Stelele
O stea este in general un anumit tip de corp ceresc, deseori cu forma de sfera, masiv si stralucitor, format din plasma. Multe stele se pot vedea ca puncte stralucitoare pe cerul noptii, ce tremura sau clipesc, datorita insa, efectului atmosferei terestre. Soarele este o exceptie notabila, fiind singura stea suficient de aproape de Terra pentru a fi vizibila ca un disc (nu ca un punct). Unele stele pot fi orbitate de planete, acestea fiind numite exoplanete.
Cu ochiul liber se pot observa aproape 5.000 de stele, dar folosind un telescop optic se pot observa sute de mii de stele din galaxia noastra; cu un radiotelescop se pot cerceta chiar milioane de galaxii din Univers (numarul acestora fiind extrem de mare, circa 70.000.000.000.000.000.000.000 sau 7 la puterea 22). In galaxia noastra, care poarta numele de Calea Lactee, exista aproximativ 300 de miliarde de stele.
Caracteristicile unei stele, cum ar fi temperatura, volumul si luminozitatea sunt determinate de masa sa. Caracteristicile fiecarei stele in parte variaza din cauza schimbarilor din timpul vietii lor. Culoarea unei stele are legatura cu temperatura sa. Daca stii valoarea uneia din proprietati se poate stabili cealalta. Stelele albastre sunt cele mai fierbinti. Cele rosii sunt cele mai reci, iar cele galbene, intermediare. Cele albastre pot avea la suprafata 50.000 grade Celsius iar cele rosii, 2.000.
SURSA 02
Ce sunt stelele?
Stelele sunt uriase acumulari de gaze (de obicei hidrogen si heliu) fierbinti si luminoase, de forma sferica. Stabilitatea lor din punct de vedere al formei se datoreaza, in mare parte echilibrului format intre uriasele forte de gravitatie (care isi exercita forta spre interior) si reactiilor termonucleare din interiorul stelei (care isi exercita forta spre exterior). Vazute de pe Pamant toate stelele, cu exceptia Soarelui, par a avea acelasi loc pe bolta cereasca pentru un timp foarte indelungat. Ele sunt intr-o miscare permanenta, iluzia starii fiind cauzata de distantele foarte mari dintre ele si Pamant. Numarul stelelelor vazute cu ochiul liber de pe Pamant este in jur de 8000, dintre care 4000 din emisfera sudica, iar 4000 in emisfera nordica.
In Calea Lactee, galaxia in care se afla Soarele impreuna cu sistemul nostru solar, se estimeaza a fi cateva sute de miliarde de stele, care au fost observate cu ajutorul tehnologiilor moderne. Numarul galaxiilor cunoscute este de cateva sute de milioane, astronomii fiind convinsi ca numarul lor este mult mai mare. Cea mai apropiata stea de cea a sistemul nostru solar este Proxima Centauri, o componenta a sistemului solar format din trei stele, Alpha Centauri. Distanta dintre cele doua stele este aproximata la 4.29 ani lumina, adica 40 miliarde de kilometri. Caracteristicile stelelor (culoarea, temperatura, luminozitatea, marimea) varieaza de la stea la stea in functie de masa lor (cantitatea de material continuta) si in functie de modul de formare. Caracteristicile unei anumite stele varieaza de asemenea, din cauza schimbarilor suferite in timpul perioadei de viata a acesteia. Viata unei stele varia de la sute de milioane pana la zeci de miliarde de ani terestri.
Nasterea unei stele
Stelele iau nastere din nori de praf cosmic, a caror densitate constanta este de cateva miliarde de ori mai mica decat a atmosferei terestre. La un moment dat, densitatea din norul de praf se mareste intr-un anumit punct, de obicei din cauza trecerii unei unde de soc supernovice sau a unui meteorit sau asteroid. Punctul respectiv, cu o densitate, si astfel cu o putere gravitationala marita, atrage o masa tot mai mare de materie. Astfel se creeaza un efect in cascada, urmand ca el sa fie stabilizat in momentul in care temperatura si presiunea creste suficient de mult pentru a da nastere reactiilor termonucleare din interiorul stelelei. Daca la inceput, in interiorul norului de praf cosmic era o temperatura apropiata de zero absolut (273.15 oC), dupa formarea stelei temperatura acesteia poate atinge mai mult de 10 milioane oC.
Energia stelelor
Reactiile termo-nucleare, care poarta numele de reactii de fuziune in fizica nucleara, sunt cele care fac stelele sa produca energie. In cele mai frecvente cazuri aceasta se gaseste sub forma de lumina, caldura si radiatii (de diferite frecvente). Reactiile de fuziune din interiorul stelelor, nu pot fi reproduse decat in anumite conditii, prezente numai pe corpurile ceresti de masa foarte ridicata: temperaturi de cateva milioane de grade Celsius si presiuni foarte mari (cauzate de forta gravitationala).
