Įdomusis žvaigždžių evoliucijos kelias (Konkursinis straipsnis)

Žvaigždės formavimosi stadija

Žvaigždės gimsta dulkių debesyse, kurios yra išsibarsčiusios daugumoje galaktikų, tokių kaip mūsų Paukščių takas, Andromeda, Oriono ūkas. Šių debesų gilumoje vyksta turbulencija (turbulencija – skysčių ir dujų judėjimo būdas, kuriam yra būdingas chaotiškumas, sūkurių buvimas), todėl dėl gravitacijos susidaro pakankamos masės mazgai, prie kurių dulkės ir dujos pradeda byrėti jau savaime viena prie kitos. Besisukantys debesys, suskylant dulkėms ir dujoms, gali susiskaidyti į du ar tris debesėlius. 3D moduliacija paaiškina, kodėl dauguma Paukščių Tako žvaigždžių yra suporuotos arba susidedančios iš kelių žvaigždžių.

Pagrindinės sekos žvaigždės

Mūsų Saulės dydžiui prilygstančiai žvaigždei subręsti prireiktų apie 50 milijonų metų nuo gimimo.  Mokslininkų spėjimais, mūsų Saulė „suaugusio asmens“ būsenoje išliks net 10 milijardų metų! Įsivaizduokime, kad mūsų dienos šviesa (Saulė) sveria apie 100 tonų ir paviršiaus temperatūra siekia apie 10 tūkstančių Kelvinų. Tuo tarpu jos konkurenčių, sveriančių už Saulę 100 kartų daugiau, paviršius įkaista iki 30 tūkstančių Kelvinų.

Žvaigždės ir jų likimai

Kuo didesnė žvaigždė, tuo jos gelmėse aukštesnė temperatūra ir sparčiau „dega“ vandenilis. Todėl tokia žvaigždė trumpiau ir gyvens. Bet pačios didžiausios, pralenkiančios mūsų Saulę, gyvena milijardus metų. Įsivaizduokime, kad žvaigždės gyvenimas baigsis už 24 valandų. Taigi iki  jos žūties žvaigždės šerdis jau bus sulydžius visą vandenilį. Jos visi procesai būna tokie nestabilūs, kad vienąkart jie dega, o kitą tiesiog „miršta“. O kas atsitiks vėliau, tai priklausys nuo šerdies dydžio.

Vidutinių dydžių žvaigždės tampa Baltosiomis Nykštukėmis. Šių žvaigždžių išorinių sluoksnių „išstūmimo“ – naikinimo procesas vystosi iki visiško šerdies atvėrimo. Nors šerdis yra negyva, bet jų labai karštas „pelenas“ ir yra vadinamas Baltąja Nykštuke. Jos  prilygsta  mūsų Žemės dydžiui, jose laikosi visa jos masė. Tai suglumino astronomus – kodėl jos šerdis toliau nenyksta? Kas veikia jos masę? Atsakymas į šį klausimą slypėjo Kvantinėje mechanikoje. Taip yra todėl, kad greitai judančių elektronų slėgis apsaugo jas nuo sunykimo.

Kuo toliau, tuo darosi vis įdomiau. Jei dvejetainėje ar didesnėje žvaigždžių sistemoje susiformavusi Baltoji Nykštukė, ji gali virsti Nova. „Nova“ iš lotynų kalbos išvertus reiškia mums paprastą žodį – „nauja“. Iš tiesų, pavadinimas atrodo sudėtingas, o reikšmė tokia paprasta! Senovėje taip ir buvo manyta, kad tai yra naujos susidariusios žvaigždės. Šių dienų mokslininkai  aiškina šį terminą kaip labai senos žvaigždės. Jeigu Baltoji Nykštukė yra pakankamai arti kitos žvaigždės kompanionės, ji gali ištraukti medžiagą – vandenilį – iš išorinių jos sluoksnių savo naudai, kad sudarytų paviršiaus sluoksnį.

Jeigu pagrindinės sekos žvaigždė viršys aštuonias Saulės mases, jos mirtis bus supergalingas sprogimas. Toks žvaigždės evoliucijos galas vadinamas Supernova. Pati Supernova yra tik didesnė Nova. Novos „mirties“ laiku sprogsta tik išorinis sluoksnis, o Supernovos – visa jos sandara, įskaitant šerdį. Geležies susidarymas jų branduoliuose priklauso nuo branduolinių reakcijų. Taigi, šerdis gavusi pakankamai geležies, kad ją panaudotų branduolio sintezes procesui. Bet kai prasideda sintezės procesas, energijos ji negamina – atvirkščiai – sunaudoja iš neturėjimo kaip išlaikyti šerdį. O šios tragiškos lemties sprendimas yra tik vienas – sprogimas, kurio metu per kelių sekundžių laikotarpį šerdis susitraukia nuo 5 tūkstančių mylių skersai iki keliolikos, o temperatūra viršija 100 milijardų laipsnių.

Neutroninės žvaigždės

Neutroninė žvaigždė – labai mažų žvaigždžių tipas bei viena iš paskutiniųjų evoliucijos stadijų. Matmenimis ji siekia kelias dešimtis kilometrų, o masė tarp 1,4 iki 3 Saulės masių. Ji turi kelias ypatybes, kurios išskiria jas iš kitų žvaigždžių: Rentgeno spinduliavimas, ypatingas magnetinis laukas, temperatūra bei didelis sukimosi greitis.

