"A nap akkora gyémántot hagy maga után, mint a Föld." Mihail Lisakov csillagász - a csillagok evolúciójáról
Vegyes Cikkek / / July 27, 2023
A biológiaihoz hasonlóan ez is évmilliókig tart, de nem hoz létre új típusú organizmusokat, hanem különösen aranyat.
Számos mítosz létezik, amelyekkel a csillagászok gyakran találkoznak. Például sokan biztosak abban, hogy a Jupiter egy nap csillaggá változhat. És minden csillag fel fog robbanni élete végén.
Mihail Lisakov fizikus és csillagász mondta a "Tudósok vs. Mítoszok" fórumon, mely életutat járja be minden csillag. Azt is tisztázta, hogy mi lesz a Napunkkal az evolúció végén, és elmagyarázta, hogy az arany miért kozmikus fém. Ennek a fórumnak a házigazdájaANTROPOGENESIS.RU"- tett közzé egy videót a sajátjukon YouTube csatorna. Lifehacker pedig összefoglalta az előadást.
Mihail Lisakov
A fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, a Lebegyev Fizikai Intézet Asztroűrközpontja Extragalaktikus Rádiócsillagászati Laboratóriumának tudományos főmunkatársa. Több mint 40 tudományos közlemény szerzője.
Milyen égitestet lehet csillagnak tekinteni
Van egy komolytalan megfogalmazás: a csillag olyan tárgy, amelyből sugarakat látunk.
Valójában ez nem vicc. Ha megnézzük az űrről teleszkópokkal készített fényképeket, ködös felhőket és fényes pontokat látunk. A kis ködfoltok galaxisok. A több sugarú fénypontok csillagok.
A modern teleszkóp optikai rendszerét úgy alakították ki, hogy amikor a fény megtörik a fényképen, a sugarak valóban megjelennek a csillagokban. De az ősi égbolttérképeken, amikor még nem voltak ilyen teleszkópok, az emberek ugyanúgy ábrázolták a csillagokat.
A tudósok egy kis tanulmányt végeztek, hogy megértsék, mi a titok. Kicsi, de fényes forrással az emberek szemébe világítottak, képeket készítettek retina. Kiderült, hogy a retinán lévő összes alany nagyon hasonló képeket produkált. Vagyis egy tiszta középpont és egy vékony vonalak felhője metszi egymást ezen a ponton. Tehát ez így van: a csillagok fényes égitestek, amelyek sugarai vannak.
És most komolyan. Hogy megértsük, miben különbözik egy csillag a többi tértől tárgyakatVessünk egy pillantást a közepére. Van egy mag, amelyben folyamatosan zajlik a termonukleáris reakció. Ennek eredményeként a könnyű elemek nehezebbekké válnak, és ennek az átmenetnek köszönhetően energia szabadul fel. Átkerül a csillag külső rétegeibe. Például nagy tömegek összekeverésével. Ez a folyamat úgy néz ki forró víz egy serpenyőben. Így látjuk a Napunk felszínét.
A folyamatos termonukleáris reakció a csillagok fő megkülönböztető jellemzője.
Egy ilyen fúzióhoz nagyon közel kell egymáshoz hozni a pozitív töltésű részecskéket, protonokat. Ennek a folyamatnak a támogatásához nagyon magas hőmérsékletre és nyomásra van szükség. És a reakció eredményeként két hidrogénatomból vagy négy protonból egy héliumatomot kapunk.
De ismert, hogy négy proton nagyobb, mint ez az atom. Tehát meg kell értened, hol van a különbség.
Univerzumunkban nem ismerünk olyan folyamatokat, amelyek tömeget vagy energiát vehetnének el úgy, hogy az eltűnjön. Ez nem történik meg. A fúziós folyamatokban új részecskék, például neutrínók születnek, és energia szabadul fel. Valójában ennek köszönhetően ragyognak a csillagok.
Mihail Lisakov
Ha három hélium atom ütközik, akkor termonukleáris fúzió eredményeként szénatom keletkezik. De ehhez még magasabb hőmérsékletre van szükség. A folyamat azonban nem áll meg a szénnél sem. Ezután megkezdődik az oxigén szintetizálása, majd a magnézium. És így tovább a vasig. A nehezebb elemek szintézise a csillagok magjában már nem támogatott spontán módon. További külső energiát igényel.
Van egy mítosz, hogy a Jupiternek is csillaggá kellett válnia, mint Nap, de valami elromlott. Ez egy mítosz, mert a bolygó tömege nem elegendő az állandó termonukleáris reakció fenntartásához. A hőmérséklet és a nyomás nem lesz elég magas. Ezért a Jupiter csak egy feltétellel válhat csillaggá: körülbelül 15-szörösére növeli tömegét. De ez lehetetlen.
Milyenek a csillagok?