Reactiile termo-nucleare constau in fuziunea a doua sau mai multe nuclee de hidrogen pentru a forma un nucleu de heliu, sau unul mai complex. In urma fuziunii, 0.7 la suta din masa hidrogenului este convertita in energie, ceea ce semnifica foarte mult. In stelele de masa scazuta, asemanatoare Soarelui, in urma proceselor de fuziune rezulta materiale relativ simple, cu un numar atomic mic, cum ar fi heliu sau litiu.
In urma fuziunii din stele cu o masa ridicata rezulta insa materiale mult mai complexe, cu un numar atomic mare. Fie mari sau mici, stelele care au o masa suficienta pentru realizarea reactiilor termo-nucleare; pot "arde" un timp foarte indelungat, deoarece la inceput toate sunt compuse in cea mai mare parte din hidrogen. Oameni de stiinta incearca in continuare sa realizeze procesul de "fuziune la rece", o reactie asemanatoare celei din stele, care sa se poata realiza la temperaturi mai scazute. Folosind un astfel de procedeu, apa ar putea devenii combustibilul de baza al planetei, un litru de apa echivaland aproximativ 500 de litri de benzina.
Gaurile negre
Cand energia unei stele este pe terminate, tot hidrogenul a fost fuzionat in materie mai complexa din punct de vedere al structurii atomice, steaua respectiva se destabilizeaza, pierzandu-se echilibrul dintre gravitatie si reactiile termo-nucleare, care sunt din ce in ce mai reduse. Stelele care au o masa si astfel o forta gravitationala imensa (de obicei supernovele), incep sa se contracte. Cu cat suprafata stelei scade mai mult, campul gravitational creste. Intr-un anumit punct al procesului de contractie, nici lumina nu mai poate iesi din campul gravitational.
SURSA 03
O stea este in general un anumit tip de corp ceresc din cosmos, masiv si stralucitor, deseori cu forma aproximativ sferica, alcatuit din plasma in oarecare echilibru hidrostatic, si care a produs in trecut sau inca mai produce si azi energie pe baza reactiilor de fuziune atomica din interiorul lui. Stelele "impodobesc" cerul nocturn. Pentru un observator terestru ele apar ca puncte de diverse culori, cu un diametru aparent egal dar cu fluctuatii de luminozitate. Ochiul uman distinge pe cerul nocturn pana la circa 6.000 de stele. Distanta pana la stele este masurata cu ajutorul paralaxei stelare, iar unghiul rezultat este de ordinul sutelor de miimi dintr-o secunda de arc.
Generalitati
Multe stele se pot vedea ca puncte stralucitoare pe cerul noptii. Ele tremura sau clipesc, aceasta insa numai aparent, datorita efectului atmosferei terestre. Cea mai cunoscuta stea este desigur Soarele. El este o exceptie notabila, fiind singura stea suficient de aproape de Terra pentru a fi vizibila ca un disc, si nu ca un punct.
Masa totala a unei stele este o caracteristica importanta, care decide asupra evolutiei si sortii ei finale.
Cu ochiul liber se pot observa aproape 6.000 de stele. Folosind un telescop se pot observa deja sute de mii de stele din Calea Lactee (galaxia noastra). Cu un radiotelescop se pot cerceta chiar milioane de galaxii din univers (numarul stelelor fiind extrem de mare, circa 7•1022). În galaxia noastra, care poarta numele de Calea Lactee sau Calea Laptelui, exista aproximativ 300 de miliarde de stele. Cele mai mari dintre ele sunt atat de mari, incat, daca ar putea fi pozitionate pe locul Soarelui, ar ocupa tot sistemul nostru solar inclusiv orbita planetei pitice Pluton, cu tot cu Pamantul si celelalte planete. Printre cele mai mici stele se numara asa-numitele pitice albe, de marimea planetei noastre. Exista si stele si mai mici, anume stele de neutroni, care pot avea un diametru de numai 20 de km. În 1997, astronomii de la Universitatea Astronomica din California au descoperit cea mai mare si mai stralucitoare stea din univers (de pana acum), numita steaua "Pistol". Ea se afla in zona centrala a galaxiei noastre, si s-ar vedea si cu ochiul liber, daca n-ar fi acoperita de catre nebuloasa cu acelasi nume. Distanta dintre Pamant si steaua Pistol este de aprox. 25.000 ani-lumina. Se mai apreciaza ca nebuloasa Pistol, care este formata dintr-o aglomerare enorma de stele, ar avea un diametru de aprox. 4 ani-lumina.
