Starbirth

• Mai 12, 2024

Oamenii au crezut cândva că stelele sunt veșnice. Dar acum știm că au cicluri de viață la naștere și moarte. Iată povestea cum se naște o stea asemănătoare soarelui.

Începeți cu un nor molecular uriaș
Deși s-ar putea să ne gândim la Soare ca la o bilă uriașă de gaz în flăcări, centrul său este mult mai dens decât oțelul. Cu toate acestea, stelele sunt făcute înăuntru nebuloase atât de rarefiat încât, în medie, există doar 100 de particule într-un centimetru cub - un centimetru cub al aerului pe care îl respirăm are de aproximativ 100 de patruzeci de ori decât mulți.

Pare de necrezut faptul că ceva atât de substanțial ca o stea este făcut dintr-un lucru la fel de fragil ca o nebuloasă. Cu toate acestea, norii gigantici sunt răspândiți pe distanțe de zeci de ani-lumină. Deci, deși sunt subțiri, masa lor totală poate fi de cel mult un milion de ori mai mare decât masa sistemului solar. Există o mulțime de materiale disponibile, dar ce îl modelează?

Gravitatea, sculptorul
Gravitatea este forța care prăbușește o nebuloasă în ceva suficient de dens pentru a face o stea. Un nor molecular uriaș este un loc bun pentru formarea stelelor. Nu numai că are material abundent, dar este suficient de rece încât atomii s-au reunit pentru a forma molecule, iar în unele locuri materia a început să se aglomereze.

Puterea gravitației depinde de masă, astfel încât o zonă cu densitate mai mare poate trage mai multă materie în ea, crescând masa și, prin urmare, atracția sa gravitațională. Peste câteva milioane de ani, așa se poate prăbuși o nebuloasă. Dar este probabil ca prăbușirea să aibă ajutor. Există o serie de declanșatori posibili pentru formarea stelelor, de exemplu, undele de șoc supernove împing materia împreună pentru a forma regiuni mai dense.

O nebuloasă nu se prăbușește dintr-o dată. Regiunile mai dense cresc și norul se sparge. Acesta este motivul pentru care stelele se formează în grupuri. Fiecare fragment se prăbușește individual și este o stea potențială a cărei masa își va marca povestea de viață. Clusterul de stele Pleiades, prezentat în imaginea antetului, este un exemplu de grup de stele care s-au format din același nor uriaș. Masa fiecărei stele individuale determină cât de luminoasă va fi, cât va trăi și cum va muri. Unele fragmente nu vor avea suficientă masă pentru a forma stele, dar pot deveni pitici maro, stele eșuate. [Credit foto: Greg Hogan, EarthSky]

Fragmentele
Fragmentele se încălzesc, se rotesc și continuă să se prăbușească.

Materia în afara regiunii centrale are energia potențială gravitațională, ca apa reținută de un baraj. Când cade în centru, energia potențială devine cinetică (mișcare) energie și căldură este eliberată.

Impuls unghiular este măsura rotației unui obiect, ținând cont de raza și viteza acestuia. Nebuloasele uriașe se rotesc foarte încet. Momentul unghiular este însă conservat - asta înseamnă că un fragment din nor, cu o rază mai mică, se va roti mai repede. Un exemplu pământesc preferat este un patinator de gheață care face un spin. Ea începe cu brațele întinse. Dacă își trage brațele în corp, raza spinului este mai mică, așa că se învârte mai repede fără efort suplimentar.

Prin urmare, pe măsură ce fragmentul se prăbușește, rotația sa se accelerează. Și în loc de forma neregulată a fragmentului inițial, filarea o transformă într-o formă mai globulară.

Protostarul
Fragmentul conține o regiune centrală densă care devine a protosteaua iar apoi o stea. Ceea ce a mai rămas este praful și gazele. Pe măsură ce se învârte, praful și gazul liber sunt împinse într-un disc în jurul ecuatorului protostarului. Nu numai că o stea se poate forma dintr-o zi din protostar, dar din aceasta se poate forma un sistem planetar disc protoplanetar.

Protostarul crește prin atragerea materialului pe disc. Pe măsură ce masa sa crește, continuă să se contracte. Contracția gravitațională eliberează multă căldură. Gazul fierbinte din miez împinge spre exterior, acționând împotriva gravitației. Prin urmare, deși prăbușirea inițială s-a produs relativ rapid, acesta încetinește pe măsură ce protostarul devine mai fierbinte. Este nevoie de aproximativ un milion de ani pentru ca temperatura să ajungă la un milion de grade Celsius și nu este suficient de fierbinte pentru a deveni o stea.

Majoritatea stelelor pe care le observăm sunt secvență principală stele. Căldura și lumina lor provin din fuziunea nucleară a hidrogenului în miezurile lor. Pentru ca fuziunea nucleară să înceapă, temperatura de bază trebuie să fie de cel puțin 10 milioane ° C (18 milioane ° F).

O stea se naște
Când începe fuziunea cu hidrogen, protostarul este o stea pentru bebeluși. Însă mai are de făcut înainte de a se alătura secvenței principale.

Într-o stea de secvență principală există un echilibru între presiunea exterioară a căldurii din fuziunea nucleară în miez și forța de gravitație din interior. Aceasta se numește echilibru hidrostatic. Este nevoie de o vreme pentru ca vedeta să termine contractarea și pentru ca acest echilibru să apară.

Masa stelei nu crește odată ce fuziunea nucleară este susținută, deoarece un vânt puternic stelar suflă materialul discului. De fapt, în câteva milioane de ani, șterge complet discul prăfuit.

Lungimea duratei de viață a secvenței principale depinde de masa ei. Stelele asemănătoare soarelui trăiesc aproximativ 10 miliarde de ani, astfel încât Soarele nostru este la jumătatea vieții sale.Un pitic roșu cu jumătate din masa Soarelui poate trăi timp de 80 de miliarde de ani sau mai mult, ceea ce este mult mai lung decât vârsta actuală a Universului. Dar stelele masive au vieți scurte. O stea de zece ori masa Soarelui durează doar 20 de milioane de ani. Stelele rămân pe secvența principală până la epuizarea combustibilului lor cu hidrogen.