Naujos sąvokos:
žvaigždžių evoliùcija, raudonóji milžinė, raudonóji supermilžinė, planètiškasis ūkas, baltóji nykštùkė, supernovà, neutròninė žvaigždė, pulsãras, juodóji skylė
Pastoviausia – kaita!
Keičiasi viskas: daiktai, kraštovaizdis, žmonės, žvaigždės, Visata. Žvaigždės formuojasi, gimsta, dega, gęsta ir miršta. Jų gyvavimo laiko tarpiu vykstantys kitimai vadinami žvaigždžių evoliùcija.
Kaip gimsta žvaigždės?
Visos žvaigždės susidaro iš šaltos tarpžvaigždinės medžiagos – milžiniškų dujų ir dulkių debesų. Apie tris ketvirtadalius šių debesų sudaro vandenilis, ketvirtadalį – helis ir šiek tiek kitų cheminių elementų. Atsitiktinis šios medžiagos sutankėjimas sukelia gravitaciją, įtraukiančią į šią sritį aplinkui esančias dujas ir dulkes. Susidaro tankesnės nei aplinkui tarpžvaigždinės medžiagos gniutulai. Nuo vis intensyvėjančio medžiagos pritekėjimo temperatūra centre kyla, kol padidėja tiek, kad prasideda termobranduolinės reakcijos ir užsidega nauja žvaigždė.
Tokie procesai kai kuriose Paukščių Tako galaktikos vietose vyksta ir šiuo metu. Gimusi žvaigždė gali šviesti nuo kelių milijonų iki 10–12 milijardų metų, kol vandenilio atsargos joje baigiasi. Žvaigždės gyvavimo trukmę ir kitas ypatybes daugiausia lemia jos masė.
Saulės masės žvaigždės evoliucija
Žvaigždės, kurios masė maždaug lygi Saulės masei, evoliucijos etapai pavaizduoti 9.4.1 paveiksle. Tai – Saulės tipo žvaigždė. Ji, kaip ir visos kitos, degdama kinta: iš jos įkaitusio centro šiluma perduodama į aplinkinius sluoksnius, ten taip pat prasideda vandenilio sintezė. Taip degimo sritis plečiasi, kol maždaug per 10 mlrd. metų nuo žvaigždės gimimo priartėja prie žvaigždės išorinių sluoksnių. Tada jos branduolys ima trauktis ir kaisti, o išoriniai sluoksniai – plėstis ir vėsti. Žvaigždės spindulys šioje stadijoje padidėja iki 50 kartų ir ji virsta raudonąja milžine.
Termobranduolinių reakcijų zonai beveik pasiekus žvaigždės paviršių, nuo jos atsiskiria išoriniai sluoksniai. Jos centras lieka neišsisklaidęs ir karštas, todėl švyti aplink jį nublokšta žvaigždės medžiaga. Šios švytinčios dujos ir dulkės vadinamos planètiškuoju ūkù (9.4.2 pav.). Žvaigždė traukiasi ir virsta baltąja nykštukè. Baltajai nykštukei vėstant, keičiasi ir jos spalva: ji tampa raudonąja, paskui rudąja nykštuke, kol galiausiai – nematoma.
Masyvesnės už Saulę žvaigždės evoliucija
Bent aštuonis kartus už Saulę masyvesnės žvaigždės evoliucija vyksta kitaip: vandenilio atsargos pasibaigia greičiau ir tokia žvaigždė virsta raudonąja supermilžine. Šiame etape tokių žvaigždžių skersmuo gali būti vidutiniškai 500 kartų didesnis negu Saulės. Raudonoji supermilžinė sprogsta, sužibdama kaip supernovà. Po sprogimo galimi du keliai: arba žvaigždės liekana virsta neutrònine žvaigždè, arba traukiasi toliau ir virsta juodąja skylè. Tai priklauso nuo to, kiek lieka žvaigždės masės, kai išsenka vandenilio atsargos ir sprogsta raudonoji supermilžinė. 9.4.3 paveiksle pavaizduota žvaigždžių evoliucija, atsižvelgiant į jų mases skirtingais etapais.
