1. Scroll
  2. /
  3. Poradniki
  4. /
  5. Jak wygląda ewolucja gwiazd? Etapy życia gwiazdy

Poradniki

1 tydzień temu

Jak wygląda ewolucja gwiazd? Etapy życia gwiazdy

Nauka
2
0
0
2
0

Wszystko we Wszechświecie ma swój początek i koniec, także ciała niebieskie. Jak wygląda ewolucja gwiazd? Jak wyglądają zmiany, których człowiek normalnie nie może zaobserwować? Poznaj etapy życia i rozwoju gwiazdy.

Ewolucja gwiazd — jak powstają gwiazdy?

Kwestia tego, czy gwiazda w ogóle powstanie jest tak naprawdę przypadkiem. To samo tyczy się miejsca jej powstania oraz tego, jak długo będzie żyła. Aby cykl rozwojowy gwiazdy się rozpoczął, w miejscu, w którym się znajduje, muszą zacząć zbierać się wielkie, chłodne i przede wszystkim gęste obłoki pyłowo-gazowe. Wraz z upływem milionów lat, cząsteczki te zbliżają się do siebie i jeszcze bardziej gęstnieją, tworząc w końcu gwiazdę. Ewolucja gwiazd jest wynikiem wielu zmian ich składu chemicznego w wyniku reakcji termojądrowych.

Ewolucja gwiazd - Słonce
Nasze Słońce za około 5,4 miliarda lat zacznie przekształcać się w czerwonego olbrzyma

Jakie są etapy życia gwiazd?

Zanim gwiazda stanie się gwiazdą, musi przejść przez kilka etapów, które powiązane są z masą pyłów i gazów. Jak wygląda ewolucja gwiazd? W kilku prostych zdaniach wytłumaczymy Ci ten skomplikowany proces.

Obłoki molekularne

Obłoki molekularne składają się głównie z wodoru w postaci atomowej oraz z helu. Ich masa jest czymś niewyobrażalnym dla człowieka, ponieważ wynosi od 100 tysięcy do 10 milionów mas Słońca, a rozmiary obłoków molekularnych to nawet od 50 do 300 lat świetlnych. W ich wnętrzu, pod wpływem grawitacji, cząsteczki zapadają się w sobie, zagęszczając się. Ten proces nazywa się kolapsem grawitacyjnym, a jego skutkiem jest powstanie protogwiazdy, która jest kolejnym etapem w rozwoju gwiazdy.

Protogwiazda

Na tym etapie życia, nie możemy jeszcze mówić o gwieździe, a jedynie o jej zalążku, ukrytym w obłoku molekularnym. Wciąż rośnie jej lokalna gęstość oraz temperatura. Dopiero kiedy dojdzie do poziomu ok. 15 mln Kelwinów, uruchomią się procesy rozpoczynające właściwy cykl życia gwiazdy.

Co musi się więc stać, aby na tym etapie gwiazda mogła rozwijać się dalej? Otóż protogwiazdy, znajdujące się w obłoku molekularnym wciąż poddawane są tzw. kontrakcji grawitacyjnej, czyli ciągłemu kurczeniu się i zbijaniu w coraz to większą i gęstszą masę. Kiedy ciśnienie wraz z temperaturą wzrośnie, atomy wodoru znajdujące się w obłoku, spalą się i przemienią w atomy helu. Jednak aby do tego doszło, temperatura musi być odpowiednio wysoka, co zależy natomiast od prawidłowej masy protogwiazdy. Szacuje się, że powinna mieć przynajmniej 1/12 masy Słońca, aby doszło do utworzenia gwiazdy. Jeżeli obłok jest lżejszy, jego temperatura będzie zbyt niska, by utworzyć gwiazdę i powstanie wówczas tzw. Brązowy karzeł. Będzie co prawda wytwarzał pewną ilość energii, jednak jego promieniowanie będzie za małe, by określić go mianem gwiazdy.

Sprawdź: Duży, większy, ogromy, TON 618 – największa czarna dziura odkryta do tej pory

Jeżeli jednak masa i temperatura się zgadzają, zachodzi proces reakcji termojądrowej, która rozpoczyna właściwy cykl życia gwiazdy, czyli ciąg główny.

Ciąg główny

Jest to najdłuższy etap w całym życiu gwiazdy, pochłania ok. 90% długości jej życia. W tym czasie gwiazda stopniowo się spala, poprzez syntezę wodoru w hel, co skutkuje jego wypalaniem. Dzięki wspomnianej syntezie, we wnętrzu gwiazdy zachodzi reakcja termojądrowa – jednak kiedy zabraknie “paliwa”, gwiazda dosłownie traci swój blask. To, czy ludzkie oko zauważy światło gwiazdy, zależy od jej wielkości. Największe gwiazdy świecą bardzo jasnym światłem, natomiast te o mniejszej masie – ciemniejszym, czerwonym.

Ewolucja gwiazd - czarna dziura
Tylko najcięższe gwiazdy mogą stać się czarnymi dziurami

Każdy etap życia gwiazdy jest ze sobą ściśle powiązany. W trakcie ciągu głównego również to zachodzi, ponieważ to, jak szybko zajdzie wypalanie się wodoru, zależy od masy początkowej protogwiazdy. Gwiazdy o masie 0,1 masy Słońca wypalają się ok. 20 bilionów lat, natomiast tym o masie naszego Słońca i nieco większym, zajmuje to ok. 9 miliardów lat. Gwiazdom największym, takim o masie nawet 10 razy większej od Słońca, ten proces zajmuje ok. 13 milionów lat, a ich koniec jest niezwykle spektakularny i efektowny. Małe gwiazdy po prostu kurczą się i znikają, natomiast te największe wybuchają, tworząc tzw. supernową, hipernową lub zamieniając się w czarne dziury. Zanim jednak do nastąpi, gwiazdy o sporej masie przeobrażają się w czerwone olbrzymy lub nadolbrzymy.

