Gwiazdy
Narodziny, życie, śmierć..
Narodziny, życie, śmierć..
©Leszek Palec       

Narodziny Gwiazd

Gwiazdy są to ciała niebieskie tego samego typu co nasze Słońce. Są one zbudowane z gorącego gazu zwanego plazmą. Powstały one i nadal powstają w ogromnych obłokach gazowych zwanych mgławicami.

IC434 - Mgławica Oriona. Jest to jedna z najpiękniejszych mgławic, znajduje się ona 1500 lat świetlnych od nas. Zawiera ogromne ilości gazu dzięki czemu w niej wciąż się tworzą nowe gwiazdy.

MGŁAWICE - są to ogromne obłoki gazowe (zwane są również obłokami molekularnymi), ciągnące się często przez ponad 200 lat świetlnych i zawierające ogromne ilości materii.
Utworzone są z pyłów oraz w głównej mierze z wodoru i helu. Są one bardzo zimne, ich temperatura sięga ok. 10K przez co atomy w ich wnętrzu łączą się tworząc różne cząsteczki ale najczęściej tworzy się wodór dwuatomowy H2 i tlenek węgla. Występują one w najgęstszych częściach obłoku.
Materia w obłoku nie jest rozłożona równomiernie, ale zbija się w coraz to gęstsze skupiska.
Gęstsze skupiska materii odznaczają się większą siłą grawitacji i przyciągają coraz więcej materii. Zaczynają w końcu wzrastać wzajemne przyciągania międzycząsteczkowe. Cały zgęstniały obszar zaczyna się pod wpływem własnej grawitacji ściskać coraz bliżej środka masy, aż w końcu rozpoczyna się reakcja syntezy jądrowej i zapala się nowa młoda gwiazda.
Astronomowie również odkryli, że niektóre gwiazdy powstały jakby dokładnie w tym samym czasie. Wysnuto więc hipotezę, że część gwiazd może również powstać, gdy w mgławicy wybucha jakaś gwiazda. Wtedy fala uderzeniowa zmiata materię obłoku w gęstsze obszary. Takie nagłe dostarczenie ogromnych ilości materii w miejsca szczególnie gęste może spowodować narodzenie się w tym samym czasie kilku młodych gwiazd.

Jest to strumień materii wyrzucany przez tworzącą się gwiazdę. Wyrzut materii jest powodowany zapadnięciem się dysku, z którego uformowała się gwiazda

We wnętrzu takiej gwiazdy na skutego ogromnego ciśnienia i temperatury protony jądra atomu wodoru zostają silnie ściśnięte, przez co zaczynają się łączyć w jądra Helu.
Jest to tzw. reakcja syntezy jądrowej. Cztery jądra wodoru łączą się w jądro helu, a masa produktu stanowi zaledwie 3,97 masy czterech protonów. A więc zgodnie ze wzorem Einsteina, część masy znika anihilując.
Ilość wytwarzanej w ten sposób energii jest równa anihilowanej masie pomnożonej przez prędkość światła do kwadratu [
E=mc2 ]. A więc ilości powstałej w ten sposób energii są ogromne. Dzięki powstałej energii z ubytku z grama powstałego w sposób syntezy jądrowej helu, można by było zasilać piecyk o mocy 1kW przez ok. 20lat.

Końcowe stadium formowania się gwiazd

Głęboko we wnętrzu gwiazd panują warunki umożliwiające ciągłą reakcję syntezy i bezustanną produkcję energii. Energia ta występuje w postaci kwantów promieniowania elektromagnetycznego. Jednak zanim to promieniowanie dotrze do powierzchni gwiazdy, ulega ciągłym oddziaływaniom z materią. Jest to proces wyrywania elektronów z powłok elektronowych ciężkich pierwiastków przez kwanty promieniowania. Jest to również oddziaływanie promieniowania z elektronami swobodnymi oraz wiele innych złożonych procesów. A więc aby taki kwant energii w postaci promieniowania widzialnego dotarł do powierzchni gwiazdy potrzeba kilku milionów lat.

