2. Czym są gwiazdy ?
Gwiazdy to samoświecące
ciała niebieskie, będące
skupiskiem związanej
grawitacyjnie materii, w
której zachodzą reakcje
syntezy jądrowej.
Wyzwolona w nich energia
jest emitowana w postaci
promieniowania
elektromagnetycznego.
Gwiazdy mają kształt
zbliżony do kuli,
zbudowane są głównie z
wodoru i helu.
3. Dlaczego gwiazdy świecą ?
Gwiazdy świecą, bo temperatura w ich wnętrzach sięga
milionów stopni. W każdej gwieździe energia pod postacią
ciepła przepływa od środka gwiazdy w kierunku
powierzchni, skąd zostaje wypromieniowana. Dzięki
grawitacji każdy fragment gwiazdy jest przyciągany w
kierunku wszystkich pozostałych fragmentów, co powoduje
zgniatanie gwiazdy i podnosi jej temperaturę - najbardziej
w środku. Przed zapadnięciem się gwiazdy do czarnej
dziury (w wyniku działania grawitacji) zapobiega synteza
jądrowa, czyli łączenie się dwóch jąder atomowych w nowe
jądro.
4. Narodziny gwiazd
Gwiazdy rodzą się z gazu i pyłu
międzygwiazdowego. Jeżeli obłok
międzygwiazdowy ma średnicę
około jednego roku świetlnego i
jest dostatecznie gęsty, to zaczyna
się wolno kurczyć.
Cząsteczki pyłu i atomy gazu są
przyciągane przez siłę
grawitacyjną ku wspólnemu
środkowi ciężkości. W głębi
świecących mgławic materia
obłoku staje się coraz gęstsza,
rośnie przy tym jej temperatura.
Kiedy obłok rozpada się na kilka
części (a temperatura przekraczała
milion stopni) rodzą się
protogwiazdy.
5. 1. Zagęszczenie wodoru i pyłu.
2. W środku zagęszczenia powstaje protogwiazda
3. Wypływ materii na zewnątrz z dwu biegunów
protogwiazdy, a napływ na okolice równikowe.
4. Nowo narodzona gwiazda jest otoczona gazowo-pyłowym
dyskiem, z którego może powstać układ planetarny.
6. Największe ciśnienie, a
więc i najwyższa
temperatura panuje w
pobliżu środka kuli
gazowej.
Gdy temperatura wzrośnie
tam do około 7 milionów
stopni, wodór zacznie
przemieniać się w hel.
Przemiana każdego grama
wodoru dostarcza nowo
powstałej gwieździe 150
tysięcy kWh energii.
7. Życie gwiazd
Życie gwiazd jest uzależnione od
przebiegu reakcji termojądrowych.
Stopniowa przemiana zaczyna się od
najlżejszego pierwiastka – wodoru –
który w samym centrum gwiazdy,
czyli w jądrze, zamieniany jest w hel.
To właśnie wydzielająca się w trakcie
tego procesu energia czyni wnętrze
gwiazdy skrajnie gorącym.
8. Barwy gwiazd
Każda gwiazda w zależności od barwy ma swoje
charakterystyczne widmo.
Sklasyfikowano je według nazw literowych: O, B, A, F, G,
K, M, określających typ widmowy. Np. gwiazda niebieska
typu O ma temp. powierzchni ponad 25000 K, a czerwona
typu M ma temp. 3500 K.
Każdy z typów widmowych dzieli się na 10 podtypów,
określanych numerami w taki sposób, że podtyp 0 to
gwiazdy najgorętsze, a podtyp 9 - najchłodniejsze. Słońce
jest gwiazdą typu G2.
