Wiemy już z poprzedniej części, że gwiazdy powstają wtedy, kiedy skupiony gaz i pył kosmiczny pod wpływem grawitacji zaczynają wirować, powodując zbieranie się materiału w jednym miejscu. Kiedy materiał ten osiągnie masę krytyczną, powstaje gwiazda, w której wnętrzu mogą zachodzić reakcje termojądrowe. Z pozostałości materiału mogą utworzyć się planety – tak stało się w naszym układzie słonecznym.
Na Twitterze pytaliście, ale jak to, w jaki sposób ten pył i gaz się zbija i wiruje w próżni kosmosu? Otóż musimy pamiętać, że kosmos nie jest próżnią idealną, a do tego jest ogromny i istnieje od bardzo, bardzo dawna. Aby sobie uzmysłowić, ile różnego materiału znajduje się w kosmosie, wystarczy podliczyć masę naszego układu słonecznego: 1,9884(2)×10^30 kg, a z tego aż 99,8% to masa Słońca!
Pierwsze gwiazdy (III generacji) powstały wyłącznie z atomów helu i wodoru w stosunkowo „małym” i bardzo gorącym kosmosie (sprzyjało to zbliżaniu się i ruchowi cząstek) – a ich śmierć, gwałtowna (bo, przypominam poprzednią część, były to bardzo masywne gwiazdy) dała początek obłokom molekularnym, w których zagęszczenie cząstek jest duże. Zapadające się w takim obłoku mgławice przedsłoneczne, czyli grawitacyjnie „zapadnięte” fragmenty wirowały szybciej i szybciej, aż w końcu dały początek dyskowi protoplanetarnemu z protogwiazdą w jego centrum. Cały ten proces trwał co prawda względnie krótko, zaledwie kilkaset tysięcy lat, ale potem trzeba było 50 milionów lat, by Słońce się „rozpaliło”. Ta skala czasu i masy sprawia, że z naszego punktu widzenia tworzenie się gwiazd wydaje się absolutnie niemożliwe.
Cały proces możecie obejrzeć tutaj:
Poznaliśmy już sposób, w jaki we wnętrzu gwiazdy zachodzą reakcje termojądrowe – tutaj kolejna ogromna wartość: we wnętrzu Słońca temperatura przekracza 15 milionów stopni Celsjusza – ale czas dowiedzieć się, w jaki sposób gwiazda daje nam ciepło i światło. Zwłaszcza ciepło ciężko jest zrozumieć, bo przecież kosmos to prawie idealna próżnia, więc jak to ciepło tam podróżuje?
Aż do lat początku XX wieku tajemnica energii słonecznej wydawała się nie do rozwikłania. Kiedyś uważano, że w gwiazdach zachodzi jakiś tajemniczy proces spalania – jednak wiemy już, że do tego procesu potrzebny jest tlen. Nawet gdyby jakimś cudem było go wiele w otoczeniu Słońca, to wypaliłoby się w ciągu kilku tysięcy lat, bo kto miałby dokładać do słonecznego pieca?
Kiedy odkryliśmy jednak, że atomy można rozszczepiać i „spajać” (w reakcji termojądrowej), mieliśmy już wyjaśnienie zagadki gotowe, a przy okazji zrozumieliśmy, w jaki sposób dociera do nas ciepło i światło. Podczas fuzji atomów wodoru wyzwalana jest ogromna energia w postaci promieniowania gamma, które próbuje uciec z wnętrza gwiazdy, jednak na drodze co rusz stają mu kolejne atomy, pochłaniając je... i dlatego foton może wędrować do fotosfery nawet 200 000 lat, tracąc po drodze część energii i stając się widzialnym fotonem. Tu problemu nie ma, widzialny foton może wędrować przez próżnię swobodnie, więc nietrudno nam sobie wyobrazić, że dociera do nas światło (po 8 minutach). Ale ciepło?
Żeby to zrozumieć, musimy zadać sobie jedno niezmiernie ważne pytanie: czym jest ciepło? Otóż ciepło jest formą energii związaną z poruszaniem się cząstek: czym szybciej się poruszają, tym dany przedmiot na przykład jest cieplejszy. A ogrzewać można na wiele sposobów, używając ognia (wtedy intuicyjnie rozumiemy ogrzewanie), ale także przez przewodnictwo cieplne czy fale (jak w mikrofalówce).
Na co dzień używamy przewodnictwa i konwekcji: wyobraźmy sobie garnek z wodą na makaron, który stawiamy na piecu. Bezpośrednie działanie źródła energii na garnek powoduje jego rozgrzewanie, a przez przewodnictwo ciepło przenoszone jest na wodę mającą kontakt z dnem garnka. I wtedy do działania przystępuje konwekcja: ciepła woda przekazuje energię zimnej, powstaje prąd konwekcyjny, czyli zimna spływa w dół (ogrzewając się szybciej dzięki przewodnictwu), a ciepła woda wędruje do góry.
Trzecim sposobem na ogrzewanie jest promieniowanie: a Słońce emituje promieniowanie na wielu długościach fali spektrum elektromagnetycznego: od widocznego, przez podczerwień, ultrafiolet czy promieniowanie rentgenowskie. A promieniowanie nie potrzebuje do przemieszczania się niczego: dopóki się przemieszcza, to nie grzeje, ale wystarczy, że foton „dotknie” czegoś, od razu wyzwala energię ogrzewającą ten obiekt. Dlatego kosmos jest zimny i nieprzystępny! To, że obiekty położone dalej od Słońca są zimniejsze, też nie bierze się z tego, że ciepło słoneczne wytraca się w tym zimnym kosmosie (próżnia, przypominam!), ale z tego, że fala osłabia się po drodze (bo jednak ta próżnia nie jest idealna).
Wróćmy jednak do gwiazd.
Ponieważ każda z nich formuje się z nieco innego obłoku, mają też różne właściwości, masy i rozmiary, a co za tym idzie, temperaturę i barwę.
Główna klasyfikacja gwiazd to podział na typy O, B, A, F, G, K, M. Można o tym poczytać tutaj.
 |
| Źródło: http://www.atlasoftheuniverse.com/startype.html |
Najczęściej spotykany typ gwiazdy to czerwone karły; jeśli uważnie przeczytaliście poprzednią część, domyślicie się powodu.
Każda gwiazda przechodzi swego rodzaju ewolucję: od protogwiazdy, przez gwiazdę typu T Tauri, po gwiazdę ciągu głównego – to ta faza, kiedy zaczyna się reakcja termojądrowa. Aż 90% gwiazd to właśnie gwiazdy ciągu głównego.
W kolejnym odcinku opiszę Wam każdy typ gwiazdy, a także to, jak zmienia się charakterystyka gwiazd, które wypadają z ciągu głównego, skąd biorą się czerwone olbrzymy, brązowe karły i co czeka nas wtedy, gdy nasze Słońce wyczerpie możliwości syntezy w swoim jądrze. Na szczęście będzie to około pięć miliardów lat!
Komentarze
Prześlij komentarz