„Rossi X-Ray Timing Explorer“ užfiksavo rentgeno spinduliuotę, išsiskiriančią už kelių mylių nuo žvaigždės paviršiaus.

Jeigu Supernovos centre yra nuo 1,4 iki 3 Saulės masių, jos nykimas tęsiasi tol, kol elektronai ir protonai susijungia, sudaro neutronus ir taip sukuria neutroninę žvaigždę, kuri yra nepaprastai tanki, netgi panaši į atominio branduolio tankį. Visa mums įprasta materijos medžiaginė įvairovė pranyksta, virsta vienarūše subatomine dalele. Kadangi joje slypinti didžiulė masė yra „supakuota“ į tokį mažą tūrį, todėl jos paviršiaus trauka, t.y. gravitacija, yra didžiulė. Suvokti tą nepaprastą tankį sunku, tai būtų panašu į sukištą degtukų dėžutėje visą mūsų Žemės planetą!

Neutronininės žvaigždės yra dviejų tipų: Margnetarai ir Pulsarai.

Pulsarai apibūdinami kaip periodiškai kintančių šviesos, gama ir rentgeno spindulių šaltinis kosmoso platybėse.  Periodas kinta palygintinai greitai, nuo 1,4 milisekundės iki 8,5 sekundžių. Yra net ir tokių Pulsarų, jog šių pulsavimas prilygsta atominiam laikrodžiui. Pavadinimas kilęs iš dviejų žodžių „pulsuojanti žvaigždė“. Deja, Pulsarų šiuo momentu yra žinoma tik vienas tūkstantis. Yra pulsaras, kuris apsisuka net 642 kartus per 1 sekundę, tai PSR 1937 + 214. Bet vienas klausimas : „Iš kur tas spinduliavimas?“ Mokslininkams tai yra dar viena iš neįminamų kosmoso paslapčių.

O Magnetaras nuo pulsaro skiriasi ypač stipriu magnetiniu lauku ir ypatingu elektromagnetiniu spinduliavimu, tiek Gama, tiek Rentgeno srityse. Magnetarais tampa tik už mūsų Saulę masyvesnės žvaigždės. Jo magnetinis laukas stipriai veikia ją pačią ir ant jos krentančios medžiagos plazmą. Magnetarai yra žinomi tik du. Tai :

• SGR 1806-20, 50 tūkstančių šviesmečių nuo Žemės, Šaulio žvaigždyne;
• 1E 1048.1-5937, 9 tūkstančių šviesmečių nuo Žemės, Laivo Kilio žvaigždyne.

Bet už neutronines žvaigždes yra didesnė mįslė ir „grėsmė“ – Juodosios skylės.

Jei sugriuvusi žvaigždžių šerdis yra didesnė nei trys saulės masės, ji visiškai griūva ir sudaro palankias sąlygas juodajai skylei susidaryti: be galo tankus objektas, kurio gravitacija yra tokia stipri, kad niekas negali išvengti jo tiesioginio artumo, net šviesa!

Dulkės ir šiukšlės, kurias paliko novos ir supernovos, ilgainiui susimaišo su aplinkinėmis tarpžvaigždinėmis dujomis ir dulkėmis, praturtindamos jas sunkiaisiais elementais bei cheminiais junginiais, susidarančiais per žvaigždžių mirtį. Galų gale šios medžiagos yra „perdirbamos“, sukuriant naujos kartos žvaigždžių ir lydinčių planetų sistemų pamatus. Taip  prieš 4,57 mlrd. metų gimė mūsų Saulės sistema. Mokslininkai sako, kad Saulė, planetos, Žemė o ir mes visi, esame sudaryti iš tų pačių atomų, kurie kažkada sudarė milžinę Žvaigždę... Teiginys, kad mes esame žvaigždžių vaikai, visiškai pagrįstas.

Saulės ateitis

Dabartinių mokslininkų teigimu, mūsų Saulė – „pusamžė dama“ –  mirs labai tolimoje ateityje, maždaug už 5 mlrd. metų. Iš pradžių atvėsusi išsipūs ir pavirs Raudonąja milžine. Saulės paviršiaus ribos taip išsiplės, kad ji „praris“ Merkurijų, Venerą, o tikėtina ir Žemę. Toliau vėsdama Saulė vėl ims trauktis tol, kol taps Baltąja nykštuke – nepaprastai tankiu objektu, kurio masė prilygs pusei dabartinio šviesulio, o dydis prilygs dabartinės Žemės dydžiui. Galiausiai Baltoji nykštukė praras paskutines savo energijos atsargas ir taps Juodąja nykštuke... Žinoma, tos pabaigos greičiausiai mes nesulauksime...

Vilkaviškio r. Gižų Kazimiero Baršausko mokyklos-daugiafunkcio centro 10 klasės mokinys Paulius Mikalauskas

Šaltiniai:

https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/how-do-stars-form-and-evolve

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/9-12/features/stellar_evol_feat_912.html

https://telescopeobserver.com/future-of-the-sun/

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/messier-42-the-orion-nebula

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/white-dwarf-may-have-shredded-passing-planet.html

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/young-magnetar-likely-the-slowest-pulsar-ever-detected.html

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/neutron_stars1.html

https://lt.wikipedia.org/wiki/Neutronin%C4%97_%C5%BEvaig%C5%BEd%C4%97