M45 [Plejady] - jest to jedna z najpiękniejszych gromad otwartych. Do tej gromady należy ok. 150 gwiazd. Sama zaś gromada rozciąga się na odległość 30 lat świetlnych. Gwiazdy w gromadzie są otoczone mikroskopijnym pyłem oraz gazem, które są pozostałością po obłoku molekularnym, z którego powstały.

W miarę powstawania nowych gwiazd materiał obłoku molekularnego wciąż się zużywa i powoli zaczyna zanikać. Jednak powstałe w nim gwiazdy nadal trwają tworząc otwarte gromady gwiazdowe.

Gromady Otwarte są to skupiska młodych gwiazd. Stanowią one luźny, nietrwały układ, który w przyszłości rozproszy się. Uważa się, że średni wiek gromad otwartych wynosi 108 - 109 lat. Po tym czasie nastąpi rozproszenie gwiazd w przestrzeń i utrata więzi grawitacyjnych.
Gromady otwarte zbudowane są najczęściej z ok. 100 gwiazd.
Wiek gromad otwartych szacuje się, między dziesiątkami a tysiącami lat, np.: gromady
b i c Persei, które pięknie prezentują się w lornetce, powstały ok. 10mln lat (106 lat).
Młode gromady otwarte, są obiektami najbogatszymi w pierwiastki ciężkie, takie jak żelazo, węgiel, azot, tlen. Gwiazdy z tych gromad, zawierają ich dwa razy więcej niż Słońce.
Gwiazdy narodzone prawie jednocześnie ze Słońcem, nazywamy
populacją I, i należą one do dysku naszej Galaktyki.

M92 - gwazdozbiór Herkulesa

Gromady Kuliste są obiektami o ogromnych rozmiarach, rozmieszczonych równomiernie po niebie. Ich średnica to ok. kilkudziesięciu parseków.
Ich kształt przypomina prawie regularną kulę. W pobliżu centrum są one tak zagęszczone, że nie sposób odróżnić pojedynczych składników. Zawierają one średnio 10
6 gwiazd. Najjaśniejsze gwiazdy w gromadach kulistych, mają barwę czerwoną i najprawdopodobniej są to czerwone olbrzymy.
Gromady kuliste nie mają swojego centrum w rejonie Słońca, ale że ich centrum pokrywa się z centrum Galaktyki, gromady kuliste tworzą wokół niej kuliste halo, którego zagęszczenie gwałtownie spada w pobliżu centrum.
Gwiazdy tworzące gromady kuliste, należą do najstarszych w Galaktyce. Wiek tych gromad wynosi od ok. 8mld do 15mld lat. Gwiazdy gromad kulistych tworzą tzw.
populację II halo. Są one ubogie w ciężkie pierwiastki chemiczne, ilość tych pierwiastków może być tysiąc razy mniejsza niż na Słońcu.
Ze względu na skład gazu praktycznie pozbawionego pierwiastków ciężkich, w pierwszych chwilach istnienia Galaktyki, sposób tworzenia się gwiazd był inny niż obecnie. Teraz, w spiralnych ramionach galaktyk, gdzie tworzą się gwiazdy, nie tworzą się żadne gromady kuliste.
Każda z gromad kulistych, grupuje więcej gwiazd niż gromady otwarte. Utrzymują się one dzięki siłom grawitacyjnym, ale również podlegają niszczącemu oddziaływaniu sił przyciągania przez Galaktykę. Dla każdej gromady kulistej istnieje promień graniczny, zwany promieniem przyciągania, którego przekroczenie spowodowałoby wyrwanie gwiazd z gromady i ich ucieczkę w przestrzeń kosmiczną. Za każdym razem, gdy ruch orbitalny gromady przynosi ją w pobliże środka Galaktyki, traci ona część swoich składników. Wyrywane z gromady gwiazdy, zapełniają halo.
Wszystkie galaktyki posiadają większy lub mniejszy zbiór gromad kulistych, np.:
Wielki Obłok Magellana, czyli mała galaktyczka, satelita naszej Galaktyki (niestety widoczna tylko z południowej półkuli), M87 - ogromna galaktyka eliptyczna zawierająca ok. 15 000 gromad kulistych.

