Czym są gwiazdy? Te ogromne kule gorącego gazu produkują niezbędną nam energię i pierwiastki

W tym artykule:

1. Ile jest gwiazd na niebie?
2. Barwy i wielkość gwiazd
3. Czym są gwiazdy i jak powstają?
4. Protogwiazdy, czyli młode gwiazdy
5. Gwiazdy ciągu głównego
6. Koniec życia gwiazdy
7. Spadające gwiazdy

Czym są gwiazdy, które widzimy nocą na niebie? Można je porównać do kosmicznych fabryk, które wytwarzają ciepło, światło widzialne, promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie oraz fale radiowe. Składają się głównie z gazu w formie plazmy. Czyli niezwykle rozgrzanej materii złożonej z jąder atomowych i elektronów. We wnętrzu gwiazdy kryje się gęstsze, ciężkie jądro.

Najlepiej znana nam gwiazda, nasze własne Słońce, samotnie rządzi Układem Słonecznym. Jednak to raczej wyjątek. Przeciętnie trzy z każdych czterech gwiazd w kosmosie wchodzą w skład systemu binarnego, inaczej układu podwójnego. Jest on złożony z dwóch orbitujących wokół siebie gwiazd.

Ile jest gwiazd na niebie?

Nikt nie wie, ile jest gwiazd w kosmosie. Jednak liczba ta z pewnością potrafi oszołomić. Szacuje się, że nasz Wszechświat składa się z ponad 100 miliardów galaktyk. Każda z nich może skrywać ponad 100 miliardów gwiazd.

Pod nocnym, rozgwieżdżonym niebem. Po co nam park ciemnego nieba?

Ile gwiazd można zobaczyć na nocnym niebie nad Polską podczas bezchmurnej nocy? W Warszawie zaledwie kilkadziesiąt, maksymalnie 200. Ale już w Parku Gwiezdnego Nieba w Bieszczadach – nawet 7...

Jednak podczas bezchmurnej, ciemnej nocy, na ziemskim niebie można zobaczyć gołym okiem jedynie około 3000 gwiazd. Wiele kultur stworzyło na podstawie obserwacji własne mapy nieba. W układach gwiazd dopatrywano się mitycznych bohaterów i dziwacznych stworzeń.

Kiedy w kosmosie pojawiły się pierwsze gwiazdy? Naukowcy z University College London i University of Cambridge ustalili, że stało się to dopiero między 250 a 350 milionami lat po Wielkim Wybuchu. Większość pierwszych gwiazd nie przypominała naszego Słońca. Były o wiele bardziej masywne i spalały tylko wodór.

Barwy i wielkość gwiazd

Niektóre gwiazdy zawsze wyróżniały się na tle reszty. Ich jasność jest wskaźnikiem ilości energii, którą wysyłają w przestrzeń. Świadczy także o ich oddaleniu od Ziemi.

Gwiazdy na niebie mogą sprawiać wrażenie, że mają różne kolory. Dzieje się tak, ponieważ ich temperatura nie zawsze jest taka sama. Te bardzo gorące są białe lub niebieskie, natomiast chłodniejsze wydają się pomarańczowe lub czerwone.

Gwiazdy mogą występować w wielu rozmiarach. Na tej podstawie są klasyfikowane od karłów do nadolbrzymów. Nadolbrzymy potrafią mieć promień tysiąc razy większy niż nasze Słońce.

Czym są gwiazdy i jak powstają?

Podstawowym budulcem gwiazd jest wodór. Gaz ten krąży w przestrzeni kosmicznej w chmurach gazów i pyłów nazywanych mgławicami. Z czasem grawitacja powoduje, że chmury te zaczynają skupiać się w jednym punkcie i zapadają pod wpływem własnej masy.

Kiedy chmury te stają się coraz mniejsze, obracają się coraz szybciej. To zjawisko występuje zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu. Tą samą, która powoduje, że kręcący się w miejscu łyżwiarz przyśpiesza, gdy przykłada ręce do ciała.

Układ słoneczny: Na początku był chaos

Historia Układu Słonecznego to dość zagadkowa układanka. Jedno jest pewne: na początku był chaos. Przeczytaj, jak powstał Układ Słoneczny.