Stelele sunt compuse din plasma, compozitia lor fiind formata in mare parte din nuclee de hidrogen si heliu. În plasma stelara se gasesc de asemenea si cantitati mici de oxigen, carbon, neon si azot. Stelele emana si elemente in forma gazoasa, iar pe parcursul evolutiei lor si din cauza fuziunilor atomice permanente apar in cosmos si cantitati mici de elemente mai grele si chiar metale.
Soarele este cea mai apropiata stea de Pamant, aflandu-se la "doar" 150 de milioane de km. El este de 250.000 de ori mai aproape de Terra decat cea mai apropiata urmatoare stea, Proxima Centauri, aflata la aproximativ 37 de mii de miliarde de kilometri de Pamant. Daca luminii Soarelui ii sunt necesare "doar" 8 minute pentru a ajunge pana la noi, lumina celor mai indepartate stele din univers calatoreste pana la Pamant milioane de ani.
Stelele sunt de culori diferite, de la rosu intens cu toate nuantele de portocaliu si galben pana la albastru si alb - aceasta depinzand direct de temperatura lor. Cele mai reci stele au culoarea rosie, iar cele mai fierbinti au culoare albastra, temperatura lor la suprafata depasind uneori chiar 30.000 °C, in timp ce temperatura de suprafata a Soarelui nostru este de "numai" 6.000 °C.
Stralucirea unei stele se numeste in astronomie magnitudine. Magnitudinea aparenta este stralucirea asa cum o percepem cu ochiul liber. Magnitudinea absoluta exprima stralucirea calculata pentru o distanta ipotetica a privitorului de 32,6 ani-lumina. Magnitudinea depinde in general de temperatura stelei. Aceasta interdependenta se reprezinta grafic prin diagrama "Hertzsprung-Russell", numita asa dupa autorii ei. Diagrama se poate folosi si la aprecierea varstei si evolutiei viitoare a unei stele.
În interiorul stelelor care produc lumina au loc diverse tipuri de fuziuni termonucleare, acestea fiind procese prin care nucleele de atomi din plasma se contopesc unii cu altii pentru a forma nuclee de elemente mai grele, eliberand energie sub forma de unde radio, lumina, caldura, Röntgen s.a. Cea mai comuna fuziune nucleara stelara consta in combinarea a patru atomi de hidrogen cu un atom de heliu, insotita de eliberare de energie sub forma de caldura si lumina. Spre deosebire de stele, care au prin acest fapt lumina proprie, planetele din univers nu produc lumina proprie, ci doar reflecta lumina stelara care le lumineaza. Din aceasta cauza planetele sunt mult mai intunecate si ca atare extrem de greu de descoperit. De aceea, pe langa planetele sistemului nostru solar, care in mod exceptional sunt usor de vazut (datorita apropierii lor), pana acuma (decembrie 2006) nu s-au descoperit decat circa 200 de alte planete.
Exista si sisteme stelare mai complexe, compuse din 2 sau chiar mai multe stele apropiate, care in general se invartesc unele in jurul celorlalte, avand orbite stabile, datorate interdependentei lor gravitationale. În cazul cand stelele sistemului stelar sunt foarte apropiate, fortele de gravitatie dintre ele pot fi hotaratoare cu privire la evolutia lor.
Caracteristicile stelelor
Astronomii se folosesc de energia pe care o emit stelele pentru a le studia proprietatile chimice si fizice.
Atmosfera stelara
Singura parte vizibila a unei stele este atmosfera. De exemplu, atmosfera soarelui are inaltimea de 320 de km si diametrul de 1.392.000 de km. Chiar atunci cand atmosfera este relativ mica in comparatie cu dimensiunea stelei, astronomii pot aduna de la ea informatii importante despre stea. Lumina emisa de o stea are mai multe proprietati:
* magnitudinea este cea cu care astronomii masoara stralucirea unei stele
* luminozitatea reprezinta intensitatea totala a luminii pe care steaua o emite. Astronomii se folosesc de luminozitate pentru a clasifica spectrul din care face parte steaua; ea mai ofera date si despre temperatura si compozitia chimica a stelei.
Magnitudinea stelelor
Initial astronomii au clasificat stelele dupa magnitudinea aparenta sau dupa stralucirea relativa a lor[necesita citare]. Au impartit stelele in sase grupuri, sau magnitudini, care corespund cate unui factor de stralucire. Cele mai stralucitoare sunt clasificate ca avand magnitudinea 1; o stea de magnitudinea 2 prezinta o stralucire de 2,5 ori mai mica. Cea mai "palida" stea are o magnitudinea 28.