Galaktyka M104 z racji swojego wyglądu zwana Sombrero

Wszystkie gromady gwiazdowe, planety mgławice i obłoki molekularne łączą się w ogromne systemy zwane Galaktykami. Galaktyki zawierają setki miliardów gwiazd, a ile jest samych galaktyk nie jesteśmy w stanie stwierdzić. Jest to z pewnością liczba przekraczająca nasze wyobrażenie.
Odległości między galaktykami mierzy się milionami lat świetlnych, a przestrzenie między nimi są praktycznie zupełnie puste.
Kształty galaktyk nie są jednakowe. Wyróżniamy cztery podstawowe typy galaktyk:
S - są to galaktyki spiralne normalne
SB - galaktyki spiralne z poprzeczką
E - galaktyki eliptyczne
I - galaktyki nieregularne

Część galaktyk łączy się w Gromady Galaktyk, a te w Supergromady Galaktyk.

Ewolucja gwiazd

Sposób ewoluowania gwiazdy w głównej mierze zależy od jej masy.
Małe gwiazdy żyją długo a ich śmierć jest "spokojna". Natomiast gwiazdy obdarzone dużą masą żyją krótko, a ich śmierć może przybrać różne spektakularne wymiary.

Betelgeuse - jest to najjaśniejsza gwiazda w gwiazdozbiorze Oriona. Przebywa ona już w ostatnim stadium swojego życia jak czerwony nadolbrzym

Na początku swojego istnienia gwiazdy składają się głównie z wodoru, który jest ich paliwem napędowym. Jednak w miarę upływu czasu, paliwa wodorowego zaczyna ubywać aż w końcu cały zapas wodoru zostanie przemieniony w hel. Teraz jeżeli masa gwizdy będzie ok. 0,06 masy Słońca, to taka gwiazda po prostu zgaśnie.
Jeżeli masa gwizdy będzie równa dokładnie masie Słońca, jej ewolucja będzie przebiegała tak:
Kiedy już zabraknie paliwa wodorowego, ściskane helowe jądro siłą grawitacji zacznie się kurczyć i jednocześnie coraz silniej rozgrzewać. Gdy ciepło dojdzie do

Mgławica Klepsydra

zewnętrznych obszarów gwiazdy rozpocznie się synteza helu w cięższe jądra węgla, a energia powstała z tej reakcji powoduje, że zewnętrzne obszary gwiazdy zaczynają rozszerzać się - gwiazda zaczyna "puchnąć" i staje się czerwonym olbrzymem. W tej fazie życia gwiazdy w zależności od jej masy mogą w warunkach syntezy powstawać coraz to cięższe pierwiastki np.: gdy węgiel połączy się z helem, to da nam to tlen, z tlenu powstanie krzem lub siarka a w dalszej mierze może dojść do powstania izotopów magnezu, niklu i na końcu żelaza.

Mgławica planetarna Ślimak - powstała po odrzuceniu zewnętrznej powłoki przez gwiazdę - białego karła, który znajduje się w centrum mgławicy


Gdy skończy się spalanie helu, czerwony olbrzym zacznie się kurczyć. Jądro wciąż się zapada a ciepło wytworzone w ten sposób jest przekazywane ku powierzchni. Teraz następuje dopalenie się resztek wodoru w wyniku czego zewnętrzna powłoka gwiazdy zostaje odepchnięta tworząc mgławicę i gwiazda staje się białym karłem.

