov vo svojej štruktúre podobajú cibuli. V samom strede majú železo, potom vrstvu kremíka, kyslík, neón atď.

Keď sa všetka hmota zmení na železo, fúzny motor sa vypne. Už teraz je pre neho energeticky nerentabilné pracovať ďalej. Preto sa vyžarovanie hviezdy zastaví. ale gravitácia zvyšky.

A potom gravitácia prinúti všetky vonkajšie vrstvy, aby sa zrútili a leteli smerom k stredu.

Potom hviezda exploduje ako supernova. Ale tu sú dve možnosti:

1. Kvantové sily zastavia proces kolapsu. Hustota hviezdnej hmoty, ktorá zostane po výbuchu, bude taká vysoká, že elektróny budú vtlačené do protónov a výsledkom budú neutrálne častice - neutróny. Kvôli kvantovým efektom neutróny nedovolia gravitácii pokračovať v procese stláčania. V dôsledku toho vzniká neutrónová hviezda – objekt s mimoriadne vysokou hustotou hmoty.
2. Gravitácia je silnejšia ako kvantové sily. Potom proces kolapsu pokračuje, kým sa objekt nezmení na čiernu dieru.

Existuje mýtus, že čierne diery postupne pohltia všetku hmotu vesmír. Ale nie je.

Stáva sa, že hviezdy sa rodia a žijú v pároch. Predstavte si, že jeden sa zmenil na čiernu dieru a druhý na červeného obra. Potom prvý pomaly vytiahne látku z druhého. Okolo čiernej diery sa vytvorí disk horúcich častíc. Ak je takýchto častíc priveľa, budeme pozorovať opačný proces.

Odkiaľ sa vo vesmíre vzalo zlato a iné ťažké kovy?

Zistili sme, že železo a ľahšie prvky sa syntetizujú v procese termonukleárnej reakcie vo vnútri hviezdy. Pozrime sa, ako vznikajú prvky ťažšie ako železo.

To si vyžaduje ďalšie neutróny a vo veľkých množstvách. Za určitých podmienok môžu byť „zatlačené“ do jadra atómu ľahšieho prvku. V dôsledku toho môžu neutróny stratiť elektróny v procese beta rozpadu. Potom sa neutrálne častice zmenia na protóny a náboj atómu sa zvýši. To znamená, že dôjde k zvýšeniu sériového čísla - prvok sa zmení na ťažší.

Vynára sa otázka: kde vziať toľko voľných neutrónov. Predtým sa verilo, že veľké množstvo z nich sa objaví po výbuchoch supernov. V roku 2017 však vedci dokázali pozorovať ďalší proces – zlúčenie dvoch neutrónových hviezd. Výsledkom je jeden predmet a veľa trosiek. Výsledkom je, že z týchto fragmentov vzniká „tsunami“, ktoré pozostáva z čistých neutrónov. Hustota takéhoto toku je pomerne veľká - je porovnateľná s hustotou voda.

Veľa neutrónov je „tlačených“ do akéhokoľvek atómu, ktorý sa stretáva na ceste tohto prúdu. Potom sa rozpadajú na protóny a elektróny a v dôsledku toho sa získajú ťažšie prvky. Napríklad, zlato.

Dnes už vedci vedia, že väčšina ťažkých kovov v našom vesmíre vznikla práve týmto spôsobom.