Magnitudinea aparenta nu reda stralucirea reala a stelelor. Unele stele pot aparea cu o magnitudine aparenta mica, doar pentru ca sunt la o distanta foarte mare de pamant. De aceea, astronomii folosesc si o alta magnitudine, numita magnitudine absoluta (sau intrinseca), si care reda factorul de stralucire dupa proprietatile fizice ale stelei.
Luminozitatea stelelor
Luminozitatea unei stele este stralucirea intrinseca sau totalitatea radiatiilor emise pe secunda. Energia stelelor este generata de reactiile termonucleare care se produc in interiorul acestora. Luminozitatea depinde si de varsta stelei. Stelele emit energie sub forma radiatiilor electromagnetice care includ si radiatiile ultraviolete, lumina vizibila, razele infrarosii si undele radio. Printr-o sansa unica, ecranul protector de ozon din stratosfera Terrei retine cea mai mare parte a radiatiei ultraviolete nocive din cosmos, facand astfel posibila viata pe Pamant. Calculul exact al luminozitatii presupune masurarea radiatiei totale direct in spatiul cosmic, prin intermediul satelitilor.
Luminozitatea stelelor variaza mult de la stea la stea. Stelele pot avea o luminozitate chiar si de 500 000 de ori mai intensa decat a Soarelui nostru
Spectrul stelar
Astronomii determina spectrul stelelor cu ajutorul unui instrument numit spectroscop. Acesta imparte lumina intr-o banda de culori strabatuta de numeroase linii mai inchise la culoare numite Liniile Fraunhofer. Aceste linii ne arata elementele de pe suprafata stelara. Spre exemplu, hidrogenul apare in linii de culoare rosu inchis, sodiul apare in linii de culoare galben inchis, fierul apare in aproape toate culorile. Fiecare element din atmosfera stelara care apare in spectru depinde de temperatura si presiunea gazului respectiv.
Dupa multe cercetari, astronomii au reusit sa realizeze o clasificare a spectrelor dupa temperatura pe care o emite fiecare stea. De la cea mai fierbinte la cea mai rece, tipurile sunt O, B, A, F, G, K, si M. Fiecare tip de culoare se imparte mai departe in cate 10 subcategorii: O0, O1, O2, O3,...O9; B0, B1, B2, etc.
Soarele nostru este de tip G2, stea de culoare galbena, care are temperatura la suprafata de aprox. 6.000 °C. Mai fierbinti, stelele de tip A, au culoare alba si o temperatura de aproximativ 10.000 °C. Cele mai fierbinti sunt cele de tipurile B si O si au culoarea albastra, iar cele mai reci, de tip M, au culoarea rosie cu o temperatura la suprafata de aprox. 3.000 °C.
Diagrama H-R compara stralucirea stelelor cu temperatura acestora. Linia diagonala (de la stanga sus la dreapta jos), este diagonala de referinta; stelele aflate deasupra diagonalei (numite giganti rosii) sunt foarte stralucitoare, chiar daca culoarea lor este rosie, iar cele de sub diagonala (numite si piticele albe) sunt de culoare alba, dar nu foarte stralucitoare. Acest spectru a fost conceput de Ejnar Hertzsprung (astronom danez) si Henry Norris Russell (astronom american).
Corelarea intre spectru si diagrama nu este perfecta; aceasta nu arata culorile reale ale stelelor din spectru, pentru ca nu tine cont de distanta lor pana la Pamant.
Temperatura efectiva a stelelor
Temperatura unei stele variaza de la centrul stelei si pana la stratul atmosferic. De exemplu, miezul soarelui poate atinge 27 de milioane de °C, pe cand atmosfera acestuia este de circa 5.800-6.000 °C. Astronomii masoara temperatura atmosferei stelare comparand spectrul fata de un asa-numit corp negru (corp care absoarbe perfect si in totalitate toate radiatiile care le intalneste, dar asta doar teoretic).
Marimea stelelor
În 1920, cercetatorii au masurat diametrul angular al catorva stele gigant si supergigant, cu un instrument numit Interferometru stelar Michelson. Acest diametru angular reprezinta diametrul masurat in grade si minute de arc; in raport cu distanta pana la stea s-a calculat apoi si diametrul linear al stelei. Arcturus, a patra stea ca stralucire pe cer, are un diametru solar de 23, in alte cuvinte de 23 de ori mai mare decat diametrul Soarelui nostru (diametrul acestuia este de 1,39 x 106 km). Betelgeuse, stea in constelatia Orion, are un diametru solar de 1.000 de ori mai mare decat diametrul Soarelui nostru.
O tehnica de masurare a stelelor binare (doua stele care se invart in jurul centrului de masa comun) este prin observarea eclipselor reciproce.
