"Sunce će ostaviti dijamant veličine Zemlje." Astronom Mikhail Lisakov - o evoluciji zvijezda

Mnogo je mitova s ​​kojima se astronomi često susreću. Na primjer, mnogi su sigurni da se Jupiter jednog dana može pretvoriti u zvijezdu. I svaka će zvijezda eksplodirati na kraju svog života.

Fizičar i astronom Mihail Lisakov ispričao na forumu "Znanstvenici protiv mitova", koji životni put prolazi koja zvijezda. Pojasnio je i što će se dogoditi s našim Suncem na kraju evolucije, te objasnio zašto je zlato kozmički metal. Domaćin ovog foruma jeANTROPOGENEZA.RU“ – objavio je video na svom YouTube kanal. A Lifehacker je sažeo predavanje.

Koje se nebesko tijelo može smatrati zvijezdom

Postoji neozbiljna formulacija: zvijezda je objekt iz kojeg vidimo zrake.

Zapravo, ovo i nije šala. Ako pogledamo fotografije svemira snimljene teleskopima, vidjet ćemo maglovite oblake i svijetle točkice. Male mrlje magle su galaksije. Svjetleće točke s nekoliko zraka su zvijezde.

Optički sustav modernog teleskopa dizajniran je na način da se prilikom loma svjetlosti na fotografiji zrake zapravo pojavljuju u zvijezdama. Ali na drevnim kartama neba, kada nije bilo takvih teleskopa, ljudi su prikazivali zvijezde na isti način.

Kako bi shvatili u čemu je tajna, znanstvenici su proveli malo istraživanje. Svijetlili su ljudima u oči s malim, ali svijetlim izvorom, i slikali Mrežnica. Ispostavilo se da su svi subjekti na mrežnici proizvodili vrlo slične slike. To jest, jasno središte i oblak tankih linija koje se sijeku u ovoj točki. Dakle, tako je: zvijezde su svijetla nebeska tijela koja imaju zrake.

A sad ozbiljno. Shvatiti kako se zvijezda razlikuje od drugog svemira objektiPogledajmo njegovo središte. Postoji jezgra u kojoj se neprekidno odvija termonuklearna reakcija. Kao rezultat toga, laki elementi prelaze u teže i tim prijelazom se oslobađa energija. Prenosi se na vanjske slojeve zvijezde. Na primjer, miješanjem velikih masa tvari. Ovaj proces izgleda ključanje vode u loncu. Ovako vidimo površinu našeg Sunca.

Kontinuirana termonuklearna reakcija glavno je obilježje zvijezde.

Za takvu fuziju potrebno je pozitivno nabijene čestice, protone, približiti jedna drugoj. Za podržavanje ovog procesa potrebna je vrlo visoka temperatura i tlak. I kao rezultat reakcije, jedan atom helija dobiva se iz dva atoma vodika ili četiri protona.

Ali poznato je da su četiri protona teža od ovog atoma. Dakle, morate razumjeti gdje ide razlika.

Ako se sudare tri atoma helija, tada nastaje atom ugljika kao rezultat termonuklearne fuzije. Ali to zahtijeva još višu temperaturu. Međutim, proces se ne zaustavlja ni na ugljiku. Zatim se počinje sintetizirati kisik, zatim magnezij. I tako dalje do glačanja. Sinteza težih elemenata u jezgri zvijezde više se ne podržava spontano. Potrebna mu je dodatna energija izvana.

Postoji mit da je i Jupiter morao postati zvijezda, kao Sunce, ali nešto je pošlo po zlu. Ovo je mit, jer masa ovog planeta nije dovoljna da podrži stalnu termonuklearnu reakciju. Temperatura i tlak neće biti dovoljno visoki. Dakle, Jupiter može postati zvijezda samo pod jednim uvjetom: povećat će svoju masu za oko 15 puta. Ali ovo je nemoguće.

Kakve su zvijezde?

Ako pogledate noćno nebo vedrog dana, možete vidjeti različite vrste zvijezda:

• Svijetlo ili prigušeno. Prije se smatralo da je manje vidljiv zvijezde samo su dalje od nas. Ali tada su astronomi naučili mjeriti udaljenosti do svemirskih objekata. I otkrili su da sjaj svjetiljki ne ovisi o njihovoj udaljenosti, već o njihovoj snazi. Za neke je zvijezde ovaj parametar doista veći nego za druge.
• Raznobojno - plavo, žuto, crvenkasto, bijelo. Različite nijanse zvijezda također nisu iluzija. Svaki od njih ima svoju temperaturu zračenja.

Znanstvenici su izgradili grafikon gdje je vodoravna os temperatura zvijezde, odnosno njezina boja. Okomita os je svjetlina, zasićenost svjetla. Zatim stavljamo sve poznate zvijezde na ovaj grafikon. I vidjeli su da se većina njih nalazi dijagonalno - od najmoćnijih i najvrućih plavih divova do malih crvenih patuljaka. Ova dijagonala je nazvana Glavni niz.

Masivne i sjajne, toplije zvijezde nalaze se u plavom dijelu spektra. Ima ih vrlo malo, a žive relativno kratko. Ali u lijevom, crvenom području spektra vidimo mnogo više zvijezda. Masa im je puno manja, hladniji su i slabo svijetle. No, njihov je životni vijek puno duži od života plavih divova. Sunce je bliže sredini - u žutom području spektra.

Ali postoji još nekoliko područja na grafikonu. Razmotrite one iznad glavnog niza. Tamo dolaze zvijezde u kojima je u procesu termonuklearne fuzije sav vodik završio, odnosno izgorio. Ispada neka vrsta "staračkog doma" za zvijezde - mjesto gdje svjetiljke padaju na zalasku svojih života. Reakcija fuzije u njima još traje i lakši elementi nastavljaju se pretvarati u teške.

