"Aurinko jättää Maan kokoisen timantin." Tähtitieteilijä Mihail Lisakov - tähtien evoluutiosta

Tähtitieteilijät kohtaavat usein monia myyttejä. Esimerkiksi monet ovat varmoja, että Jupiter voi joskus muuttua tähdeksi. Ja jokainen tähti räjähtää elämänsä lopussa.

Fyysikko ja tähtitieteilijä Mihail Lisakov kertonut foorumilla "Scientists vs. Myths", minkä elämänpolun kukin tähti kulkee. Hän myös selvensi, mitä tapahtuu Auringollemme evoluution lopussa, ja selitti, miksi kulta on kosminen metalli. Tätä foorumia isännöiANTROPOGENESIS.RU"- julkaisi heidän videonsa YouTube-kanava. Ja Lifehacker teki yhteenvedon luennosta.

Mitä taivaankappaletta voidaan pitää tähdenä

On olemassa kevytmielinen muotoilu: tähti on esine, josta näemme säteitä.

Itse asiassa tämä ei ole vitsi. Jos katsomme kaukoputkella otettuja valokuvia avaruudesta, näemme utuisia pilviä ja kirkkaita pisteitä. Pienet sumupilkut ovat galakseja. Valopisteet, joissa on useita säteitä, ovat tähtiä.

Nykyaikaisen kaukoputken optinen järjestelmä on suunniteltu siten, että valon taittuessa valokuvassa säteet todella ilmestyvät tähdissä. Mutta muinaisilla taivaskartoilla, kun tällaisia ​​kaukoputkia ei ollut, ihmiset kuvasivat tähtiä samalla tavalla.

Ymmärtääkseen, mikä salaisuus on, tutkijat suorittivat pienen tutkimuksen. He loistivat ihmisten silmiin pienellä mutta kirkkaalla lähteellä ja ottivat kuvia verkkokalvo. Kävi ilmi, että kaikki verkkokalvolla olevat kohteet tuottivat hyvin samanlaisia ​​kuvia. Eli selkeä keskusta ja ohuiden viivojen pilvi, jotka leikkaavat tässä kohdassa. Joten se on oikein: tähdet ovat kirkkaita taivaankappaleita, joissa on säteitä.

Ja nyt vakavasti. Ymmärtää kuinka tähti eroaa muusta avaruudesta esineitäKatsotaanpa sen keskustaa. Siellä on ydin, jossa lämpöydinreaktio tapahtuu jatkuvasti. Tämän seurauksena kevyet elementit muuttuvat raskaammiksi ja energiaa vapautuu tämän siirtymän seurauksena. Se siirtyy tähden ulompiin kerroksiin. Esimerkiksi sekoittamalla suuria ainemassoja. Tämä prosessi näyttää kiehuvaa vettä kattilassa. Näin näemme aurinkomme pinnan.

Jatkuva lämpöydinreaktio on tähden tärkein ominaisuus.

Tällaista fuusiota varten on tarpeen tuoda positiivisesti varautuneet hiukkaset, protonit, hyvin lähelle toisiaan. Tämän prosessin tukemiseksi tarvitaan erittäin korkea lämpötila ja paine. Ja reaktion seurauksena yksi heliumatomi saadaan kahdesta vetyatomista tai neljästä protonista.

Mutta tiedetään, että neljä protonia painaa enemmän kuin tämä atomi. Joten sinun on ymmärrettävä, missä ero menee.

Jos kolme heliumatomia törmäävät, hiiliatomi muodostuu lämpöydinfuusion seurauksena. Mutta tämä vaatii vielä korkeamman lämpötilan. Prosessi ei kuitenkaan pysähdy hiileen. Sitten alkaa syntetisoitua happea, sitten magnesiumia. Ja niin edelleen rautaan asti. Raskaampien alkuaineiden synteesiä tähden ytimessä ei enää tueta spontaanisti. Se tarvitsee lisäenergiaa ulkopuolelta.

On olemassa myytti, että myös Jupiterista piti tulla tähti, kuten Aurinko, mutta jokin meni pieleen. Tämä on myytti, koska tämän planeetan massa ei riitä tukemaan jatkuvaa lämpöydinreaktiota. Lämpötila ja paine eivät ole tarpeeksi korkeita. Siksi Jupiterista voi tulla tähti vain yhdellä ehdolla: se lisää massaansa noin 15 kertaa. Mutta tämä on mahdotonta.

Millaisia ​​tähdet ovat?