Alta tehnica, folosind energia pe care o emit stelele, poate determina cat de fierbinti sunt acestea. Daca doua stele au aceeasi temperatura, cea mai mare dintre ele emana o luminozitate mai puternica. De exemplu, Soarele si Capella sunt doua stele de tip G cu o temperatura egala (5.800°C). Din cauza luminozitatii, Capella este pozitionata in partea de sus a diagonalei din diagrama H-R, si conform aceste diagrame, aceasta stea trebuie sa fie mai mare decat Soarele de 16 ori (ca diametru). Iar stelele de tip A si F (piticele albe) care se afla in partea de jos a diagonalei trebuie sa aiba aceeasi dimensiune. Unele pitice albe pot avea dimensiunea planetei noastre.
Interiorul stelelor
Pentru a intelege comportamentul stelelor, marimea, luminozitatea si forta gravitationala, trebuie studiate masa si compozitia chimica a lor.
Masa
Forta gravitationala a unei stele depinde de masa acesteia si de distributia materiei pe care o contine. Astronomii pot calcula masa stelelor binare masurand distanta dintre ele precum si durata revolutiei lor; orbitele stelelor binare depind de atractia gravitationala a acestora, iar atractia depinde de masa lor si de distanta.
Relatia masa-luminozitate ne arata cat de masiva este steaua. De aici, astronomii calculeaza marimea miezului stelei si cantitatea de material expulzat ca urmare a reactiilor de fuziune. Cu cat masa stelei este mai mare, cu atat cantitatea de materie transformata in energie este si ea mai mare. Piticele albe si-au consumat deja cea mai mare parte a combustibilului avut, si conform diagramei sunt mai mici.
Compozitie chimica
Chiar daca toate stelele contin in cea mai mare parte hidrogen si heliu, totusi compozitia chimica este diferita de la o stea la alta. De exemplu, recent s-a stabilit ca stelele tinere contin metale in proportii mari, iar stelele mai batrane (piticele albe) au mai mult heliu in compozitie decat hidrogen. Gigantii rosii si-au epuizat combustibilul de hidrogen, dar ard heliu si alte elemente mai grele.
Odata "aprinse", stelele isi iau energia, aproape pe tot parcursul vietii lor, din fuziunea hidrogenului cu heliul, care are loc in regiunile lor centrale. Dar acest proces are o durata mai lunga sau mai scurta, in functie de masa stelei. Pentru o stea ca Soarele, acesta poate dura si 10 miliarde de ani, dar pentru o stea de 3 ori mai masiva procesul se sfarseste dupa 500 de milioane de ani; pentru o stea de 30 de ori mai masiva, in numai 6 milioane de ani. Stelele cele mai grele la "nastere" sunt si cele mai luminoase.
Miscarea stelelor
Din cauza distantelor enorme, miscarea stelelor nu se poate constata direct, cu ochiul liber sau telescoape, dar de fapt ele se pot deplasa cu viteze chiar foarte mari, relativ la pozitia Pamantului. Astronomii pot calcula viteza cu care acestea se deplaseaza prin studierea spectrului lor.
Studiind stelele din apropierea sistemului nostru solar, astronomii au ajuns la concluzia ca acestea se deplaseaza pe orbite nedeterminate cu viteza de aproximativ 24 km/sec. Soarele se deplaseaza cu 26 km/sec in directia constelatiei Hercule, de langa steaua Vega.
Distanta
Daca urmarim o stea suficient de apropiata de Pamant la un interval de sase luni, adica in doua perioade cand Pamantul se afla in pozitii opuse pe orbita, nu o vedem pe cer exact in acelasi loc. Cunoscand diametrul orbitei terestre (300 de milioane de kilometri), putem calcula unghiul sub care steaua pare ca s-a deplasat pe cer. Distanta stelei fata de Pamant se obtine pornind de la valoarea jumatatii acestui unghi. Aceasta metoda se numeste Paralaxa, dar nu poate fi aplicata decat in cazul celor mai apropiate stele. Pentru celelalte stele, unghiurile de masurare sunt prea mici.
Distanta care le separa de Pamant nu poate fi evaluata decat prin metode indirecte. Stelele, chiar si cele mai apropiate, se afla atat de departe, incat distanta lor este greu de exprimat in kilometri. Se prefera folosirea unei unitati mult mai mari: anul lumina). Acesta este distanta parcursa de lumina intr-un an, in vid. Lumina se propaga cu cea mai mare viteza posibila: ea parcurge in vid aproximativ 300.000 de kilometri pe secunda. Steaua cea mai apropiata de noi se afla la o distanta de peste 4,22 ani-lumina, adica aproximativ 40 de mii de miliarde de kilometri (Proxima Centauri).
