כוכבים: מאפיינים, אופן היווצרותם, מחזור חיים, מבנה - מַדָע - 2025

הכוכב הוא גרם שמים מורכב גז, בעיקר מימן והליום, והמשיך בזכות שיווי משקל לכוח הכובד, אשר נוטה לדחוס אותו, ואת הלחץ של הגז, אשר מרחיב אותו.

בתהליך זה, כוכב מייצר כמויות עצומות של אנרגיה מליבתו, ובו יש כור היתוך המסנתז הליום ויסודות אחרים ממימן.

איור 1. הפליאדות, בקונסטלציה מזל שור, הנראות בעונת החורף הצפונית, מהוות מקבץ של כ -3,000 כוכבים במרחק 400 שנות אור. מקור: Wikimedia Commons.

בתגובות היתוך אלה המסה אינה נשמרת במלואה, אך חלק קטן מומר לאנרגיה. ומכיוון שמסת הכוכב עצומה, גם כשהיא מהקטנות ביותר, כך גם כמות האנרגיה שהיא מפליטה בשנייה.

מאפייני הכוכבים

המאפיינים העיקריים של כוכב הם:

- מסה : משתנה מאוד, הנע בין חלק קטן ממסת השמש לכוכבים על-מסיביים, עם המונים מספר פעמים ממסת השמש.

- טמפרטורה : זהו גם כמות משתנה. בפוטוספרה, שהיא המשטח הזוהר של הכוכב, הטמפרטורה היא בטווח של 50000-3000 ק '. בעוד שבמרכזה היא מגיעה למיליוני קלווין.

- צבע : קשור קשר הדוק לטמפרטורה ולמסה. ככל שכוכב חם יותר, צבעו כחול יותר ולהיפך, ככל שהוא קר יותר, הוא נוטה לכיוון אדום.

- בהירות : זה תלוי בכוח שמקרין הכוכב, שאינו אחיד בדרך כלל. הכוכבים החמים והגדולים ביותר הם הזוהרים ביותר.

- גודל : זוהי הבהירות לכאורה שיש להם כאשר הם נראים מכדור הארץ.

- תנועה : לכוכבים תנועות יחסית ביחס לתחום שלהם, כמו גם לתנועה סיבובית.

- גיל : הכוכבים יכולים להיות ישנים כמו היקום - בערך 13.8 מיליארד שנים - וצעירים ככל שמיליארד שנה.

איך נוצרים כוכבים?

השמש, ממיליוני הכוכבים שביל החלב.

כוכבים נוצרים מהתמוטטות הכבידה של ענני ענק של גז ואבק קוסמיים, שצפיפותם כל הזמן משתנה. החומר הקדמוני בעננים אלה הוא מימן מולקולרי והליום, וגם עקבות של כל היסודות הידועים בכדור הארץ.

תנועת החלקיקים המרכיבים כמות עצומה זו של מסה הפרושה בחלל היא אקראית. אבל מדי פעם הצפיפות עולה מעט בנקודה מסוימת, וגורמת לדחיסה.

לחץ הגז נוטה לבטל את הדחיסה הזו, אך כוח הכבידה, זה שמושך את המולקולות זו לזו, הוא מעט גבוה יותר, מכיוון שהחלקיקים קרובים זה לזה ובכך נוגד את האפקט הזה.

יתר על כן, כוח המשיכה אחראי להגדלת המסה עוד יותר. וככל שזה קורה, הטמפרטורה עולה בהדרגה.

עכשיו דמיין את תהליך העיבוי הזה בקנה מידה גדול ועם כל הזמן הפנוי. כוח הכובד הוא רדיאלי ולענן החומר שנוצר כך תהיה סימטריה כדורית. זה נקרא פרוטוסטאר.

בנוסף, ענן החומר הזה אינו סטטי, אלא מסתובב במהירות ככל שהחומר מתכווץ.