Czerwony olbrzym, nadolbrzym

Kiedy wodór już się spali, śmierć gwiazdy przebiega dość szybko. Jądro gwiazdy stopniowo zmniejsza się, a jej zewnętrzne warstwy rozszerzają się i stygną. Głównym źródłem energii, czyli paliwem tego procesu jest wówczas wypalanie się resztek wodoru. W przypadku małych gwiazd (mniejszych niż 0,7 masy Słońca), ciśnienie jest zbyt małe do zapalenia helu i gwiazdy takie rozprzestrzeniają się w kosmosie jako mgławice planetarne. Inaczej jest w przypadku gwiazd o sporej masie, jeżeli przekracza ona 2,5 masy Słońca, hel w jądrze gwiazdy ulega zapaleniu i przechodzi w fazę czerwonego olbrzyma lub nadolbrzyma.

Koniec życia gwiazdy — co potem?

Sposób, w jaki umrze gwiazda oraz to, co się z nią stanie po śmierci zależy od jej masy. Zdaniem naukowców, Słońce za ok. 5,4 mld lat przekształci się w czerwonego olbrzyma, którego promieniowanie będzie tak duże, że z Ziemi zdmuchnie atmosferę, a jej powierzchnię zamieni w popiół. Jak się okazuje, jest to dość spokojna śmierć gwiazdy, ponieważ Słońce jest stosunkowo niewielkie. To, co stanie się z gwiazdami dużo większymi od naszej gwiazdy jest jeszcze ciekawsze.

W momencie śmierci ulegają one kosmicznej eksplozji, czyli supernowej. Gdy po wybuchu reakcje w jądrze całkowicie ustaną, stanie się ono gwiazdą neutronową. Jeżeli gwiazda ma masę ok. 3 razy większą od Słońca, w wyniku jej wybuchu powstanie czarna dziura. Jest ona obiektem wciąż nie do końca zbadanym, wytwarzającym tak ogromną siłę przyciągania, że z jej wnętrza nie jest się w stanie wydostać nic, nawet pojedynczy foton światła. Wszystko, co zostanie przez nią pochłonięte, już nigdy się z niej nie wydostanie.

Sprawdź: Jaka jest najjaśniejsza gwiazda? Najjaśniejsze gwiazdy widoczne na nocnym niebie i we wszechświecie

Różne rodzaje gwiazd

Sposób, w jaki klasyfikuje się gwiazdy, zależy od ich wielkości oraz koloru. Zostało to przedstawione na diagramie Hertzsprunga-Russella, na którym są umieszczone poszczególne typu gwiazd:

  • Czerwone karły — najliczniejsze gwiazdy, klasyfikują się do gwiazd ciągu głównego późnego typu widmowego K lub M. Ich masa wynosi od 7,5% do 40% masy Słońca. Żyją od 10 do 30 miliardów lat. Nie są widoczne z Ziemi, ze względu na to, że świecą bardzo słabym światłem, zaledwie 10% jasności Słońca;
  • Żółte karły — gwiazdy należące do ciągu głównego, ich masa wynosi od 0,8 do 1,4 masy Słońca i żyją ok. 10 miliardów lat. Po wypaleniu wodoru w jądrze zamieniają się w czerwone olbrzymy. Jednym z najbardziej znanych żółtych karłów jest Słońce;
  • Czerwone olbrzymy — taką nazwę noszą gwiazdy tuż przed swoją śmiercią. Ich masa może być różnorodna — od 0,5 do 10 mas Słońca, natomiast promień setki razy większy od słonecznego;
  • Błękitne olbrzymy — najrzadziej występujące gwiazdy, są najgorętszymi, najjaśniejszymi oraz największymi gwiazdami w całej przestrzeni kosmicznej. Są bardzo masywne i żyją od kilkudziesięciu do kilkuset milionów lat;
  • Nadolbrzymy — są to czerwone lub błękitne gwiazdy, które są od 10 do 50 razy większe od masy Słońca;
  • Hiperolbrzymy — jedne z największych i najjaśniejszych gwiazd, są nawet 100 razy większe i jaśniejsze od Słońca. Podobnie jak olbrzymy błękitne są niezwykle rzadkie, najbliższy Ziemi hiperolbrzym jest od niej oddalony o 3000 lat świetlnych;
  • Gwiazdy Wolfa-Rayeta — gwiazdy o najwyższej jasności, ich masa jest ponad dwudziestokrotnie większa od masy Słońca. Zazwyczaj występują w widmach emisyjnych szerokich linii zamiast typowych dla zwykłych gwiazd wąskich linii absorpcyjnych.

Jak już wiesz, protogwiazdy, które mają zbyt małą masę, nie są w stanie przekształcić się w gwiazdy. Taki obiekt jest nazywany wówczas Brązowym Karłem lub potocznie superplanetą. Po drugiej stronie mamy duże gwiazdy, które po swojej śmierci zmieniają się w supernowe i czarne dziury. Każdy z tych procesów powiązany jest z masą protogwiazdy i dogodnymi warunkami do dalszego rozwoju.

Wybuch Słońca czy pochłonięcie przez czarną dziurę nie brzmi zbyt optymistycznie, na szczęście raczej nie doświadczysz tego w trakcie swojego życia. Warto jednak mieć świadomość, jak ciekawe procesy zachodzą we Wszechświecie.

2
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.