Ce este o stea și cum funcționează?

Stelele au intrat întotdeauna pe oameni intrigați, probabil din momentul în care cel mai vechi strămoș al nostru a ieșit afară și s-a uitat spre cerul nopții. Mai ieșim noaptea, când putem și privim în sus, întrebându-ne despre acele obiecte sclipitoare. Științific, ele stau la baza științei astronomiei, care este studiul stelelor (și al galaxiilor lor). Stelele joacă roluri proeminente în filmele de ficțiune științifică și emisiuni TV și jocuri video ca fundal pentru povești de aventură. Deci, care sunt aceste puncte de lumină sclipitoare care par a fi aranjate în tipare peste cerul nopții?

Există mii de stele vizibile pentru noi de pe Pământ, în special dacă ne observăm într-o zonă cu adevărat întunecată de vizualizare a cerului). Cu toate acestea, numai pe Calea Lactee, există sute de milioane dintre ele, nu toate sunt vizibile oamenilor de pe Pământ. Calea Lactee nu este doar acasă la toate acele stele, ci conține „creșe stelare” unde stelele nou-născuți sunt eclozionate în nori de gaz și praf.

Toate stelele sunt foarte, foarte departe, cu excepția Soarelui. Restul sunt în afara sistemului nostru solar. Cel mai apropiat de noi se numește Proxima Centauriși se află 4.2 ani lumina departe.

Majoritatea vedetelor care au observat o vreme încep să observe că unele stele sunt mai strălucitoare decât altele. De asemenea, mulți par să aibă o culoare slabă. Unii arată albastri, alții albi, iar alții leșină nuanțe galbene sau roșcate. Sunt multi diferite tipuri de stele în univers.

Ne bazăm în lumina unei stele - Soarele. Este diferit de planetele, care sunt foarte mici în comparație cu Soarele și sunt de obicei din rocă (cum ar fi Pământul și Marte) sau gaze reci (cum ar fi Jupiter și Saturn). Înțelegând cum funcționează Soarele, astronomii pot obține o perspectivă mai profundă asupra modului de lucru al tuturor stelelor. În schimb, dacă studiază multe alte stele de-a lungul vieții, este posibil să ne dăm seama și despre viitorul propriei stele.

Ca toate celelalte stele din univers, Soarele este o sferă imensă și strălucitoare de gaz fierbinte, strălucitor, ținută împreună de propria sa gravitate. Trăiește în galaxia Calea Lactee, împreună cu alte 400 de miliarde de alte stele. Toate lucrează după același principiu de bază: fuzionează atomii în miezul lor pentru a face căldură și lumină. Este cum funcționează o stea.

Pentru Soare, acest lucru înseamnă că atomii de hidrogen sunt trântiți împreună la căldură și presiune ridicată. Rezultatul este un atom de heliu. Acest proces de fuziune eliberează căldură și lumină. Acest proces se numește „nucleosinteză stelară” și este sursa multor elemente din univers mai grele decât hidrogenul și heliul. Deci, de la stele precum Soarele, viitorul univers va obține astfel de elemente precum carbonul, pe care îl va face pe măsură ce îmbătrânește. Elementele foarte „grele”, cum ar fi aurul sau fierul, sunt realizate în stele mai masive atunci când mor, sau chiar în ciocnirile catastrofale ale stelelor cu neutroni.

Cum face o stea această „nucleozinteză stelară” și nu se aruncă singură în proces? Răspunsul: echilibrul hidrostatic. Aceasta înseamnă că gravitatea masei stelei (care trage gazele spre interior) este echilibrată de presiunea exterioară a căldurii și luminii - radiație presiune - creată de fuziunea nucleară care are loc în miez.

Această fuziune este un proces natural și necesită o cantitate extraordinară de energie pentru a iniția suficiente reacții de fuziune pentru a echilibra forța gravitației într-o stea. Miezul unei stele trebuie să atingă temperaturi care depășesc aproximativ 10 milioane de Kelvin pentru a începe să fuzioneze hidrogenul. De exemplu, Soarele nostru are o temperatură de aproximativ 15 milioane de Kelvin.

O stea care consumă hidrogen pentru a forma heliu este numită o stea „cu secvență principală” pentru tot timpul când este un obiect care fuzionează hidrogenul. Când își consumă tot combustibilul, miezul se contractă deoarece presiunea de radiație exterioară nu mai este suficientă pentru a echilibra forța gravitațională. Temperatura de bază crește (pentru că este comprimată) și asta îi oferă suficient „oomph” pentru a începe să fuzioneze atomii de heliu să înceapă în carbon. În acel moment, steaua devine un uriaș roșu. Mai târziu, pe măsură ce rămâne fără combustibil și energie, steaua se contractă pe sine și devine un pitic alb.

Următoarea fază în evoluția stelei depinde de masa ei, deoarece aceasta dictează cum se va termina. O stea cu masă scăzută, ca Soarele nostru, are o soartă diferită de la stele cu mase mai mari. Își va exploda straturile exterioare, crearea unei nebuloase planetare cu un pitic alb în mijloc. Astronomii au studiat multe alte stele care au trecut prin acest proces, ceea ce le oferă o perspectivă mai largă asupra modului în care Soarele își va încheia viața la câteva miliarde de ani de acum încolo.

Cu toate acestea, stelele cu masă înaltă sunt diferite de Soare. Trăiesc vieți scurte și lasă în urmă rămășițe superbe. Când vor exploda ca supernove, își vor exploda elementele în spațiu. Cel mai bun exemplu de supernova este Nebula Crabului, din Taur. Miezul stelei originale este lăsat în urmă, pe măsură ce restul materialului său este aruncat în spațiu. În cele din urmă, miezul s-ar putea comprima pentru a deveni o stea de neutroni sau o gaură neagră.

Stelele există în miliarde de galaxii din univers. Ele sunt o parte importantă a evoluției cosmosului. Au fost primele obiecte care s-au format acum mai bine de 13 miliarde de ani și au cuprins cele mai timpurii galaxii. Când au murit, au transformat cosmosul timpuriu. Asta pentru că toate acele elemente pe care le formează în miezul lor revin în spațiu atunci când stelele mor. Și, aceste elemente se combină în cele din urmă pentru a forma stele noi, planete și chiar viață! De aceea, astronomii spun adesea că suntem făcuți din „chestii cu stele”.

Editat de Carolyn Collins Petersen.