10. Najgorętsze gwiazdy mają barwę niebiesko białą. Chłodniejsze
i słabiej świecące są czerwone. Im wyżej gwiazda na
diagramie, tym jest jaśniejsza. Został wprowadzony podział
gwiazd na siedem głównych klas jasności (od najsłabiej
świecących do najjaśniejszych):
• VII – białe karły • III – olbrzymy
• VI – podkarły • II – jasne olbrzymy
• I – nadolbrzymy
• V – ciąg główny
• IV – podolbrzymy
12. Czerwone olbrzymy
Wskutek dużej masy własnej gwiazda jest zawsze zgniatana
siłą własnej grawitacji. Początkowo ciśnienie promieniowania
i ciśnienie gazu w jej wnętrzu skutecznie przeciwstawiają się
sile grawitacji i na długi okres ustala się równowaga sił. Gdy
jednak w jądrze zaczyna brakować energii, jest to początek
końca gwiazdy. Wewnętrzne warstwy gwiazdy ulegają silnej
kompresji, natomiast warstwy zewnętrzne rozdymają się i
stygną, w wyniku czego olbrzymia gwiazda zaczyna świecić
na czerwono.
Budowa wewnętrzna żółtych
karłów typu Słońca i czerwonych
olbrzymów (właściwą skalę
rozmiarów ukazuje wstawka w
prawym dolnym rogu).
13. Białe karły
Możliwym końcem
egzystencji stosunkowo
mało masywnej gwiazdy
jest biały karzeł. Rodzaj
śmierci gwiazdy zależy od
jej masy.
Tak zwana masa krytyczna
czyli największa masa
jaką może mieć gwiazda,
by przekształcić się pod
koniec ewolucji w białego
karła, odpowiada mniej
więcej 1,4 masy Słońca.
14. Zmiany wyglądu gwiazd świadczą o
tym, jak dużo przemian zachodzi w ich
wnętrzu. Od początkowych faz
kurczenia się poprzez spalanie i
Zmiany ponowny zapłon nuklearny jądra i
warstw jej powłok.
wyglądu
Podczas tych zjawisk, jadra atomów
stają się coraz cięższe i nie produkują
już tak olbrzymiej życiodajnej energii.
gwiazd Życie gwiazd masywnych kończy się
niewyobrażalną eksplozją, naukowo
nazywaną supernową.
15. Gwiazdy Istnieją dwa zjawiska,
które mogą doprowadzić
supernowe do supernowej.
16. W pierwszym przypadku biały karzeł gromadzi materię
wypływającą z drugiej gwiazdy. Jeżeli jego masa osiągnie
powyżej 1,4 masy Słońca dochodzi do katastrofalnego
wzrostu wydajności reakcji termojądrowych węgla w jądrze
i wyrzucenia gigantycznej eksplozji warstw zewnętrznych o
masie Słońca.
17. Drugi mechanizm polega na katastrofalnym zapadnięciu się
jądra gwiazdy po wyczerpaniu całego dostępnego paliwa dla
reakcji termojądrowych. W ciągu kilku sekund następuje
eksplozja rozrywająca gwiazdę, której jasność jest tak
ogromna, że dorównuje blaskowi całej galaktyki.
18. Gwiazdy neutronowe
Gwiazda, która w końcu swojego
cyklu życiowego ma dużą masę,
co najmniej rzędu kilku mas
Słońca, może stać się ostatecznie
gwiazdą neutronową. Materia jej
jądra ulega bowiem tak silnemu
zagęszczeniu, że elektrony i
protony łączą się w neutrony.
Gęstość gwiazdy neutronowej
jest niewyobrażalnie duża a jej
rozmiar bardzo mały. Gwiazdy
neutronowe bardzo szybko
wirują. Zależnie od wielkości
wykonują w ciągu sekundy
nawet kilka obrotów wokół
własnej osi.
19. Czarne dziury
Powszechnie uważa się, że nie
wszystkie supernowe prowadzą do
gwiazdy neutronowej. Jeżeli masa
gwiazdy jest dostatecznie duża,
malejący podczas zapadania się
promień gwiazdy może przekroczyć
jej grawitacyjny promień
Schwarzschilda i wówczas gwiazda
stanie się czarną dziurą.