A masszív nagyot jelent, kevésbé masszív kicsi, nem? A csillagokról és a méretükről ez nem olyan egyszerű. Ha összehasonlítjuk a Föld bolygót a Nappal, kiderül, hogy lehetséges 109 bolygónk egymásra helyezése, csak hogy előkészítsük az utat a csillag egyik végétől a másikig. De vannak olyan csillagok, amelyek kisebbek, mint a Föld, és sokkal, sokkal nagyobbak, mint a Föld keringése a Nap körül. Hogyan lehetséges ez? Mi határozza meg a csillag méretét? Miért különböznek ennyire a „napok”?
A kérdés nem könnyű, mert alig látunk egy csillag méretét.
Az éjszakai égbolton a csillagok mély teleszkópos képe világosan mutatja a különböző méretű és fényességű csillagokat, de az összes csillag pontként jelenik meg. A méretbeli különbség optikai csalódás, amely a megfigyelő kamerák telítettségéhez kapcsolódik
Még a távcsőben is a legtöbb csillag egyszerű fénypontnak tűnik, a számunkra elért óriási távolság miatt. Színbeli és fényerő-különbségeik könnyen észrevehetők, de a méret éppen ellenkezőleg. Egy bizonyos méretű, bizonyos távolságban lévő tárgynak úgynevezett szögátmérője lesz: az a látszólagos méret, amelyet egy tárgy elfoglal az égen. A Naphoz legközelebbi csillag, az Alfa Centauri A csak 4,3 fényévnyire van, és 22% -kal nagyobb, mint a Nap sugara.
Két napszerű csillag, az Alpha Centauri A és B, mindössze 4,37 fényévnyire találhatók tőlünk, és egymás körül keringenek a Szaturnusz és a Neptunusz között. Még ebben a Hubble-képben is egyszerűen túltelített pontforrásokként jelennek meg; nem látható lemez
Mindazonáltal úgy tűnik számunkra, hogy szögátmérője csak 0,007 "vagy ívmásodperc. 60 másodperc ív egy perc ívből áll; 60 perc ív 1 fok, 360 fok pedig teljes kör. Még egy Hubble-hez hasonló távcső is csak 0,05 "-t lát; nagyon kevés olyan csillag van az Univerzumban, amelyet egy távcső tisztességes felbontásban "lát". Jellemzően óriási csillagok vannak a közelben, például a Betelgeuse vagy az R Doradus - a legnagyobb csillagok az egész égen szögátmérőjét tekintve.
A rádiókép a nagyon-nagyon nagy Betelgeuse csillagról. Azon kevés csillagok egyike, amelyet többnek tekintünk, mint egy pontforrást a Földről
Szerencsére vannak olyan közvetett mérések, amelyek lehetővé teszik számunkra a csillag fizikai méretének kiszámítását, és ezek hihetetlenül reményesek. Ha van olyan gömb alakú tárgya, amely annyira felmelegszik, hogy sugárzást bocsát ki, a csillag által kibocsátott teljes sugárzás mennyiségét két paraméter határozza meg: az objektum hőmérséklete és fizikai mérete. Ennek oka az, hogy az egyetlen hely, amely fényt bocsát ki az Univerzumban, egy csillag felülete, és a gömb felületét mindig ugyanazon képlet alapján számítják ki: 4πr2, ahol r a gömb sugara. Ha meg tudja mérni a távolságot ehhez a csillaghoz, annak hőmérsékletét és fényességét, akkor ismeri annak sugarát, és ezért annak méretét is, egyszerűen azért, mert ezek a fizika törvényei.
Promóciós videó:
Közeli felvétel a vörös óriás UY Scuti-ról, a Rutherford Obszervatórium távcsövével feldolgozva. Lehet, hogy ez a fényes csillag csak egy "pont" a legtöbb távcső számára, de valójában az emberiség által ismert legnagyobb csillag.
Megfigyelésekor azt látjuk, hogy egyes csillagok csak néhány tíz kilométer nagyságúak, míg mások a Nap méretének 1500-szorosa. A szuperóriás csillagok közül a legnagyobb a 2,4 milliárd kilométer átmérőjű UY Scuti, amely nagyobb, mint a Jupiter Nap körüli pályája. Természetesen a csillagok hihetetlen példái nem ítélhetők meg a többség alapján. A leggyakoribb csillagtípusok a fő szekvenciájú csillagok, mint a mi Napunk: egy csillag, amely hidrogénből készül, és energiáját a hidrogén szintéziséből a héliumig juttatja a magjában. És sokféle méretben kaphatók, a csillag tömegétől függően.
Fiatal csillagképző régió a saját Tejútrendszerünkön. Ahogy a gravitáció tömöríti a gázfelhőket, a protosztárok felmelegednek és sűrűbbé válnak, amíg magjukban végre megkezdődik a fúzió.
Amikor csillagot alkot, a gravitációs összehúzódás a potenciális energiát (gravitációs potenciális energiát) kinetikus (hő / mozgás) részecskévé alakítja a csillag magjában. Ha elegendő tömeg van, a hőmérséklet elég magas lesz ahhoz, hogy meggyulladjon a magfúzió a legbelső régiókban, ahol a hidrogénmagok láncreakcióban héliummá alakulnak. Kis tömegű csillagban a központnak csak egy apró része éri el a 4 000 000 fokos küszöböt, és a fúzió lassan megindul és folytatódik. Másrészt a legnagyobb csillagok több százszor nagyobb tömegűek lehetnek, mint a Nap, és több tízmillió fokos maghőmérsékletet érhetnek el, és a hidrogén hémiummá olvadhat össze millióinkkal gyorsabban, mint a mi Napunké.