Stelele se grupeaza in mai multe categorii.
* Dupa stralucirile lor absolute si dupa temperaturile sau spectrele lor:
- stele normale, (cele din secventa principala),
- stele gigante, (de diferite categorii),
- stele pitice albe,
- stele subpitice.
* Dupa compozitia lor chimica, dupa pozitia in galaxie si dupa miscarile lor, stelele se impart in diferite:
- populatii de stele.
* Dupa existenta satelitilor care le insotesc (cu sateliti luminosi sau sateliti intunecati):
- stele duble.
- stele duble optice, Dupa modul de separare spre a fi vizibile:
- stele duble vizuale, (separate cu luneta),
- stele duble spectroscopice, (puse in evidenta prin deplasarea periodica a liniilor spectrale).
- stele duble cu eclipsa, (puse in evidenta prin eclipsarea lor reciproca)
- stele duble fizice.
- stele multiple,
- sisteme planetare.
* Dupa modul de grupare in spatiu:
- asociatii de stele,
- roiuri de stele:
- roiuri difuze,
- roiuri globulare, (care pot contine sute de mii de stele).
- galaxii, (care pot contine sute de miliarde de stele).
* Dupa modul de stralucire:
- stele cu stralucire constanta,
- stele cu stralucire variabila, periodica sau neregulata, datorita pulsatiilor intrinseci sau exploziilor, (numite stele variabile).
Diagrama Hertzsprung-Russell
Diagrama Hertzsprung-Russell e folosita pentru determinarea tipului si varstei unei stele. Temperatura suprafetei stelei (calculata in functie de culoarea luminii pe care o emite) este comparata cu stralucirea ei si steaua e clasificata in functie de pozitia sa pe diagrama. Conform acestei diagrame, stelele sunt casificate in felul urmator: stralucitoare(mari), palide(mici), fierbinti(tinere) si reci(batrane).
Cum produc stelele energie
Dupa 1920 astronomii au descoperit ca reactia nucleara (energie eliberata de fuziunea nucleelor din atomi) este principala sursa de energie a stelelor. Aceasta se produce in regiunea centrala a stelei unde temperatura atinge milioane de grade Celsius; la o astfel de temperatura, electronii sunt expulzati din nucleele atomilor, formand plasma. (atomii isi pierd electronii si devin ioni), lovindu-se unii de altii si provocand reactii termonucleare.
În Soare, hidrogenul intra in fuziune pentru a forma heliu in lant proton-proton:
41H → 22H + 2e+ + 2nu;e (4.0 MeV + 1.0 MeV)
21H + 22H → 23He + 2γ (5.5 MeV)
23He → sup>4He + 21H (12.9 MeV)
rezulta mai departe:
41H → 4He + 2e+ + 2γ + 2νe (26.7 MeV)
Cum se nasc stelele
"Nasterea" unei stele are loc in decursul milioanelor de ani, pe parcursul mai multor etape: in interiorul unui nor molecular se formeaza globule, care cu timpul se transforma in protostele si apoi in stele.
Nor molecular
În spatiu exista imensi nori de gaze si pulbere: nebuloasele. Într-unii din ei materia este mai densa si mai concentrata: ea formeaza nori moleculari. Acestia sunt atat de mari, incat dureaza zeci de ani ca lumina sa-i traverseze. Masa totala a unei nebuloase poate fi de cateva sute de ori mai mare decat cea a Soarelui. Materia lor este foarte rece. Se numesc nori moleculari pentru ca gazul pe care il contin este prezent peste tot sub forma de molecule, (adica grupari de atomi). Fiecare nor molecular se afla intr-un echilibru fragil. Sub efectul unei perturbatii exterioare acest echilibru se poate rupe. În acest caz o parte din nor se prabuseste in sine sub propria sa greutate, iar materia sa incepe sa se contracte. Apoi norul se fragmenteaza in mici roiuri de materie.
Protostele
Partile rezultate din fragmentarea norului molecular se transforma treptat in globuri mai mari, intunecate, numite globule. O globula tipica este de marimea sistemului solar si are o masa de cel putin 200 de ori mai mare decat cea a Soarelui.
Aceasta este inca un obiect foarte rece si intunecat. Încetul cu incetul, el devine mai dens si mai cald, apoi se transforma intr-o protostea care incepe sa straluceasca. Materia protostelelor continua sa se contracte. Protostelele par infasurate intr-un "cocon" de gaze. Ele stralucesc, dar sclipirea lor este neregulata. Jeturi foarte rapide de gaze sunt emise in directia polilor. Cand temperatura in centru atinge 10 milioane de grade, se declanseaza reactiile nucleare: s-a nascut o stea. Timpul necesar ca o protostea sa devina stea depinde de masa acesteia: 30 de milioane de ani pentru o stea ca Soarele, dar pentru o stea de zece ori mai masiva nu e nevoie mai mult de 300.000 de ani.
