ROĐENJE I SMRT ZVIJEDZAROĐENJE I SMRT ZVIJEDZA

• Zvijezde su veliki baloni vrelog plina.• Iako zbog udaljenosti izgledaju malene, većina zvijezda je zapravo veća od Sunca.• Toplota zvijezda potiče od reakcije nuklearne fuzije koja se odvija u njihim centrima.

Šta su zvijezde?

Kako nastaju zvijezde?

• Zvijezde se “rađaju” u gigantskim oblacima plina i prašine. Gas koji čini oblake je sastavljen od 75% vodika i 25% helija.

• Kada dodje do nekog manjeg poremećaja (recimo kada u blizini prodje neka druga zvijezda) to dovede do toga da je na jednom djelu gustina gasa veća nego u njegovoj okolini, i tako se stvara centar buduće zvijezde - protozvijezda. Čestice prašine i plinovi usljed gravitacionog dejstva bivaju privučeni prema centru.

• Temperatura i pritisak rastu sve dok ne dostignu dovoljnu vrijednost da pokrenu fuziju. …..

• … i, zvijezda je rođena!

.

Nastanak zvijezde

Mjehurasta nebula

Ovdje se može vidjeti kako stare čestice prašine i plina bivaju oduvani nakon nastanka nove zvijezde.

Image from the Liverpool Telescope

Šta se dešava slijedeće?

• Kada jednom započne reakcija nuklearne fuzije,oslobađa se toplotna energija koja spriječava dalje skupljanje “tkiva” zvijezde.

• Zvijezda ostaje gotovo ista u toku dugog vremenskog perioda (oko 10 milijardi god.ukoliko je približne veličine našeg Sunca).

• Ravnoteža između gravitacije koja teži d zvijezdu skupi i toplote koja teži da proširi zvijezdu naziva se termodinamička ravnoteža.

Život zvijezde

• Tokom svog “života” zvijezda se ne mijenja mnogo.• Međutim, različite zvijezde su različite veličine, sjaja i boje.• Što je zvijezda veća, ona je toplija i sjajnija. Vrele zvijezde su plave. Male zvijezde su

slabijeg sjaja, hladnije su i crvene.• Zbog toga što su tako vrele, velike zvijede brže potroše svoje nuklearno gorivo i “žive”

kraće.

Kako zvijezda “umire”

• Na poslijetku, vodik (“gorivo” za nuklearnu fisiju) u centru zvijezde se potroši.

• Kako nema dovoljno toplote da održava ravnotežu gravitacija postaje dominantna sila i centar zvijezde počinje da se skuplja.

• To dovodi do toga da spoljašnjost zvijezde “pluta” oko unutrašnjeg dijela, hladi se i čini da zvijezda izgleda mnogo veća i crvenija. Nastao je crveni džin.

Pogled sa Zemlje na Sunce za 5 mlrd god.

Druga faza crvenog džina

• Kako se centar skuplja ponovo postaje sve vreliji, što na kraju dovodi do početka drugog tipa nuklearne fisije u kojoj je gorivo ovaj put helijum.

• Crveni džin se polako skuplja i zvijezda izgleda ponovo “normalno”.• Ova faza ne traje dugo jer se helijum vrlo brzo utroši i opet dolazimo do ciklusa

crvenog džina.

Nuklearna fuzija kod zvijezda i supernova je glavni proces kojim se stvaraju novi prirodni elementi. 

Kraj zvijezde približne veličine Sunca

• Za zvijezde veličine Sunca nema nastavka nuklearne fisije i centar zvijezde nastavlja da se skuplja.

• Na kraju, postaje manja od planete Zemlje, ali sa gotovo cjelokupnom masom koju je imala dok je bila u punoj veličini! Ovi veoma gusti objekti nazivaju se BIJELIM PATULJCIMA.

• Komadić bijelog patuljka veličine kutije šibica težio bi na Zemlji nekoliko tona!

