STELE: CARACTERISTICI, MODUL ÎN CARE SUNT FORMATE, CICLUL DE VIAȚĂ, STRUCTURA - ŞTIINŢĂ - 2025

O stea este un obiect astronomic compus din gaz, în principal hidrogen și heliu, și păstrat în echilibru datorită forței gravitației, care tinde să o comprimeze și presiunii gazului, care îl extinde.

În acest proces, o stea produce cantități uriașe de energie din miezul său, în care există un reactor de fuziune care sintetizează heliu și alte elemente din hidrogen.

Figura 1. Pleiadele, în constelația Taurului, vizibile în timpul iernii nordice, constituie un grup de aproximativ 3.000 de stele la 400 de ani lumină. Sursa: Wikimedia Commons.

În aceste reacții de fuziune, masa nu este complet conservată, dar o porțiune mică este transformată în energie. Și din moment ce masa unei stele este enormă, chiar și atunci când este una dintre cele mai mici, la fel și cantitatea de energie pe care o dă pe secundă.

Caracteristicile stelelor

Principalele caracteristici ale unei stele sunt:

- Masa : extrem de variabilă, care variază de la o fracție mică din masa Soarelui la stele supermasive, cu mase de mai multe ori masa solară.

- Temperatura : este, de asemenea, o cantitate variabilă. În fotosferă, care este suprafața luminoasă a stelei, temperatura este în intervalul 50000-3000 K. În timp ce în centrul ei ajunge la milioane de Kelvin.

- Culoare : strâns legată de temperatură și masă. Cu cât este mai caldă o stea, cu atât culoarea este mai albă și invers, cu cât este mai rece, cu atât tinde spre roșu.

- Luminozitate : depinde de puterea radiată de stea, care nu este de obicei uniformă. Cele mai tari și stele sunt cele mai luminoase.

- Mărimea : este strălucirea aparentă pe care o au atunci când sunt văzute de pe Pământ.

- Mișcare : stelele au mișcări relative față de câmpul lor, precum și mișcarea de rotație.

- Vârsta : stelele pot fi la fel de vechi ca universul - aproximativ 13,8 miliarde de ani - și la vârsta de 1 miliard de ani.

Cum se formează stelele?

Soarele, una dintre milioanele de stele din Calea Lactee.

Stelele sunt formate din colapsul gravitațional al norilor uriași de gaz cosmic și praf, a căror densitate fluctuează constant. Materialul primordial din acești nori este hidrogenul molecular și heliul și, de asemenea, urmele tuturor elementelor cunoscute de pe Pământ.

Mișcarea particulelor care alcătuiesc această cantitate imensă de masă răspândită în spațiu este întâmplătoare. Dar din când în când densitatea crește ușor la un moment dat, provocând compresie.

Presiunea gazului tinde să anuleze această compresiune, însă forța gravitațională, cea care unește moleculele, este puțin mai mare, deoarece particulele sunt mai strânse între ele și contracarează acest efect.

Mai mult, gravitația este responsabilă pentru creșterea masei și mai mult. Și pe măsură ce se întâmplă acest lucru, temperatura crește treptat.

Acum imaginați-vă acest proces de condensare la scară largă și cu tot timpul disponibil. Forța gravitației este radială, iar norul de materie astfel format va avea o simetrie sferică. Se numește protostar.

În plus, acest nor de materie nu este static, ci se rotește rapid pe măsură ce materialul se contractă.

În timp, un nucleu se va forma la temperaturi foarte ridicate și presiune enormă, care va deveni reactorul de fuziune al stelei. Pentru aceasta este nevoie de o masă critică, dar atunci când se întâmplă, stea atinge echilibrul și astfel începe, ca să zic așa, viața sa adultă.

Masa și evoluția ulterioară a stelelor

Tipul de reacții care poate apărea în nucleu va depinde de masa pe care o are inițial și de ea evoluția ulterioară a stelei.

Pentru mase mai mici de 0,08 ori masa Soarelui - 2 x 10 30 kg aproximativ - steaua nu se va forma, deoarece nucleul nu se va aprinde. Obiectul astfel format se va răci treptat, iar condensul va încetini, dând naștere unui pitic maro.

Pe de altă parte, dacă protostarul este prea masiv, de asemenea, nu va atinge echilibrul necesar pentru a deveni o stea, deci se va prăbuși violent.