Ha tiszta napon az éjszakai égboltra néz, különböző típusú csillagokat láthat:
- Világos vagy halvány. Régen azt hitték, hogy minél kevésbé látható csillagok csak távolabb vannak tőlünk. De aztán a csillagászok megtanulták mérni a távolságot az űrobjektumoktól. És rájöttek, hogy a világítótestek fényereje nem a távolságuktól, hanem az erejüktől függ. Egyes csillagok esetében ez a paraméter valóban nagyobb, mint másoké.
- Többszínű - kék, sárga, vöröses, fehér. A csillagok különböző árnyalatai szintén nem illúzió. Mindegyiknek megvan a maga sugárzási hőmérséklete.
A tudósok felépítettek egy grafikont, ahol a vízszintes tengely a csillag hőmérséklete vagy színe. A függőleges tengely a fényerő, a fénytelítettség. Ezután az összes ismert csillagot feltesszük erre a grafikonra. És látták, hogy a legtöbbjük átlósan helyezkedik el - a legerősebb és legforróbb kék óriásoktól a kis vörös törpékig. Ezt az átlót fősorozatnak nevezték.
Minden csillag, amely jelenleg hidrogént éget a központban és héliummá alakítja, ezen az egyenes vonalon van.
Mihail Lisakov
A masszív és fényes, forróbb csillagok a spektrum kék részén helyezkednek el. Nagyon kevesen vannak, és viszonylag rövid ideig élnek. De a spektrum bal, vörös tartományában sokkal több csillagot látunk. Tömegük jóval kisebb, hidegebbek és gyengén csillognak. De élettartamuk sokkal hosszabb, mint a kék óriásoké. A nap közelebb van a közepéhez - a spektrum sárga tartományában.
De van még néhány terület a diagramon. Tekintsük a fő szekvencia felettieket. Oda eljutnak a csillagok, amelyekben a termonukleáris fúzió folyamatában az összes hidrogén véget ért, vagyis kiégett. Kiderül, hogy ez egyfajta "idősek otthona" a csillagok számára - egy hely, ahová a világítótestek életük naplementekor hullanak. A fúziós reakció még mindig zajlik bennük, és a könnyebb elemek továbbra is nehézkessé válnak.
De van egy másik, meglehetősen észrevehető terület a csillaghalmazoknak - a fősorozat alatt. A csillagászok "temetőnek" nevezik.
Amikor a csillagokból kifogy az összes többi elem, amit a magjukban elő tudnak állítani, a "csillagtemetőben" kötnek ki. Ahol nagyon meleg van, de nagyon-nagyon félhomály.
Mihail Lisakov
Hogyan történik a csillagfejlődés?
Most beszéljünk részletesebben arról, hogy milyen események történnek egy hosszú csillagélet során.
A csillagászok a csillagok állapotában bekövetkezett minden változást csillagfejlődésnek neveznek. Szinte semmi közös nincs vele biológiai evolúció. Az egyetlen véletlen egybeesés az, hogy mindkét folyamat több millió és milliárd évig tart.
A csillagfejlődés minden egyes világítótest teljes életciklusa. Ezalatt a csillag a felismerhetetlenségig megváltozik. De hogy milyen változások várnak rá, az a tömegtől függ. Az űrobjektumok feltételesen három csoportra oszthatók.
1. Kis tömegű csillagok
Például a Proxima Centauri. Gáz-porfelhőben születnek, és vörös törpékké válnak. Aztán nagyon sokáig változatlan állapotban élnek, amíg el nem fogy a hidrogén. Ilyen sors vár egy csillagra, ha tömege körülbelül 10-szer kisebb, mint a nap.
2. A Naphoz hasonló méretű csillagok
Ezek nehezebb és érdekesebb tárgyak. Tömegük elegendő ahhoz, hogy a hidrogén elégetése után a magban megkezdődjön a következő szakasz, a szén héliumból történő szintézise. Ennek eredményeként vörös óriás méretűre duzzadnak. Például a Nap ennek a folyamatnak az eredményeként megnövekszik, így elnyeli a Merkúrt és a Vénuszt. És akkor majdnem a Föld pályájára fog nőni. Ez körülbelül ötmilliárd év múlva fog megtörténni. Jó lesz, ha az emberek addig megtalálják a módját. távol a mi fényünkből.
Aztán egy ilyen csillag egy héjat ont, ami bolygóköddé változik. Középen marad egy ragyogó pont - az egykori mag. És a világítótest feltételesen a temetőbe költözik.
3. hatalmas csillagok
Tömegük több mint 10-szer nagyobb, mint a Napé. Gyorsan élnek, és végül bármelyiké válnak fekete lyukvagy neutroncsillaggá. Részletesebben fogunk beszélni arról, hogyan történik a hatalmas világítótestek evolúciója.