Magnetinis kosmoso švyturys
Aplink sprogusios masyvios žvaigždės liekaną – neutroninę žvaigždę – susikuria itin stiprus magnetinis laukas. Jo polių kryptimi žvaigždė skleidžia siaurą radijo bangų ir šviesos pluoštą (9.4.4 pav.). Žvaigždei sukantis, tas pluoštas švytruoja kaip ranka sukamo žibintuvėlio skleidžiamõs šviesos spindulys. Kai šis pluoštas pataiko į Žemę, astronomai turi galimybę registruoti periodiškai pasikartojančius kosminio švyturio signalus. Mokslininkai tokius šviesulius vadina pulsãrais.
Visatos vaiduoklis
Jei po raudonosios supermilžinės sprogimo žvaigždės liekanos masė viršija tris Saulės mases, gravitacija tampa tokia stipri, kad ji susitraukia iki nepaprastai mažo taško. Kas vyksta vėliau, pamatyti neįmanoma: šio objekto trauka neleidžia iš jo ištrūkti ne tik dalelėms, bet ir šviesai. Dėl to jis pavadintas juodąja skyle.
Vienišõs juodosios skylės tiesiogiai stebėti neįmanoma. Galimybė aptikti šį vaiduoklį atsiranda tik tada, kai juodoji skylė aktyviai siurbia medžiagą iš artimiausių žvaigždžių ir ši medžiaga, besisukdama spirale milžinišku greičiu ir vis greitėdama, švyti (9.4.5 pav.).
Platesniam akiračiui
Neutroninė žvaigždė atsiranda traukiantis žvaigždei, kai elektronai ir protonai susispaudžia tiek, kad iš jų susidaro neutronai. Tolesnis neutronų susispaudimas neįmanomas, todėl žvaigždėje lieka vien neutronai, tik jos paviršių dengia geležies branduolių pluta. Jos skersmuo – vos 15 km, o masė lygi maždaug dviem Saulės masėms, tankis milžiniškas – riešuto didumo gabalėlio masė prilygsta viso dangoraižio masei!
Masyviausių žvaigždžių mirtis įspūdinga: jos negęsta ramiai, o išgyvena audringas termobranduolines reakcijas, kurios baigiasi galingu sprogimu, vadinamu supernova. Tokio, keletą mėnesių trunkančio sužibimo metu žvaigždė gali išskirti daugiau energijos negu visa galaktika.
Krabo ūkas Tauro žvaigždyne (9.4.6 pav.) – besiplečiantis plazmos debesis, susidaręs sprogus masyviai žvaigždei. Šį sprogimą Žemėje buvo galima matyti 1054 m. Jo centre yra neutroninė žvaigždė, nuotolis nuo Žemės – 6 500 šm.
Įvykių horizontas – juodosios skylės gravitacinio lauko perimetras, jį peržengus patenkama į sritį, iš kurios negali ištrūkti niekas, net šviesa.
Visatos objektui susitraukus iki vadinamojo gravitacinio spindulio, jis taptų juodąja skyle. Saulei šis spindulys būtų lygus 3 km, Žemei – 9 mm.
Klausimai ir užduotys
- Kas lemia žvaigždžių gyvavimo laikotarpį ir tolesnę evoliucijos kryptį po raudonosios milžinės etapo? O po supermilžinės?
- Kokiam procesui pasibaigus, žvaigždė virsta raudonąja milžine (ar supermilžine)?
- Koks evoliucijos etapas yra bendras visoms žvaigždėms, neatsižvelgiant į jų masę?
- Ar įmanoma pamatyti juodąją skylę? Kodėl?
- Ką vadiname supernova?
- Mokslininkai teigia, kad vandenilis ir helis susidarė iškart po Didžiojo Sprogimo, geležis ir lengvesni už ją cheminiai elementai susiformavo, vykstant termobranduolinėms reakcijoms žvaigždėse. Kokiems procesams vykstant atsirado sunkesnių už geležį cheminių elementų?
- Pasidomėkite, koks objektas, anot mokslininkų, galėtų būti mūsų galaktikos centre.
- Kas bendra baltajai nykštukei, neutroninei žvaigždei ir juodajai skylei?
- Mūsų galaktikoje astronomai aptinka net 100 kartų didesnės, ir tik beveik 12 kartų mažesnės masės nei Saulės masė žvaigždžių. Kodėl negali gimti žvaigždės, kurių masė daug mažesnė nei Saulės?
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"