Τι είναι ένα αστέρι και πώς λειτουργεί;

Τα αστέρια πάντα έκαναν ενδιαφέροντες ανθρώπους, πιθανώς από τη στιγμή που ο παλαιότερος πρόγονος βγήκε έξω και κοίταξε τον νυχτερινό ουρανό. Εξακολουθούμε να βγαίνουμε έξω τη νύχτα, όταν μπορούμε, και κοιτάζουμε προς τα πάνω, αναρωτιούνται για αυτά τα αντικείμενα twinkly. Επιστημονικά, αποτελούν τη βάση της επιστήμης της αστρονομίας, η οποία είναι η μελέτη των αστεριών (και των γαλαξιών τους). Τα αστέρια παίζουν εξέχοντες ρόλους σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας και σε τηλεοπτικές εκπομπές και βιντεοπαιχνίδια ως σκηνικά για ιστορίες περιπέτειας. Λοιπόν, ποια είναι αυτά τα σημεία που αναβοσβήνουν που φαίνονται να είναι διατεταγμένα σε πρότυπα σε όλο τον νυχτερινό ουρανό;

Υπάρχουν χιλιάδες αστέρια ορατά σε εμάς από τη Γη, ειδικά αν κάνουμε την παρατήρησή μας σε μια πραγματικά σκοτεινή περιοχή θέασης ουρανού). Ωστόσο, στον Γαλαξία μόνο, υπάρχουν εκατοντάδες εκατομμύρια από αυτά, που δεν είναι ορατά σε όλους τους ανθρώπους της Γης. Ο δρόμος του Millky δεν είναι μόνο ο τόπος όπου κατοικούν όλα αυτά τα αστέρια, αλλά περιέχει και "αστρικά βρεφονηπιακούς σταθμούς" όπου τα νεογέννητα αστέρια εκκολαφθούν σε σύννεφα αερίου και σκόνης.

Όλα τα αστέρια είναι πολύ, πολύ μακριά, εκτός από τον Ήλιο. Τα υπόλοιπα είναι έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Ο πλησιέστερος σε μας ονομάζεται Proxima Centauri, και βρίσκεται 4.2 έτη φωτός Μακριά.

Οι περισσότεροι stargazers που έχουν παρατηρήσει για λίγο αρχίζουν να παρατηρούν ότι μερικά αστέρια είναι λαμπρότερα από άλλα. Πολλοί επίσης φαίνεται να έχουν ένα αχνό χρώμα. Κάποιοι φαίνονται μπλε, άλλοι λευκοί, και ακόμα άλλοι αχνά κίτρινα ή κοκκινωπά χρώματα. Υπάρχουν πολλά διαφορετικούς τύπους αστέγων στο σύμπαν.

Βασιζόμαστε στο φως ενός αστέρα - του Ήλιου. Είναι διαφορετικό από τους πλανήτες, οι οποίοι είναι πολύ μικρόι σε σύγκριση με τον Ήλιο και συνήθως κατασκευάζονται από βράχους (όπως η Γη και τον Άρη) ή από δροσερά αέρια (όπως ο Δίας και ο Κρόνος). Με την κατανόηση του πώς λειτουργεί ο Ήλιος, οι αστρονόμοι μπορούν να αποκτήσουν μια βαθύτερη εικόνα για τον τρόπο λειτουργίας όλων των αστεριών. Αντίθετα, αν μελετήσουν πολλά άλλα αστέρια καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής τους, είναι δυνατόν να υπολογίσουμε και το μέλλον του δικού μας αστεριού.

Όπως και όλα τα άλλα αστέρια του σύμπαντος, ο ήλιος είναι μια τεράστια, φωτεινή σφαίρα από ζεστό, λαμπερό αέριο που συγκρατείται από τη δική του βαρύτητα. Ζει στον Γαλαξία Γαλαξίας, μαζί με περίπου 400 δισεκατομμύρια άλλα αστέρια. Όλοι δουλεύουν με την ίδια βασική αρχή: συγχωνεύουν άτομα στους πυρήνες τους για να παράγουν θερμότητα και φως. Είναι πώς λειτουργεί ένα αστέρι.

Για τον Ήλιο, αυτό σημαίνει ότι τα άτομα υδρογόνου χτυπάνε μαζί κάτω από υψηλή θερμότητα και πίεση. Το αποτέλεσμα είναι ένα άτομο ηλίου. Αυτή η διαδικασία σύντηξης απελευθερώνει θερμότητα και φως. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «αστρική νουκλεοσύνθεση» και είναι η πηγή πολλών από τα στοιχεία του σύμπαντος βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Έτσι, από αστέρια όπως ο Ήλιος, το μελλοντικό σύμπαν θα πάρει στοιχεία όπως ο άνθρακας, τα οποία θα κάνει καθώς μεγαλώνει. Πολύ "βαριά" στοιχεία, όπως ο χρυσός ή ο σίδηρος, γίνονται σε πιο ογκώδη αστέρια όταν πεθαίνουν ή ακόμα και οι καταστροφικές συγκρούσεις των αστέρων νετρονίων.