Teoria formării stelelor prin colaps gravitațional se datorează astronomului și cosmologului englez James Jeans (1877-1946), care a propus și teoria stării de echilibru a universului. Astăzi această teorie, care susține că materia este creată continuu, a fost eliminată în favoarea teoriei Big Bang.

Ciclul de viață al stelelor

Așa cum am explicat mai sus, stelele sunt formate prin procesul de condensare a unei nebuloase formate din gaz și praf cosmic.

Acest proces necesită timp. Se estimează că se întâmplă între 10 și 15 milioane de ani, în timp ce steaua își dobândește stabilitatea finală. Odată presiunea gazului expansiv și forța echilibrului de gravitație compresivă, steaua intră în ceea ce se numește secvența principală.

În funcție de masa sa, steaua este situată pe una dintre liniile din diagrama Hertzsprung-Russell sau diagrama HR. Acesta este un grafic care arată diferitele linii ale evoluției stelare, toate dictate de masa stelei.

În acest grafic, stelele sunt clasificate în funcție de luminozitatea lor în funcție de temperatura lor efectivă, așa cum se arată mai jos:

Figura 2. Diagrama HR, creată independent de astronomii Ejnar Hertzsprung și Henry Russell în jurul anului 1910. Sursa: Wikimedia Commons. ACEA .

Linii de evoluție stelare

Secvența principală este regiunea aproximativ diagonală care trece prin centrul diagramei. Acolo, la un moment dat, intră stelele nou formate, în funcție de masa lor.

Cele mai tari, mai strălucitoare și mai masive stele se află în vârf și în stânga, în timp ce cele mai cool și cele mai mici stele sunt în partea dreaptă jos.

Masa este parametrul care guvernează evoluția stelară, așa cum s-a spus de mai multe ori. Într-adevăr, stelele foarte masive își consumă rapid combustibilul, în timp ce stelele mici și reci, cum ar fi piticile roșii, îl gestionează mai lent.

Figura 3. Comparația dimensiunilor între planete (1 și 2) și stele (3,4,5 și 6). Sursa: Wikimedia Commons. Dave Jarvis (https://dave.autonoma.ca/).

Pentru o ființă umană, piticii roșii sunt practic veșnici, încă nu au murit pitici roșii.

Alături de secvența principală sunt stelele care, datorită evoluției lor, s-au mutat pe alte linii. Astfel deasupra sunt stelele uriașe și supergigante, iar sub piticele albe.

Tipuri spectrale

Ceea ce ne vine din stele îndepărtate este lumina lor, iar din analiza ei se obțin o mulțime de informații despre natura stelei. În partea de jos a diagramei HR se află o serie de litere care indică cele mai frecvente tipuri spectrale:

OBAFGKM

Stelele cu cea mai mare temperatură sunt O, iar cele mai reci sunt clasa M. La rândul lor, fiecare dintre aceste categorii este împărțită în zece subtipuri diferite, diferențindu-le cu un număr de la 0 la 9. De exemplu, F5, o stea intermediară între F0 și G0.

Clasificarea Morgan Keenan adaugă luminozitatea stelei la tipul spectral, cu cifre romane de la I la V. În acest fel, Soarele nostru este o stea de tip G2V. Trebuie menționat că, având în vedere marea variabilitate a stelelor, există și alte clasificări pentru acestea.

Fiecare clasă spectrală are o culoare aparentă, conform diagramei HR din figură. Este culoarea aproximativă pe care un observator fără instrumente sau cel mult binoclu o va vedea într-o noapte foarte întunecată și senină.

Iată o scurtă descriere a caracteristicilor sale în funcție de tipurile spectrale clasice:

Scrie o

Sunt stele albastre cu nuanțe violete. Se găsesc în colțul din stânga sus al diagramei HR, adică sunt mari și luminoase, precum și temperaturi ridicate ale suprafeței, între 40.000 și 20.000 K.

Exemple de acest tip de stele sunt Alnitak A, din centura constelației Orion, vizibilă în nopțile de iarnă nordice și Sigma-Orionis în aceeași constelație.

Figura 4. Cele trei stele ale centurii lui Orion. De la stânga la dreapta Alnitak, Alnilam și Mintaka. În plus, lângă Alnitak, nebuloasele Flăcării și Capului de cal. Sursa: Wikimedia Commons.