Sfarsitul unei stele
Cand o stea si-a consumat in timp cea mai mare parte din combustibilul de hidrogen, miezul acesteia se contracta si devine mai cald. Hidrogen se gaseste inca din abundenta la marginea stelei, unde continua sa se transforme in heliu. Steaua se mareste, si culoarea acesteia tinde spre rosu. Steaua devine o giganta rosie. Diametrul sau poate ajunge de 10 pana la 100 ori mai mare decat cel al Soarelui nostru. În centru se declanseaza noi reactii nucleare: heliul prezent in mijlocul stelei se transforma in carbon. Atmosfera stelei este proiectata in spatiu, formand in jurul stelei o sfera de gaze in expansiune, o nebuloasa. Cand heliul din mijlocul stelei se transforma in carbon, steaua se contracta din nou, dar nu mai devine suficient de calda pentru a declansa noi reactii nucleare. Ea devine o pitica alba (o stea mica, de marime comparabila cu Pamantul; dar unde o cantitate de materie de marimea unui ou cantareste cateva tone). Aceasta stea se raceste, stralucirea ei scade incetul cu incetul, pana se stinge. Nu mai ramane din ea decat o "pitica neagra", prea rece ca sa mai straluceasca.
Stelele cele mai masive produc elemente chimice mai grele, cum ar fi fierul. Ele cresc si devin supragigante, cu o raza chiar si de mii de ori mai mare decat cea a Soarelui. Interiorul lor este format dintr-o succesiune de straturi din ce in ce mai putin calde si mai putin dense spre exterior, compuse din diferite gaze. Brusc, ele explodeaza si materia lor se imprastie in spatiu. Este un adevarat joc de artificii cosmic. În mod violent, steaua devine de 10 miliarde de ori mai luminoasa decat Soarele. Acest fenomen poarta numele de supernova. Dupa explozie, nu mai ramane din ea decat miezul. În functie de masa pe care o are, acesta devine fie o stea de neutroni, fie o asa-numita "gaura neagra".
Stelele neutronice
O supragiganta nu este distrusa complet de explozie. Aceasta isi dezveleste doar miezul, care este format din fier. Ea sufera o compresie fantastica si se reduce la inceput la dimensiunea unei mici sfere cu diametrul de aproximativ numai 20 de kilometri, cantarind pana la 500 de milioane de tone pe centimetru cub.
În ceea ce a mai ramas din stea, materia devine atat de comprimata, incat atomii sunt striviti, formand o stea neutronica. Stelele neutronice sunt atat de mici si atat de putin luminoase, incat pot trece neobservate. Cu toate acestea, astronomii au putut identifica cateva stele neutronice, fiindca acestea emit radiatii sub forma unor scurte impulsuri periodice. Astronomii le-au numit pulsari. Pulsarii sunt stele neutronice care se invartesc foarte repede in jurul propriilor lor axe, emitand un fascicul de unde radio sau alte radiatii.
Gaura neagra
Daca miezul unei stele care a explodat este suficient de greu, el se transforma intr-un obiect chiar si mai ciudat decat o stea de neutroni: o gaura neagra, cu un diametru de numai cativa kilometri, dar de o densitate aproape inimaginabila. Acest obiect are o asemenea forta de atractie, incat "inghite" tot ceea ce trece pe langa el, retinand chiar si propria sa lumina. Gaurile negre sunt deci invizibile, dar astronomii le pot totusi detecta din cauza perturbatiilor pe care le produc in jurul lor.
Stele cunoscute
Steaua Pistol -> Cea mai luminoasa (de 10 milioane de ori mai puternica ca Soarele)
Sirius A -> Cea mai luminoasa de pe cerul nocturn. De 24 de ori mai luminoasa ca Soarele. Cunoscuta si ca Steaua Cainelui.
Proxima Centauri -> Cea mai apropiata de noi (4,23 ani-lumina). Urmeaza Alpha Centauri A si B.
Betelgeuse -> Una dintre cele mai mari cunoscute (100 milioane km diametru)
VY Canis Majoris -> Cea mai mare stea cunoscuta,dar si una dintre cele mai luminoase situata in constelatia Canis Major (distanta fata de pamant: 5,000 ani-lumina).
Shurnarkabtishashutu -> Cel mai lung nume. În araba - "sub cornul sudic al taurului".
Hyades (300 stele) -> Cel mai apropiat roi de stele, cca. 150 ani-lumina. În constelatia Taurului.