Πώς ένα αστέρι κάνει αυτή την "αστρική νουκλεοσύνθεση" και δεν φυσάει ο ίδιος χώρια στη διαδικασία; Η απάντηση: υδροστατική ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι η βαρύτητα της μάζας του αστεριού (που τραβά τα αέρια προς τα μέσα) αντισταθμίζεται από την εξωτερική πίεση της θερμότητας και του φωτός - ακτινοβολία η πίεση που δημιουργείται από την πυρηνική σύντηξη που λαμβάνει χώρα στον πυρήνα.

Αυτή η σύντηξη είναι μια φυσική διαδικασία και παίρνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας για να ξεκινήσει αρκετές αντιδράσεις σύντηξης για να εξισορροπήσει τη δύναμη της βαρύτητας σε ένα αστέρι. Ο πυρήνας ενός αστεριού πρέπει να φτάσει σε θερμοκρασίες άνω των 10 εκατομμυρίων Kelvin για να ξεκινήσει τη σύντηξη υδρογόνου. Ο ήλιος μας, για παράδειγμα, έχει θερμοκρασία πυρήνα περίπου 15 εκατομμυρίων Kelvin.

Ένα αστέρι που καταναλώνει υδρογόνο για να σχηματίσει ήλιο ονομάζεται αστέρι "κύριας ακολουθίας" για όλο το χρονικό διάστημα είναι ένα αντικείμενο τήξης υδρογόνου. Όταν καταναλώνει όλο το καύσιμο του, ο πυρήνας συστέλλεται επειδή η εξωτερική πίεση ακτινοβολίας δεν είναι πλέον αρκετή για να εξισορροπήσει τη βαρυτική δύναμη. Η θερμοκρασία του πυρήνα αυξάνεται (επειδή είναι συμπιεσμένη) και που του δίνει αρκετό "oomph" για να ξεκινήσει η σύντηξη των ατόμων του ήλιου αρχίζει σε άνθρακα. Σε αυτό το σημείο, το αστέρι γίνεται ένας κόκκινος γίγαντας. Αργότερα, καθώς εξαντλείται το καύσιμο και η ενέργεια, το άστρο συμβάλλει στον εαυτό του και γίνεται λευκός νάνος.

Η επόμενη φάση της εξέλιξης του αστεριού εξαρτάται από τη μάζα του, διότι αυτό υπαγορεύει πώς θα τελειώσει. Ένα αστέρι χαμηλής μάζας, όπως ο ήλιος μας, έχει διαφορετική μοίρα από αστέρια με υψηλότερες μάζες. Θα εκραγεί τα εξωτερικά του στρώματα, δημιουργώντας ένα πλανητικό νεφέλωμα με ένα λευκό νάνο στη μέση. Οι αστρονόμοι έχουν μελετήσει πολλά άλλα αστέρια που έχουν υποστεί αυτή τη διαδικασία, γεγονός που τους δίνει μεγαλύτερη εικόνα για το πώς ο ήλιος θα τελειώσει τη ζωή του μερικά δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα.

Τα αστέρια υψηλής μάζας, ωστόσο, διαφέρουν από τον ήλιο με πολλούς τρόπους. Ζουν μικρές ζωές και αφήνουν πίσω τους πανέμορφα λείψανα. Όταν θα εκραγούν ως σουπερνόβα, θα εκτοξεύσουν τα στοιχεία τους στο διάστημα. Το καλύτερο παράδειγμα μιας σουπερνόβα είναι το Νεφέλωμα Κάβουρα, στον Ταύρο. Ο πυρήνας του αρχικού άστρου αφήνεται πίσω, καθώς το υπόλοιπο υλικό του καταστέλλεται στο διάστημα. Τελικά, ο πυρήνας θα μπορούσε να συμπιεστεί για να γίνει αστέρας νετρονίων ή μαύρη τρύπα.

Τα αστέρια υπάρχουν σε δισεκατομμύρια γαλαξίες στο σύμπαν. Είναι ένα σημαντικό μέρος της εξέλιξης του Κόσμου. Ήταν τα πρώτα αντικείμενα που σχηματίστηκαν πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, και αποτελούσαν τους πρώτους γαλαξίες. Όταν πέθαναν, μεταμόρφωσαν τον πρώιμο Κόσμο. Αυτό συμβαίνει επειδή όλα τα στοιχεία που σχηματίζουν στους πυρήνες τους επιστρέφουν στο διάστημα όταν πεθαίνουν οι αστέρες. Και, αυτά τα στοιχεία τελικά συνδυάζονται για να σχηματίσουν νέα αστέρια, πλανήτες, ακόμα και τη ζωή! Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αστρονόμοι συχνά λένε ότι είμαστε κατασκευασμένοι από "αστέρι".

Επεξεργάστηκε από Carolyn Collins Petersen.