Tip B

Sunt ușor de văzut cu ochiul liber. Culoarea sa este alb-albastru, cu temperaturi de suprafață cuprinse între 10.000 -7000 K. Sirius A, o stea binară din constelația Canis Major este o stea de tip A, la fel ca Deneb, cea mai strălucitoare stea din Swan.

Tip F

Acestea arata albe tinde spre galben, temperatura suprafetei este chiar mai mica decat cele de tipul anterior: intre 7000 si 6000 K. Steaua polara Polaris, din constelatia Ursa Minor, face parte din aceasta categorie, precum si Canopus, cea mai stralucitoare stea din constelația Carina, vizibilă departe spre sudul emisferei nordice, în timpul iernii nordice.

Tipul G

Sunt galbene, iar temperaturile lor sunt cuprinse între 6000 și 4800 K. Soarele nostru se încadrează în această categorie.

De tip K

În principiu, nu este ușor să aflăm structura internă a unei stele, deoarece majoritatea sunt obiecte foarte îndepărtate.

Datorită studiului Soarelui, cea mai apropiată stea, știm că majoritatea stelelor sunt alcătuite din straturi gazoase cu simetrie sferică, în centrul căruia se află un nucleu unde are loc fuziunea. Aceasta ocupă mai mult sau mai puțin de 15% din volumul total al stelei.

Înconjurând miezul, există un strat ca o mantie sau un plic și în sfârșit se află atmosfera stelei, a cărei suprafață este considerată limita sa exterioară. Natura acestor straturi se schimbă cu timpul și cu evoluția urmată de stea.

În unele cazuri, într-un moment în care hidrogenul, principalul său combustibil nuclear, se scurge, steaua se umflă și apoi își expulza straturile cele mai exterioare în spațiu, formând ceea ce este cunoscut sub numele de nebuloasă planetară, în centrul căreia rămâne nucleul gol. , denumit în continuare un pitic alb.

Tocmai se află în plica stelei, unde are loc transportul de energie de la miez la straturile exterioare.

Figura 5. Straturile Soarelui, cea mai studiată stea dintre toate. Sursa: Wikimedia Commons.

Tipuri de stele

În secțiunea dedicată tipurilor spectrale, tipurile de stele cunoscute în prezent au fost menționate în general. Aceasta în ceea ce privește caracteristicile descoperite prin analiza luminii sale.

Dar de-a lungul evoluției lor, majoritatea stelelor călătoresc pe secvența principală și, de asemenea, o părăsesc, localizându-se în alte ramuri. Doar stelele pitice roșii rămân în secvența principală întreaga lor viață.

Există și alte tipuri de stele care sunt menționate frecvent, pe care le descriem pe scurt:

Stele pitice

Este un termen folosit pentru a descrie tipuri de stele foarte diferite, care pe de altă parte au dimensiunile lor mici în comun. Unele stele sunt formate cu masă foarte mică, dar altele, care s-au născut cu masă mult mai mare, în schimb devin pitici în timpul vieții.

De fapt, stelele pitice sunt cel mai abundent tip de stele din univers, așa că merită să locuim puțin pe caracteristicile lor:

Pitici maro

Sunt protostari a căror masă nu a fost suficientă pentru a porni reactorul nuclear care propulsează o stea către secvența principală. Pot fi considerate ca fiind la jumătatea distanței dintre o planetă gigantă a gazelor precum Jupiter și o stea pitică roșie.

Deoarece le lipsește o sursă de energie stabilă, sunt destinate să se răcească lent. Un exemplu de pitic brun este Luhman 16 din constelația Vela. Dar acest lucru nu împiedică planetele să le orbiteze, deoarece până acum au fost descoperite mai multe.

Pitici roșii

Figura 6. Mărimea comparativă între Soare, pitica roșie Gliese 229A, piticele brune Teide 1 și Gliese 229 B și planeta Jupiter. Sursa: NASA prin Wikimedia Commons.

Masa lor este mică, mai mică decât cea a Soarelui, dar viața lor trece în secvența principală, deoarece își cheltuiesc cu atenție combustibilul. Din acest motiv sunt și mai reci, dar sunt cel mai abundent tip de stele și, de asemenea, cel mai lung dintre toate.

Pitici albi

Este rămășița unei stele care a părăsit secvența principală când combustibilul din miezul său s-a epuizat, umflându-se până a devenit un gigant roșu. După aceasta, steaua își varsă straturile exterioare, reducându-și dimensiunea și lăsând doar miezul, care este piticul alb.