עם הזמן ייווצר גרעין בטמפרטורה גבוהה מאוד ובלחץ עצום, שיהפוך לכור האיחוי של הכוכב. דרושה מסה קריטית לשם כך, אך כשזה קורה הכוכב מגיע לשיווי משקל וכך מתחיל, כביכול, את חייו הבוגרים.

המסה והתפתחות הכוכבים הבאים

סוג התגובות שיכולות להתרחש בגרעין יהיה תלוי במסה שיש לו בתחילה, ואיתו ההתפתחות של הכוכב שלאחר מכן.

עבור המונים שפחות מ- 0.08 מכמות השמש - 2 x 10 30 ק"ג בערך - הכוכב לא ייווצר, מכיוון שהגרעין לא יתלקח. האובייקט שנוצר כך יתקרר בהדרגה והעיבוי יאט ויוביל לגמד חום.

מצד שני, אם הפרוטוסטאר מסיבי מדי, הוא גם לא ישיג את האיזון הדרוש בכדי להפוך לכוכב, כך שהוא יקרוס באלימות.

התיאוריה של היווצרות כוכבים על ידי התמוטטות הכבידה נובעת מהאסטרונום והקוסמולוג האנגלי ג'יימס ג'ינס (1877-1946), שהציע גם הוא את התיאוריה של מצב היציב של היקום. כיום התיאוריה הזו, הגורסת כי החומר נוצר ברציפות, הושלכה לטובת תיאוריית המפץ הגדול.

מחזור החיים של הכוכבים

כפי שהוסבר לעיל, כוכבים נוצרים על ידי תהליך העיבוי של ערפילית העשויה גז ואבק קוסמי.

תהליך זה לוקח זמן. ההערכה היא שזה קורה בין 10 ל -15 מיליון שנה, בעוד הכוכב רוכש את היציבות הסופית שלו. ברגע שלחץ הגז המרחיב וכוח איזון הכבידה הדחוס, הכוכב נכנס למה שמכונה הרצף הראשי.

על פי המסה שלו, הכוכב ממוקם על אחד הקווים של תרשים הרצספרונג-ראסל או דיאגרמת HR בקיצור. זהו גרף המציג את הקווים השונים של התפתחות כוכבים, כולם מוכתבים על ידי מסת הכוכב.

בגרף זה הכוכבים מדורגים לפי הזוהר שלהם על סמך הטמפרטורה האפקטיבית שלהם, כמוצג להלן:

איור 2. תרשים HR, שנוצר באופן עצמאי על ידי האסטרונומים עג'ר הרזספרונג והנרי ראסל סביב שנת 1910. מקור: Wikimedia Commons. זה.

קווי אבולוציה מהממים

הרצף העיקרי הוא האזור האלכסוני בערך שעובר במרכז התרשים. שם, בשלב מסוים, הכוכבים שזה עתה נוצרו נכנסים, לפי המסה שלהם.

הכוכבים החמים, הבהירים והמאסיביים ביותר נמצאים בחלקו העליון ומשמאל, ואילו הכוכבים הכי קרירים וקטנים ביותר נמצאים בתחתית הימנית.

המסה היא הפרמטר השולט באבולוציה מהממים, כאמור מספר פעמים. אכן, כוכבים מאסיביים מאוד מנצלים את הדלק שלהם במהירות, בעוד שכוכבים קטנים וקרירים, כמו גמדים אדומים, מנהלים אותו לאט יותר.

איור 3. השוואה בין הגדלים בין כוכבי הלכת (1 ו -2) לכוכבים (3,4,5 ו 6). מקור: Wikimedia Commons. דייב ג'רוויס (https://dave.autonoma.ca/).

עבור בן אנוש, גמדים אדומים הם כמעט נצחיים, שום גמדים אדומים ידועים עדיין לא מתו.

סמוך לרצף הראשי נמצאים הכוכבים אשר עקב התפתחותם עברו לקווים אחרים. כך למעלה הם הכוכבים הענקיים והענקיים, ומתחת לגמדים הלבנים.