Ali postoji još jedno prilično uočljivo područje zvjezdanih jata - ispod glavnog niza. Astronomi ga zovu "groblje".

Kako se događa zvjezdana evolucija?

Sada razgovarajmo detaljnije o tome koji se događaji događaju u dugom zvjezdanom životu.

Astronomi sve promjene u stanju zvijezda nazivaju zvjezdanom evolucijom. Ona nema gotovo ništa zajedničko s biološka evolucija. Jedina slučajnost je da se oba procesa nastavljaju milijunima i milijardama godina.

Zvjezdana evolucija je potpuni životni ciklus svakog svjetlećeg tijela. Za to vrijeme zvijezda se mijenja do neprepoznatljivosti. No, kakve je promjene čekaju ovisi o masi. Svemirske objekte moguće je uvjetno podijeliti u tri skupine.

1. Zvijezde male mase

Na primjer, Proxima Centauri. Rađaju se u oblaku plina i prašine i postaju crveni patuljci. I onda žive jako dugo u nepromijenjenom stanju, sve dok ne ostanu bez vodika. Takva sudbina čeka zvijezdu ako je njena masa oko 10 puta manja od Sunčeve.

2. Zvijezde usporedive veličine sa Suncem

To su teži i zanimljiviji objekti. Njihova je masa dovoljna da u jezgri nakon izgaranja vodika započne sljedeća faza, sinteza ugljika iz helija. Kao rezultat toga, nabubre do veličine crvenog diva. Na primjer, Sunce će se, kao rezultat ovog procesa, povećati tako da će progutati Merkur i Veneru. A onda će narasti gotovo do orbite Zemlje. To će se dogoditi za otprilike pet milijardi godina. Bit će super ako ljudi do tada pronađu način. biti daleko od našeg svjetla.

Tada takva zvijezda odbacuje ljusku, koja se pretvara u planetarnu maglicu. U središtu ostaje sjajna točka - nekadašnja jezgra. I svjetiljka se uvjetno seli na groblje.

3. masivne zvijezde

Njihova masa je više od 10 puta veća od Sunca. Žive brzo, a na kraju se pretvore u bilo koje Crna rupaili u neutronsku zvijezdu. Razgovarat ćemo detaljnije o tome kako dolazi do evolucije ogromnih svjetiljki.

Kako nastaju neutronske zvijezde i crne rupe?

U vrlo teškim zvijezdama, temperatura i tlak dopuštaju da se termonuklearna reakcija nastavi sve do stupnja stvaranja željeza. Stoga, u svojoj strukturi, jezgre divova nalikuju luku. U samom središtu imaju željezo, zatim sloj silicija, kisika, neona i tako dalje.

Kad se sva materija pretvori u željezo, fuzijski motor se gasi. Već mu je energetski neisplativo dalje raditi. Zbog toga zračenje zvijezde prestaje. Ali gravitacija ostaci.

A onda gravitacija tjera sve vanjske slojeve da se uruše i odlete prema središtu.

Tada zvijezda eksplodira poput supernove. Ali ovdje postoje dvije mogućnosti:

1. Kvantne sile će zaustaviti proces kolapsa. Gustoća zvjezdane tvari koja ostane nakon eksplozije postat će tolika da će elektroni biti utisnuti u protone i kao rezultat toga formirati neutralne čestice - neutrone. Zbog kvantnih učinaka, neutroni neće dopustiti gravitaciji da nastavi proces kompresije. Kao rezultat toga nastaje neutronska zvijezda - objekt s iznimno velikom gustoćom materije.
2. Gravitacija je jača od kvantnih sila. Zatim se proces kolapsa nastavlja sve dok se objekt ne pretvori u crnu rupu.

Postoji mit da će crne rupe postupno apsorbirati svu materiju Svemir. Ali nije.

Dešava se da se zvijezde rađaju i žive u paru. Zamislite da se jedan pretvorio u crnu rupu, a drugi postao crveni div. Tada će prvi polako povući tvar iz drugog. Oko crne rupe formira se disk vrućih čestica. Ako je takvih čestica previše, promatrat ćemo obrnuti proces.

Odakle zlato i drugi teški metali u svemiru?

Doznali smo da se željezo i lakši elementi sintetiziraju u procesu termonuklearne reakcije unutar zvijezde. Pogledajmo kako nastaju elementi teži od željeza.

To zahtijeva dodatne neutrone, i to u velikim količinama. Pod određenim uvjetima, oni se mogu "gurnuti" u jezgru atoma lakšeg elementa. Kao rezultat toga, neutroni mogu izgubiti elektrone u procesu beta raspada. Tada će se neutralne čestice pretvoriti u protone i naboj atoma će se povećati. To znači da će doći do povećanja serijskog broja - element će se pretvoriti u teži.

Postavlja se pitanje: odakle nabaviti toliko slobodnih neutrona. Ranije se vjerovalo da se veliki broj njih pojavljuje nakon eksplozije supernove. No 2017. znanstvenici su uspjeli promatrati još jedan proces – spajanje dviju neutronskih zvijezda. Rezultat je jedan objekt i puno krhotina. Kao rezultat toga, iz tih fragmenata nastaje "tsunami", koji se sastoji od čistih neutrona. Gustoća takvog protoka je prilično velika - usporediva je s gustoćom voda.

Puno neutrona se "gura" u bilo koji atom koji se sretne na putu ove struje. Zatim se raspadaju na protone i elektrone, a kao rezultat dobivaju se teži elementi. Na primjer, zlato.

Danas znanstvenici znaju da je većina teških metala u našem svemiru nastala na ovaj način.