Wzrastające ciśnienie powoduje podnoszenie się temperatury wewnątrz rodzącej się gwiazdy. Synteza jądrowa (inaczej fuzja jądrowa) następuje, gdy temperatura osiągnie około 15 milionów stopni Celsjusza. Wówczas jądra lekkich pierwiastków, takich jak hel i wodór łączą się. W efekcie powstają jądra cięższych pierwiastków, a także uwalniane są duże ilości energii. To dalej podgrzewa rodzącą się gwiazdę.

Protogwiazdy, czyli młode gwiazdy

Młode gwiazdy na opisanym wcześniej etapie nazywa się protogwiazdami. Wraz z ich rozwojem zwiększa się ich masa, gdyż pochłaniają otaczające chmury gazu z mgławicy. W ten sposób rosną i stają się gwiazdami ciągu głównego.

Może się jednak zdarzyć, że gazu w mgławicy będzie za mało. Wówczas tworząca się protogwiazda nie osiągnie wystarczająco wysokiej temperatury, by rozpoczęły się reakcje fuzji jądrowej. Powstaje wówczas niedoszła gwiazda, czyli brązowy karzeł.

W gwiazdach ciągu głównego, takich jak nasze Słońce, zachodzi wspomniana wcześniej synteza jądrowa. W jej wyniku gwiazdy emitują energię, przekształcając wodór w hel.

Gwiazdy ciągu głównego

Gwiazdy ewoluują przez miliardy lat. Gdy kończy się ich faza życia w ciągu głównym, przechodzą przez inne stany w zależności od wielkości i innych cech. Im większa masa gwiazdy, tym krótsza jej żywotność.

Skąd wiemy, jaki wiek ma gwiazda? Obliczenia oparte na fizyce i pośrednich pomiarach wieku gwiazd mogą dać astronomom przybliżone szacunki. Niektóre metody sprawdzają się lepiej w przypadku różnych typów gwiazd.

Pod koniec życia gwiazdy większość jej wodoru została już przekształcona w hel. Ten opada ku jądru gwiazdy i podnosi jej temperaturę, powodując rozszerzenie zewnętrznej skorupy. Takie duże, „spuchnięte” gwiazdy znane są jako czerwone olbrzymy. Gdy kończy się hel, a gwiazda jest wystarczająco duża, w procesie syntezy węgla i tlenu powstają także neon, sód, krzem, fosfor i rtęć. Z krzemu da się uzyskać siarkę, argon, wapń, tytan, chrom, żelazo, nikiel i cynk.

Koniec życia gwiazdy

Faza czerwonego olbrzyma to preludium etapu, w którym gwiazda zrzuci swoją zewnętrzną warstwę i stanie się białym karłem – małym, gęstym ciałem niebieskim. Białe karły stygną przez miliardy lat, aż w końcu stają się ciemne i nie wytwarzają energii. W tym momencie, jeszcze nie zaobserwowanym jednak bezpośrednio przez naukowców, tworzą się czarne karły.

Niektóre gwiazdy unikają tej ewolucyjnej drogi i kończą życie w wielkim stylu – wybuchając jako supernowe. W tym wybuchu powstają ciężkie pierwiastki, jak uran. A potem wszystkie składniki gwiazdy, lekkie i ciężkie, od węgla i tlenu poczynając, zostają wyrzucone w przestrzeń kosmiczną. Innymi słowy, to supernowym zawdzięczamy np. wapń, wchodzący w skład naszych kości i zębów.

Supernowe pozostawiają po sobie małe, gęste jądra gwiazd. One z kolei mogą stać się gwiazdami neutronowymi, zbudowanymi z ekstremalnie ściśniętej materii. A nawet, jeśli są wystarczająco masywne, pochłaniającymi wszystko czarnymi dziurami.

Spadające gwiazdy

Noc spadających gwiazd. Kiedy na niebie widać najwięcej meteorów? Jak obserwować spadające gwiazdy?

Gdy orbita roju meteorów przecina się z orbitą Ziemi, na niebie może pojawić się wiele świetlistych śladów. Noc, w czasie której pojawia się ich wyjątkowo dużo to noc spadających gwiazd.

A jak do gwiazd mają się tzw. spadające gwiazdy? W dawnych czasach ludzie uważali, że niebo to rodzaj kopuły otaczającej Ziemię. Gwiazdy miały być świecącymi punktami przymocowanymi do niej, które czasem spadają.

W rzeczywistości spadające gwiazdy to tzw. meteory, które najpierw były meteoroidami. Czyli kawałki kosmicznych skał, które spalają się w atmosferze Ziemi.

1 z 1

shutterstock_112793377

fot. Shutterstock