סוגים ספקטרליים

מה שמגיע אלינו מכוכבים רחוקים הוא אורם, ומניתוחו מתקבל מידע רב על אופיו של הכוכב. בתחתית תרשים ה- HR סדרת אותיות המציינות את סוגי הספקטרום הנפוצים ביותר:

OBAFGKM

הכוכבים עם הטמפרטורה הגבוהה ביותר הם O והקרים ביותר הם מ 'M. בתורו, כל אחת מהקטגוריות הללו מחולקת לעשרה תת-סוגים שונים, ומבדילה אותם במספר מ -0 עד 9. לדוגמא, F5, כוכב ביניים בין F0 ל- G0.

הסיווג של מורגן קינן מוסיף את אור הזוהר של הכוכב לסוג הספקטרלי, עם הספרות הרומאיות מ -1 ועד V. בדרך זו השמש שלנו היא כוכב מסוג G2V. יש לציין כי בהתחשב בשונות הגדולה של הכוכבים, ישנם סיווגים אחרים עבורם.

לכל כיתה ספקטרלית יש צבע לכאורה, על פי תרשים ה- HR באיור. זה הצבע המשוער שצופה ללא מכשירים או לכל היותר משקפות היה רואה בלילה חשוך וצלול מאוד.

להלן תיאור קצר של מאפייניו על פי סוגי הספקטרום הקלאסי:

סוג O

הם כוכבים כחולים עם גוונים סגולים. הם נמצאים בפינה השמאלית העליונה של דיאגרמת HR, כלומר הם גדולים ומוארים, כמו גם טמפרטורות שטח גבוהות, בין 40,000 ל 20,000 K.

דוגמאות לסוג זה של כוכב הן אלניטאק A, מחגורת קבוצת הכוכבים אוריון, הנראית בלילות החורף הצפוניים, וסיגמא-אוריוניס באותה קונסטלציה.

איור 4. שלושת הכוכבים של חגורת אוריון. משמאל לימין אלניטאק, אלניאם ומינטאקה. בנוסף, ליד אלניטאק, ערפיליות הלהבה וראש הסוס. מקור: Wikimedia Commons.

סוג ב

קל לראות אותם בעין בלתי מזוינת. צבעו כחול-לבן, עם טמפרטורות פני השטח בין 10,000-7000 ק. סיריוס A, כוכב בינארי בקונסטלציה Canis Major הוא כוכב מסוג A, וכך גם דנב, הכוכב הבהיר ביותר בברבור.

סוג F

הם נראים לבנים נוטים לצהוב, טמפרטורת פני השטח נמוכה אפילו יותר מאלה מהסוג הקודם: בין 7000 ל 6000 K. הכוכב הקוטבי פולאריס, מהקבוצה הכוכבת אורסה מינור שייך לקטגוריה זו, כמו גם קנופוס, הכוכב הבהיר ביותר. של קבוצת הכוכבים קרינה, הנראית רחוק מדרום לחצי הכדור הצפוני, במהלך החורף הצפוני.

סוג G

הם צהובים והטמפרטורות שלהם הן בין 6000 ל 4800 ק '. השמש שלנו נופלת בקטגוריה זו.

סוג K

באופן עקרוני, לא קל לברר את המבנה הפנימי של כוכב, מכיוון שרובם הם עצמים רחוקים מאוד.

בזכות חקר השמש, הכוכב הקרוב ביותר, אנו יודעים שרוב הכוכבים מורכבים משכבות גזים עם סימטריה כדורית, במרכזו יש גרעין בו מתרחש איחוי. זה תופס פחות או יותר 15% מהנפח הכולל של הכוכב.

סביב הליבה יש שכבה כמו מעטפה או מעטפה ולבסוף יש אווירת הכוכב, שמשטחיה נחשב לגבול החיצוני שלו. אופי השכבות הללו משתנה עם הזמן וההתפתחות שאחריה הכוכב.

בחלק מהמקרים, בנקודה בה אוזל המימן, הדלק הגרעיני העיקרי שלו, הכוכב מתנפח ואז מגרש את השכבות החיצוניות ביותר שלו לחלל, ויוצר את מה שמכונה ערפילית פלנטרית, במרכזו נשאר הגרעין החשוף. , להלן מכונה גמד לבן.