• Bijeli patuljci su sastavljeni od tzv. degeneriranog plina - posebnog stanja materije koje se javlja pri velikoj gustoći.

Sirius A i BRendgenski snimak i vidljiva svjetlost (umetnuta slika)

Kraj zvijezde približne veličine Sunca

• Spoljašnji dijelovi zvijezde (koji su formirali crvenog džina) se udaljavaju od centra, hlade se i formiraju tzv. planetarnu maglinu.

M57 planetarna maglina sa bijelim patuljkom u centru

Image from the Liverpool Telescope

Bijeli patuljci

U unutrašnjosti bijelog patuljka atomi su tako tijesno zbijeni da se drobe u svoje sastavne dijelove, pa tvar takve zvijezde možemo zamisliti kao svojevrsnu juhu elektrona i atomskih jezgri. Na kraju, kad gravitacija sabije zvijezdu na veličinu ne veću od Zemljine, elektroni bivaju tako gusto stisnuti da se ne mogu više približavati jedan drugome (ne zaboravimo da se odbijaju snažnim električnim silama!).

Kraj masivnih zvijezda

• Za zvijezde koje su veće od Sunca (min. 8 puta), moguće je višestepen nastavljanje nuklearne fisije, odnosno postojanje nekoliko faza crvenog džina. Pri tome nuklearnom fuzijom nastaju teži elementi.

• Međutim, na kraju čak i najveće zvijezde potroše svoje gorivo i urušavaju se u svoju unutrašnjost.

• Kod najvećih zvijezda ovo urušavanje dovodi do megaeksplozije koja se naziva SUPERNOVA! Supernova može biti svjetlija od čitave galaksije sastavljene od 100,000,000,000 zvijezda!

Neutronske zvijezde

• Kako je zvijezda bila ogromna, gravitacija je toliko jaka da se urušavanje zvijezde ne zaustavlja ni nakon faze bijelog patuljka, nego dolazi do formiranja objekta gotovo nezamislive gustine - 1018 kg/m3 (1,000,000,000,000,000,000!)

• Ovakvi objekti poznati su kao NEUTRONSKE ZVIJEZDE.

• Zvijezda se urušava, pri čemu se jezgra stišće. Nastaju iznimno jake sile stiskanje elektrona na atomsku jezgru, te se protoni i elektroni spajaju u neutrone. I nakon ovog procesa jezgra se sužava do određene točke kada suženje naglo prestaje.

• Nakon toga jezgra počinje zagrijavati ostale slojeve, te nastaju požari na vanjskim slojevima. Time nastaju eksplozije koje izbacuju vanjske dijelove zvijezde. Ovaj proces potiče stvaranje teških elemenata.

Ukoliko je masa zvijezde veća od kritične vrijednosti, urušavanje se ne završava čak ni niovu neurtonske zvijezde, nego se nastavlja do oblika koji se naziva popularno “crna rupa”. Gravitaciono dejstvo crne rupe je tako jako da mu čak ni svjetlost ne može pobjeći. Sami centar crne rupe nazva se singularitet injegova gustina je praktično beskonačna.

Pregled životnog ciklusa zvijezda

• Formiranje zvijezde iz oblaka plina

• Uspostavljanje ravnoteže između toplote iz reakcije nuklearne fuzije i gravitacije.

• Kada ponestane vodika, dolazi do formiranja crvenog džina.

• Za zvijezde veličine Sunca nastaje bijeli patuljak i planetrana maglica.

• Za masivne zvijezde dolazi do ponavljanja ciklusa crvenog džina, pri čemu nastaju teži elementi.

• Moguće je da dođe do supernove iza koje ostaje neutronska zvijezda ili crna rupa

Životni ciklus zvijezde

Oblak plina

Nova zvijezda

Crveni džin

Masivne Masivne zvijezdezvijezde

Bijeli patuljak i planetarna maglica

Supernova

Zvijezde Zvijezde slične slične suncusuncu

Neutronska zvijezda

Crna rupa