Etapa piticului alb nu este decât o singură fază în evoluția tuturor stelelor care nu sunt nici pitici roșii, nici uriași albaștri. Acestea din urmă, fiind atât de masive, tind să își încheie viața în explozii colosale numite nova sau supernova.

Steaua IK Pegasi este un exemplu de pitică albă, o soartă care poate aștepta Soarele nostru la multe milioane de ani de acum încolo.

Pitici albastre

Sunt stele ipotetice, adică existența lor nu a fost încă dovedită. Dar se crede că piticile roșii se transformă în cele din urmă în pitici albastre atunci când rămân fără combustibil.

Pitici negri

Sunt vechi pitici albi care s-au răcit complet și nu mai emit lumină.

Piticele galbene și portocalii

Stelele cu o masă comparabilă sau mai mică decât cea a Soarelui, dar mai mari ca mărime și temperatură decât piticile roșii, sunt uneori numite astfel.

Stele neutronice

Aceasta este ultima etapă din viața unei stele supergigante, când și-a consumat deja combustibilul nuclear și suferă o explozie de supernova. Datorită exploziei, miezul stelei rămase devine incredibil de compact, până la punctul în care electronii și protonii se contopește pentru a deveni neutroni.

O stea cu neutroni este atât de, dar atât de densă, încât poate conține până la de două ori masa solară într-o sferă de aproximativ 10 km în diametru. Deoarece raza sa a scăzut atât de mult, conservarea momentului unghiular necesită o viteză mai mare de rotație.

Datorită mărimii lor, acestea sunt detectate de radiațiile intense pe care le emit sub forma unui fascicul care se rotește rapid împreună cu steaua, formând ceea ce este cunoscut sub numele de pulsar.

Exemple de stele

Deși stelele au caracteristici în comun, ca și în cazul lucrurilor vii, variabilitatea este enormă. După cum s-a văzut, există stele uriașe și supergigante, pitici, neutroni, variabile, de masă mare, de dimensiuni enorme, mai apropiate și mai îndepărtate:

-Cea mai strălucitoare stea din cerul nopții este Sirius, în constelația Canis Major.

Figura 7. Sirius, în constelația Canis Major, la aproximativ 8 ani lumină distanță, este cea mai strălucitoare stea din cerul nopții. Sursa: Pixabay.

-Prxima Centauri este cea mai apropiată stea de Soare.

-Acesta cea mai strălucitoare stea nu înseamnă să fii cea mai luminoasă, deoarece distanța contează mult. Cea mai luminoasă stea cunoscută este, de asemenea, cea mai masivă: R136a1 aparținând Marelui Mare Magellanic.

-Masa R136a1 este de 265 ori mai mare decât a Soarelui.

-Stea cu cea mai mare masă nu este întotdeauna cea mai mare. Cea mai mare vedetă de până acum este UY Scuti din scutul constelației. Raza sa este de aproximativ 1708 de ori mai mare decât raza Soarelui (raza Soarelui este de 6,96 x 108 metri).

-Cea mai rapidă stea de până acum a fost SUA 708, care se deplasează cu 1200 km / s, dar recent a fost descoperită o altă stea care o depășește: S5-HVS1 a Macara de constelație, cu o viteză de 1700 km / s. Se crede că vinovatul este gaura neagră supermasivă Săgetătorul A, din centrul Căii Lactee.

Referințe

1. Carroll, B. O introducere în astrofizica modernă. 2a. Ediție. Pearson.
2. Costa, C. O stea fugitoare aruncată din întunericul inimii galactice. Recuperat din: aaa.org.uy.
3. Díaz-Giménez, E. 2014. Note de bază despre astronomie.Publicat de Universitatea din Córdoba, Argentina.
4. Jaschek, C. 1983. Astrofizică. Publicat de OEA.
5. Martínez, D. Evoluția stelară. Vaeliada. Recuperat din: Google Cărți.
6. Oster, L. 1984. Astronomie modernă. Editorial Reverté.
7. Societatea Spaniolă de Astronomie. 2009. 100 Conceptele de astronomie .. Edycom SL
8. UNAM. Astronomie de înaltă energie. Stele neutronice. Recuperat din: astroscu.unam.mx.
9. Wikipedia. Clasificarea stelelor. Recuperat de la: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Stea. Recuperat de la: es.wikipedia.org.