Jos katsot yötaivasta kirkkaana päivänä, voit nähdä erilaisia ​​tähtiä:

• Kirkas tai himmeä. Ennen ajateltiin, että mitä vähemmän näkyvä tähdet ne ovat vain kauempana meistä. Mutta sitten tähtitieteilijät oppivat mittaamaan etäisyyksiä avaruusobjekteihin. Ja he huomasivat, että valaisimien kirkkaus ei riipu niiden etäisyydestä, vaan voimasta. Joillekin tähdille tämä parametri on todellakin suurempi kuin toisilla.
• Monivärinen - sininen, keltainen, punertava, valkoinen. Tähtien eri sävyt eivät myöskään ole illuusio. Jokaisella niistä on oma säteilylämpötilansa.

Tutkijat ovat rakentaneet kaavion, jossa vaaka-akseli on tähden lämpötila tai sen väri. Pystyakseli on kirkkaus, valon kylläisyys. Sitten laitamme kaikki tunnetut tähdet tähän kaavioon. Ja he näkivät, että suurin osa niistä sijaitsi vinottain - tehokkaimmista ja kuumimmista sinisistä jättiläisistä pieniin punaisiin kääpiöihin. Tätä diagonaalia kutsuttiin pääsekvenssiksi.

Massiiviset ja kirkkaat, kuumemmat tähdet sijaitsevat spektrin sinisessä osassa. Heitä on hyvin vähän, ja he elävät suhteellisen lyhyen ajan. Mutta spektrin vasemmalla punaisella alueella näemme paljon enemmän tähtiä. Niiden massa on paljon pienempi, ne ovat kylmempiä ja kiiltävät heikosti. Mutta niiden elinikä on paljon pidempi kuin sinisten jättiläisten. Aurinko on lähempänä keskiosaa - spektrin keltaisella alueella.

Mutta kaaviossa on muutama alue lisää. Harkitse pääsekvenssin yläpuolella olevia. Sinne pääsevät tähdet, joissa lämpöydinfuusion prosessissa kaikki vety on päättynyt eli palanut. Se osoittautuu eräänlaiseksi "sairaanhoitokodiksi" tähdille - paikaksi, johon valot putoavat elämänsä auringonlaskun aikaan. Fuusioreaktio on niissä edelleen käynnissä ja kevyemmät elementit muuttuvat edelleen painaviksi.

Mutta on toinenkin melko havaittavissa oleva tähtijoukkojen alue - pääsekvenssin alapuolella. Tähtitieteilijät kutsuvat sitä "hautausmaaksi".

Miten tähtien evoluutio tapahtuu?

Puhutaanpa nyt yksityiskohtaisemmin siitä, mitä tapahtumia tapahtuu pitkän tähtien elämässä.

Tähtitieteilijät kutsuvat kaikkia tähtien tilan muutoksia tähtien evoluutioksi. Hänellä ei ole juuri mitään yhteistä biologinen evoluutio. Ainoa sattuma on, että molemmat prosessit jatkuvat miljoonia ja miljardeja vuosia.

Tähtien evoluutio on jokaisen valaisimen täydellinen elinkaari. Tänä aikana tähti muuttuu tuntemattomaksi. Mutta millaiset muutokset häntä odottavat, riippuu massasta. Avaruusobjektit on mahdollista jakaa ehdollisesti kolmeen ryhmään.

1. Tähdet, joilla on pieni massa

Esimerkiksi Proxima Centauri. Ne syntyvät kaasupölypilveen ja niistä tulee punaisia ​​kääpiöitä. Ja sitten ne elävät hyvin pitkään muuttumattomassa tilassa, kunnes vety loppuu. Tällainen kohtalo odottaa tähteä, jos sen massa on noin 10 kertaa pienempi kuin aurinko.

2. Tähdet kooltaan verrattavissa aurinkoon

Nämä ovat raskaampia ja mielenkiintoisempia esineitä. Niiden massa riittää seuraavaan vaiheeseen, hiilen synteesiin heliumista, alkamaan ytimessä vedyn palamisen jälkeen. Tämän seurauksena ne turpoavat punaisen jättiläisen kokoisiksi. Esimerkiksi Aurinko tämän prosessin seurauksena kasvaa niin, että se nielee Merkuriuksen ja Venuksen. Ja sitten se kasvaa melkein Maan kiertoradalle. Tämä tapahtuu noin viiden miljardin vuoden kuluttua. Olisi hienoa, jos ihmiset löytävät tien siihen mennessä. olla poissa valostamme.