A Napnak marad egy szénből készült fehér törpe. Amikor teljesen kihűl és a szén kikristályosodik, elvileg akkora gyémántot kapsz, mint a Föld.
Mihail Lisakov
Hogyan jelennek meg a neutroncsillagok és a fekete lyukak?
A nagyon nehéz csillagokban a hőmérséklet és a nyomás lehetővé teszi, hogy a termonukleáris reakció a vasképződés szakaszáig folytatódjon. Ezért szerkezetükben az óriások magjai a hagymához hasonlítanak. A közepén vas, majd egy réteg szilícium, oxigén, neon stb.
Amikor minden anyag vasba fordul, a fúziós motor leáll. Energetikailag már veszteséges számára a továbbdolgozás. Ezért a csillag sugárzása leáll. De gravitáció maradványok.
És akkor a gravitáció arra kényszeríti az összes külső réteget, hogy összeessen és a középpont felé repüljön.
Aztán a csillag szupernóvaként felrobban. De itt két lehetőség van:
- A kvantumerők megállítják az összeomlási folyamatot. A robbanás után megmaradt csillaganyag sűrűsége olyan magas lesz, hogy az elektronok a protonokba préselődnek, és ennek eredményeként semleges részecskéket - neutronokat - képeznek. A kvantumhatások miatt a neutronok nem engedik, hogy a gravitáció folytassa a kompressziós folyamatot. Ennek eredményeként neutroncsillag keletkezik - egy rendkívül nagy anyagsűrűségű objektum.
- A gravitáció erősebb, mint a kvantumerők. Ezután az összeomlás folyamata addig folytatódik, amíg az objektum fekete lyukká nem változik.
Van egy mítosz, hogy a fekete lyukak fokozatosan elnyelik az összes anyagot Világegyetem. De nem az.
Előfordul, hogy a csillagok párban születnek és élnek. Képzeld el, hogy az egyik fekete lyuk, a másik pedig vörös óriás lett. Ezután az első lassan kihúzza az anyagot a másodikból. A fekete lyuk körül forró részecskékből álló korong képződik. Ha túl sok ilyen részecske van, akkor a fordított folyamatot figyeljük meg.
Bizonyos körülmények között a fekete lyuk elkezdhet anyagsugarat kidobni. Vagyis elvileg egy fekete lyukat „etetni” nem olyan egyszerű. És azt a félelmet, hogy a fekete lyukak magukba szívják az Univerzum minden anyagát, általában semmi sem erősíti meg erősen.
Mihail Lisakov
Honnan jött az arany és más nehézfémek az Univerzumban?
Kiderült, hogy a vas és a könnyebb elemek egy csillag belsejében végbemenő termonukleáris reakció során szintetizálódnak. Nézzük meg, hogyan keletkeznek a vasnál nehezebb elemek.
Ehhez további neutronokra van szükség, és nagy mennyiségben. Bizonyos körülmények között egy könnyebb elem atomjának magjába „tolhatók”. Ennek eredményeként a neutronok elektronokat veszíthetnek a béta-bomlás folyamatában. Ekkor a semleges részecskék protonokká alakulnak, és az atom töltése megnő. Ez azt jelenti, hogy a sorozatszám növekszik - az elem nehezebbé válik.
Felmerül a kérdés: honnan lehet ennyi szabad neutront szerezni. Korábban azt hitték, hogy hatalmas számuk szupernóva-robbanások után jelenik meg. De 2017-ben a tudósok egy másik folyamatot is megfigyelhettek - két neutroncsillag egyesülését. Az eredmény egy tárgy és sok törmelék. Ennek eredményeként ezekből a töredékekből „cunami” keletkezik, amely tiszta neutronokból áll. Az ilyen áramlás sűrűsége meglehetősen nagy - összehasonlítható a sűrűséggel víz.
Sok neutron „nyomódik” minden atomba, amely ennek az áramlatnak az útján találkozik. Ezután protonokká és elektronokká bomlanak, és ennek eredményeként nehezebb elemeket kapnak. Például, Arany.
Ma már a tudósok tudják, hogy univerzumunk nehézfémeinek nagy része így keletkezett.
Korábban azt lehetett mondani: képzeljétek, srácok, itt vannak aranygyűrűitek – mindegyik szupernóva-robbanás során született. És most elárulom: itt vannak az ékszerek - a bennük lévő arany két neutroncsillag egyesülése során született. Szerintem nagyon klassz.
Mihail Lisakov
Olvassa el is🧐
- 12 legnevetségesebb hamisítvány az űrről
- Mihail Nikitin biológus: hogyan bizonyítsuk be, hogy az élet a Földön magától keletkezett
- Igaz-e, hogy az Univerzum túl bonyolult, és felesleges tanulmányozni: az asztrofizikus eloszlatja a népszerű mítoszokat