A modern Morgan-Keenan spektrális osztályozási rendszer, az egyes csillagosztályok hőmérsékleti tartományával, amelyet fent Kelvinben mutatunk be. A csillagok túlnyomó többsége (75%) M-osztályú csillag, amelyek közül csak 800-ból 1 elég masszív ahhoz, hogy szupernóvá váljon
A legkisebb csillagoknál a legkisebb a külső fluxus és sugárzási nyomás, a legnagyobb tömegűeknél pedig a legnagyobb. Ez a külső sugárzás és energia megakadályozza a csillagot a gravitációs összeomlástól, de meglepetést okozhat, hogy a hatótávolság viszonylag szűk. A legkisebb csillagok, a vörös törpék, mint a Proxima Centauri és a VB 10, a Nap méretének csupán 10% -át teszik ki, valamivel nagyobbak, mint a Jupiter. De a legnagyobb kék óriás, az R136a1 a Nap tömegének 250-szerese, de átmérője csak 30-szor nagyobb. Ha szintetizálod a hidrogént héliummá, akkor a csillag nem sokat változik.
De nem minden csillag szintetizálja a hidrogént héliummá. A legkisebb csillagok egyáltalán nem szintetizálnak semmit, a legnagyobbak pedig sokkal energikusabb szakaszban vannak életükben. A csillagokat méretenként típusokra bonthatjuk, és öt általános osztályt emelhetünk ki
Neutroncsillagok: Szupernóva-maradványok, amelyek egy-három nap tömegét tartalmazzák, de egy óriási atommaggá vannak összenyomva. Még mindig bocsátanak ki sugárzást, de méretükből adódóan kis mennyiségben. Egy közönséges neutroncsillag mérete 20-100 kilométer.
Fehér törpecsillagok: Akkor keletkeznek, amikor egy napszerű csillag megégeti magjában az utolsó hélium-üzemanyagot, és a külső rétegek megduzzadnak, amikor a belső rétegek összehúzódnak. Általában egy fehér törpe csillag 0,5–1,4-szerese a Nap tömegének, de fizikai térfogatában közel van a Földhöz: körülbelül 10 000 kilométer átmérőjű, erősen összenyomott atomokból áll.
Fő szekvencia csillagok: Ezek közé tartoznak a vörös törpék, a napelemszerű csillagok és a kék óriások, amelyeket korábban említettünk. Méreteik nagyon különbözőek, 100 000 kilométertől 30 000 000 kilométerig. De még a csillagok közül a legnagyobb is, ha a Nap helyére kerül, nem nyeli le a Merkúrot.
Vörös óriások: Megmutatja, mi történik, ha a magban elfogy a hidrogén. Kivéve, ha vörös törpe vagy (ebben az esetben egyszerűen fehér törpévé válsz), a gravitációs kompresszió eléggé felmelegíti a magodat, hogy elkezdhesse a héliumot széndé olvasztani. A hélium és a szén összeolvadása sokkal több energiát bocsát ki, mint a hidrogén és a hélium fúziója, így a csillag nagymértékben tágul. A fizika szerint a csillag szélén lévő kimenő erőnek (sugárzásnak) ki kell egyensúlyoznia a bejövő erőt (gravitációt) ahhoz, hogy a csillag stabil legyen, és minél nagyobb a kifelé hajló erő, annál nagyobb lesz a csillag. A vörös óriások átmérője általában 100-150 000 000 kilométer. Ez elegendő a Merkúr, a Vénusz és esetleg a Föld lenyeléséhez.
Szupergiant csillagok: A legnagyobb tömegű csillagok, amelyek végül a héliumot olvasztják össze, és magjukban még nehezebb elemeket is összeolvasztanak: szén, oxigén, szilícium és kén. Ezek a csillagok szupernóvává vagy fekete lyukakká lesznek ítélve, de előtte több milliárd kilométerre duzzadnak. Köztük vannak a legnagyobb csillagok, mint a Betelgeuse, és ha egy ilyen csillagot helyezünk a Napunk helyére, az minden szilárd bolygónkat, az aszteroidaövet és még a Jupitert is elnyeli.
A nap még mindig viszonylag kicsi az óriásokhoz képest, de a vörös óriás fázisában az Arcturus méretére nő
A legkisebb csillagok - például a neutroncsillagok és a fehér törpék - esetében az a szabály, hogy a csapdába esett energia csak egy apró felületen keresztül távozhat, amely hosszú ideig fényben tartja őket. De az összes többi csillag esetében a méretet egy egyszerű egyensúly állapítja meg: a kimenő sugárzás erősségének a felszínen meg kell egyeznie a befelé irányuló gravitációs vonzerővel. A nagy sugárzási erők azt jelentik, hogy a csillag nagyra duzzad, a legnagyobb csillagok milliárd kilométerekre duzzadnak.
A Földet, ha helyesek a számítások, a Nap nem nyeli le a vörös óriás fázisban. De maga a bolygó nagyon-nagyon meleg lesz
Ahogy a nap öregszik, magja idővel felmelegszik, kitágul és egyre forróbb lesz. Egy-két milliárd év múlva elég forró lesz forrni a Föld óceánjait, ha nem helyezzük a bolygót biztonságosabb pályára. Néhány száz millió év múlva a Nap nagy és fényes lesz. De valljuk be: bármennyire is nagy lesz a Napunk, soha nem lesz nagyobb, mint a neutroncsillagok és a legnagyobb szuperóriások, még akkor sem, ha nagyobb.
KHEL ILYA