Natomiast gdy masa gwiazdy jest rzędu ok.10 mas Słońca z początku jest ona niebieska. Gdy dojdzie do fazy puchnięcia, gwiazda taka nie przestaje puchnąć i staje się czerwonym nadolbrzymem. Dochodzi w niej w trakcie syntezy helu do powstania żelazo-niklowego jądra. Gęstość i temperatura takiego jądra zaczyna wciąż wzrastać. Złożone procesy przemian jądrowych powodują, że równowaga między siłami grawitacyjnymi a ciśnieniem składników jądra ulegają

Eta Carinae - podczas wybuchu gwiazdy utworzyły się wielkie bąble gazowo-pyłowe oraz płaski dysk

NGC2356 - mgławica ta powstała po wybuchu gwiazdy, która odrzuciła swoją zewnętrzną powłokę. Cząstki oddziałujące na gaz i pył dookoła gwiazdy wywołały bąble. Zjawisko bąbli jest krótkotrwałe

zachwianiu i jądro ulega grawitacyjnemu zapadnięciu się. Opadające zewnętrzne warstwy gwiazdy odbijają się od żelaznego jądra. Powstaje fala uderzeniowa odrzucająca zewnętrzne warstwy gwiazdy i następuje ogromna eksplozja. Powstaje w ten sposób nowa lub jak wybuch jest naprawdę ogromny to supernowa. Pozostałe jądro kurczy się do rozmiarów kilku kilometrów, a materia w nim zawarta tworzy niezwykle gęste ciało - gwiazdę neutronową zwaną pulsarem.

Supernowa 1987A - po wybuchu gwiazdy supernowej powstały trzy rozszerzające się gazowo-pyłowe pierścienie

 

            Pulsar w Mgławicy Krab

Galaktyka M87 - z jądra galaktyki wydobywa się strumień materii świadczący o istnieniu w centrum galaktyki ogromnej czarnej dziury


Gdy masa gwiazdy przekracza 30 mas Słońca, taka gwiazda pali się bardzo szybko i przechodzi również te same stadia ewolucji, co pozostałe gwiazdy, z tym że gdy dojdzie do stadium czerwonego nadolbrzyma, zacznie się już spalać nawet wytworzone żelazo. Jądro takiej gwiazdy bardzo szybko kurczy się, robiąc się coraz bardziej zbite i zaczyna zapadać się, aż wreszcie następuje wybuch supernowej. Jednak jeżeli masa powstałego po wybuchu jądra jest większa od masy graniczne, tzw. promienia Schwarzschilda, jądro nadal się zapada - zapada się nicość. Powstaje Czarna Dziura (czarne niewiadomo co :), z której nic już nie może się wydostać. Zarówno światło, materia i czas są wobec niej bezradne. Czarna dziura pochłania wszystko.

Na tym kończy się historia gwiazd. No może nie zupełnie. Jak czarna dziura jest definitywnym końcem, tak wybuchy supernowych dostarczają materiału innym generacjom gwiazd. Aż w końcu gdy przepali się materia w kilku pokoleniach gwiazd powstaje węgiel, który po wybuchu tejże gwiazdy może zostać uwięziony w kometach.
Później taka kometa uderzy w uformowaną nieopodal jakiejś młodej gwiazdy planetę i dostarczy jej takich elementów jak woda i tenże węgiel iiiii tak dale i tak dalej i mamy zalążki nowego życia.
We Wszechświecie są miliardy galaktyk w nich miliardy gwiazd, które umierając wyrzucają w próżnię "drogocenne materiały", które mogły trafić na "przyjazny grunt" i mogło powstać życie. Jak sam widzisz powstaliśmy z prochu ziemi, z pyłów gwiazd - a więc czemu mielibyśmy być sami we Wszechświecie.

 

--
..::Leho::..  __
 ___         |  |
|   |  .-----|  |--.-----.  GaduG : 910237
|.  |  |  -__|     |  _  |  WWW   : www.cybertech.prv.pl
|.  |__|_____|__|__|_____|  E-MAIL: leho@cybertech.prv.pl
|:      | [-----------------------------------------------------]
|::..  /      ©COPYRIGHT BY LESZEK PALEC [Leho] CYBERTECH
`-----'

 

CYBERTECH ZIN - CTzin 2v.2
24.04.2001 / 21.09.2003
www.cybertech.prv.pl