דווקא במעטפת הכוכב, שם מתרחשת העברת האנרגיה מהליבה לשכבות החיצוניות.

איור 5. שכבות השמש, הכוכב הנחקר ביותר מכולם. מקור: Wikimedia Commons.

סוגי כוכבים

בחלק המוקדש לסוגים ספקטרליים הוזכרו באופן כללי סוגי הכוכבים הידועים כיום. זאת מבחינת המאפיינים שהתגלו באמצעות ניתוח האור שלו.

אך לאורך כל האבולוציה שלהם, רוב הכוכבים נוסעים על הרצף הראשי ויוצאים ממנו, תוך שהם מוצאים בסניפים אחרים. רק כוכבי ננס אדומים נשארים ברצף הראשי כל חייהם.

ישנם סוגים אחרים של כוכבים המוזכרים לעיתים קרובות, אותם אנו מתארים בקצרה:

כוכבי גמד

זהו מונח המשמש לתיאור סוגים שונים של כוכבים, שמצד שני משותף לגודלם הקטן. חלק מהכוכבים נוצרים בעלי מסה נמוכה מאוד, אך אחרים שנולדו עם מסה גבוהה בהרבה הופכים גמדים במהלך חייהם.

למעשה, כוכבי ננס הם הכוכב הנפוץ ביותר ביקום, ולכן כדאי להתעכב מעט על המאפיינים שלהם:

גמדים חומים

הם פרוטוסטרים שהמסה שלהם לא הספיקה כדי להפעיל את הכור הגרעיני שמניע כוכב לרצף הראשי. הם יכולים להיחשב כחצי הדרך בין כוכב לכת ענק כמו יופיטר לכוכב ננסי אדום.

מכיוון שהם חסרים מקור אנרגיה יציב, הם עתידים להתקרר לאט. דוגמה לגמד חום הוא לוהמן 16 בקונסטלציה וולה. אך זה לא מונע מכוכבי הלכת להסתובב בהם, מכיוון שכמה התגלו עד כה.

גמדים אדומים

איור 6. גודל השוואתי בין השמש, הגמד האדום גליסה 229A, הגמדים החומים Teide 1 וגליז 229 B וכוכב הלכת צדק. מקור: נאס"א באמצעות ויקימדיה Commons.

המסה שלהם קטנה, פחות מזו של השמש, אך חייהם עוברים ברצף הראשי מכיוון שהם מוציאים בזהירות את הדלק שלהם. מסיבה זו הם גם קרים יותר, אך הם סוג הכוכבים השופע ביותר וגם הארוך מכולם.

גמדים לבנים

זהו שריד של כוכב שעזב את הרצף העיקרי כאשר הדלק בליבו אזל, ונפח עד שהפך לענק אדום. לאחר מכן, הכוכב משיל את שכבותיו החיצוניות, מצמצם את גודלו ומשאיר רק את הליבה, שהיא הגמד הלבן.

שלב הגמד הלבן הוא רק שלב אחד בהתפתחותם של כל הכוכבים שאינם גמדים אדומים ואינם ענקים כחולים. האחרונים, בהיותם כה מאסיביים, נוטים לסיים את חייהם בפיצוצים אדירים הנקראים נובה או סופרנובה.

הכוכב IK Pegasi הוא דוגמא לגמד לבן, גורל שעשוי לחכות לשמש שלנו מיליוני שנים מהיום.

גמדים כחולים

הם כוכבים היפותטיים, כלומר קיומם טרם הוכח. אך מאמינים כי גמדים אדומים הופכים בסופו של דבר לגמדים כחולים כשנגמר להם הדלק.

גמדים שחורים

מדובר בגמדים לבנים קדומים שהתקררו לחלוטין ואינם פולטים עוד אור.

גמדים צהובים וכתומים

כוכבים בעלי מסה הדומה לזו של השמש או פחות ממנה, אך גדולים יותר ובטמפרטורה גדולים יותר מאשר גמדים אדומים, נקראים לעתים כך.