Sitten tällainen tähti vuodattaa kuoren, joka muuttuu planetaariseksi sumuksi. Keskellä on edelleen loistava piste - entinen ydin. Ja valaisin siirtyy ehdollisesti hautausmaalle.

3. massiivisia tähtiä

Niiden massa on yli 10 kertaa suurempi kuin aurinko. He elävät nopeasti ja muuttuvat lopulta jommaksi musta aukkotai neutronitähdeksi. Puhumme yksityiskohtaisemmin siitä, kuinka valtavien valaisimien kehitys tapahtuu.

Kuinka neutronitähdet ja mustat aukot ilmestyvät?

Erittäin raskaissa tähdissä lämpötila ja paine mahdollistavat lämpöydinreaktion jatkumisen raudan muodostumisvaiheeseen asti. Siksi jättiläisten ytimet muistuttavat rakenteeltaan sipulia. Niiden keskellä on rautaa, sitten piikerros, happea, neonia ja niin edelleen.

Kun kaikki aine muuttuu raudaksi, fuusiomoottori sammutetaan. Hänelle on jo energeettisesti kannattamatonta jatkaa työskentelyä. Siksi tähden säteily pysähtyy. Mutta painovoima jäännökset.

Ja sitten painovoima pakottaa kaikki ulommat kerrokset romahtamaan ja lentämään kohti keskustaa.

Sitten tähti räjähtää kuin supernova. Mutta tässä on kaksi vaihtoehtoa:

1. Kvanttivoimat pysäyttävät romahdusprosessin. Räjähdyksen jälkeen jäljelle jääneen tähtiaineen tiheys kasvaa niin suureksi, että elektronit puristuvat protoniin ja muodostavat sen seurauksena neutraaleja hiukkasia - neutroneja. Kvanttivaikutuksista johtuen neutronit eivät anna painovoiman jatkaa puristusprosessia. Tämän seurauksena muodostuu neutronitähti - esine, jolla on erittäin korkea ainetiheys.
2. Painovoima on vahvempi kuin kvanttivoimat. Sitten romahdusprosessi jatkuu, kunnes esine muuttuu mustaksi aukoksi.

On olemassa myytti, että mustat aukot imevät vähitellen kaiken aineen Universumi. Mutta se ei ole.

Tapahtuu, että tähdet syntyvät ja elävät pareittain. Kuvittele, että toinen muuttui mustaksi aukoksi ja toisesta punainen jättiläinen. Sitten ensimmäinen vetää hitaasti ainetta toisesta. Kuumien hiukkasten kiekko muodostuu mustan aukon ympärille. Jos tällaisia ​​hiukkasia on liikaa, tarkkailemme käänteistä prosessia.

Mistä kulta ja muut raskasmetallit ovat peräisin maailmankaikkeudesta?

Havaitsimme, että rautaa ja kevyempiä alkuaineita syntetisoidaan lämpöydinreaktion prosessissa tähden sisällä. Katsotaan kuinka rautaa raskaampia alkuaineita muodostuu.

Tämä vaatii lisää neutroneja ja suuria määriä. Tietyissä olosuhteissa ne voidaan "työntää" kevyemmän alkuaineen atomin ytimeen. Tämän seurauksena neutronit voivat menettää elektroneja beetahajoamisen aikana. Sitten neutraalit hiukkaset muuttuvat protoneiksi ja atomin varaus kasvaa. Tämä tarkoittaa, että sarjanumero kasvaa - elementti muuttuu raskaammaksi.

Herää kysymys: mistä saada niin paljon ilmaisia ​​neutroneja. Aikaisemmin uskottiin, että valtava määrä niistä ilmestyy supernovaräjähdyksen jälkeen. Mutta vuonna 2017 tutkijat pystyivät havaitsemaan toisen prosessin - kahden neutronitähden sulautumisen. Tuloksena on yksi esine ja paljon roskia. Tämän seurauksena näistä fragmenteista syntyy "tsunami", joka koostuu puhtaista neutroneista. Tällaisen virtauksen tiheys on melko suuri - se on verrattavissa tiheyteen vettä.

Paljon neutroneja "työnnetään" mihin tahansa atomiin, joka kohtaa tämän virran reitillä. Sitten ne hajoavat protoneiksi ja elektroneiksi, ja seurauksena saadaan raskaampia alkuaineita. Esimerkiksi, kulta.

Nykyään tiedemiehet tietävät, että suurin osa maailmankaikkeuden raskasmetalleista muodostui tällä tavalla.