כוכבי נויטרון

זהו השלב האחרון בחייו של כוכב ענק, כאשר הוא כבר ניצל את הדלק הגרעיני שלו וסובל מפיצוץ סופרנובה. בגלל הפיצוץ, ליבת הכוכב השארית הופכת להיות קומפקטית להפליא, עד כדי כך שאלקטרונים ופרוטונים מתמזגים להפוך לנויטרונים.

כוכב נויטרונים הוא כל כך, אך כל כך צפוף, שהוא יכול להכיל עד פי שניים את מסת השמש בכדור בקוטר של 10 ק"מ. מכיוון שהרדיוס שלו ירד כל כך, שימור המומנטום הזוויתי דורש מהירות סיבוב גבוהה יותר.

בשל גודלם הם מתגלים על ידי הקרינה העזה שהם פולטים בצורת קרן המסתובבת במהירות יחד עם הכוכב, ויוצרים מה שמכונה פולסאר.

דוגמאות לכוכבים

למרות שלכוכבים יש מאפיינים משותפים, כמו בדברים חיים, השונות היא עצומה. כפי שנראה, ישנם כוכבים ענקיים ועולים, גמדים, נויטרונים, משתנים, בעלי מסה גדולה, בסדר גודל עצום, קרובים יותר ומרוחקים יותר:

הכוכב הבהיר ביותר בשמי הלילה הוא סיריוס, בקבוצת הכוכבים Canis Major.

איור 7. סיריוס, בקבוצת הכוכבים קניס מייג'ור, מרחק של כ 8 שנות אור, הוא הכוכב הבהיר ביותר בשמי הלילה. מקור: Pixabay.

פרוקסימה קנטאורי הוא הכוכב הקרוב ביותר לשמש.

- להיות הכוכב הבהיר ביותר לא אומר להיות הזוהר ביותר, מכיוון שמרחק נחשב להרבה. הכוכב הזוהר ביותר הידוע הוא גם המסיבי ביותר: R136a1 השייך לענן המגלני הגדול.

המסה של R136a1 היא פי 265 ממסת השמש.

הכוכב עם המסה הגדולה ביותר הוא לא תמיד הגדול ביותר. הכוכב הגדול ביותר עד כה הוא UY סקוטי במגן הכוכבים. הרדיוס שלו גדול פי 1708 מרדיוס השמש (רדיוס השמש הוא 6.96 על 108 מטר).

-הכוכב המהיר ביותר עד כה היה ארה"ב 708, שנע במהירות 1200 קמ"ש, אך לאחרונה התגלה כוכב אחר שעובר עליו: S5-HVS1 של קבוצת הכוכבים מנוף, במהירות 1700 קמ"ש. האשם הוא כי החור השחור העל-מסיבי קשת A, במרכז שביל החלב.

הפניות

1. קרול, ב. מבוא לאסטרופיזיקה מודרנית. 2. מַהֲדוּרָה. פירסון.
2. קוסטה, סי. כוכב בורח שזרק מחושך הלב הגלקטי. התאושש מ: aaa.org.uy.
3. Díaz-Giménez, E. 2014. הערות בסיסיות על אסטרונומיה. הוצאת אוניברסיטת קורדובה, ארגנטינה.
4. Jaschek, C. 1983. Astrophysics. הוצאת ה- OAS.
5. מרטינז, ד. ההתפתחות הכוכבית. וואליאדה. התאושש מ-: Google Books.
6. אוסטר, ל. 1984. אסטרונומיה מודרנית. הערכה Reverté.
7. החברה הספרדית לאסטרונומיה. 2009. 100 מושגי אסטרונומיה. Edycom SL
8. UNAM. אסטרונומיה אנרגטית גבוהה. כוכבי נויטרון. התאושש מ: astroscu.unam.mx.
9. ויקיפדיה. סיווג הכוכבים. התאושש מ: es.wikipedia.org.
10. ויקיפדיה. כוכב. התאושש מ: es.wikipedia.org.