PSR J1748-2446ad -> Pulsarul cu cea mai rapida rotatie (716 rot/sec).
sursa:ipedia.ro
Cu ochiul liber se pot observa aproape 5.000 de stele, dar folosind un telescop optic se pot observa sute de mii de stele din galaxia noastra; cu un radiotelescop se pot cerceta chiar milioane de galaxii din Univers (numarul acestora fiind extrem de mare, circa 70.000.000.000.000.000.000.000 sau 7 la puterea 22). In galaxia noastra, care poarta numele de Calea Lactee, exista aproximativ 300 de miliarde de stele.
Caracteristicile unei stele, cum ar fi temperatura, volumul si luminozitatea sunt determinate de masa sa. Caracteristicile fiecarei stele in parte variaza din cauza schimbarilor din timpul vietii lor. Culoarea unei stele are legatura cu temperatura sa. Daca stii valoarea uneia din proprietati se poate stabili cealalta. Stelele albastre sunt cele mai fierbinti. Cele rosii sunt cele mai reci, iar cele galbene, intermediare. Cele albastre pot avea la suprafata 50.000 grade Celsius iar cele rosii, 2.000.
SURSA 02
Ce sunt stelele?
Stelele sunt uriase acumulari de gaze (de obicei hidrogen si heliu) fierbinti si luminoase, de forma sferica. Stabilitatea lor din punct de vedere al formei se datoreaza, in mare parte echilibrului format intre uriasele forte de gravitatie (care isi exercita forta spre interior) si reactiilor termonucleare din interiorul stelei (care isi exercita forta spre exterior). Vazute de pe Pamant toate stelele, cu exceptia Soarelui, par a avea acelasi loc pe bolta cereasca pentru un timp foarte indelungat. Ele sunt intr-o miscare permanenta, iluzia starii fiind cauzata de distantele foarte mari dintre ele si Pamant. Numarul stelelelor vazute cu ochiul liber de pe Pamant este in jur de 8000, dintre care 4000 din emisfera sudica, iar 4000 in emisfera nordica.
In Calea Lactee, galaxia in care se afla Soarele impreuna cu sistemul nostru solar, se estimeaza a fi cateva sute de miliarde de stele, care au fost observate cu ajutorul tehnologiilor moderne. Numarul galaxiilor cunoscute este de cateva sute de milioane, astronomii fiind convinsi ca numarul lor este mult mai mare. Cea mai apropiata stea de cea a sistemul nostru solar este Proxima Centauri, o componenta a sistemului solar format din trei stele, Alpha Centauri. Distanta dintre cele doua stele este aproximata la 4.29 ani lumina, adica 40 miliarde de kilometri. Caracteristicile stelelor (culoarea, temperatura, luminozitatea, marimea) varieaza de la stea la stea in functie de masa lor (cantitatea de material continuta) si in functie de modul de formare. Caracteristicile unei anumite stele varieaza de asemenea, din cauza schimbarilor suferite in timpul perioadei de viata a acesteia. Viata unei stele varia de la sute de milioane pana la zeci de miliarde de ani terestri.
Nasterea unei stele
Stelele iau nastere din nori de praf cosmic, a caror densitate constanta este de cateva miliarde de ori mai mica decat a atmosferei terestre. La un moment dat, densitatea din norul de praf se mareste intr-un anumit punct, de obicei din cauza trecerii unei unde de soc supernovice sau a unui meteorit sau asteroid. Punctul respectiv, cu o densitate, si astfel cu o putere gravitationala marita, atrage o masa tot mai mare de materie. Astfel se creeaza un efect in cascada, urmand ca el sa fie stabilizat in momentul in care temperatura si presiunea creste suficient de mult pentru a da nastere reactiilor termonucleare din interiorul stelelei. Daca la inceput, in interiorul norului de praf cosmic era o temperatura apropiata de zero absolut (273.15 oC), dupa formarea stelei temperatura acesteia poate atinge mai mult de 10 milioane oC.
Energia stelelor
Reactiile termo-nucleare, care poarta numele de reactii de fuziune in fizica nucleara, sunt cele care fac stelele sa produca energie. In cele mai frecvente cazuri aceasta se gaseste sub forma de lumina, caldura si radiatii (de diferite frecvente). Reactiile de fuziune din interiorul stelelor, nu pot fi reproduse decat in anumite conditii, prezente numai pe corpurile ceresti de masa foarte ridicata: temperaturi de cateva milioane de grade Celsius si presiuni foarte mari (cauzate de forta gravitationala).
Reactiile termo-nucleare constau in fuziunea a doua sau mai multe nuclee de hidrogen pentru a forma un nucleu de heliu, sau unul mai complex. In urma fuziunii, 0.7 la suta din masa hidrogenului este convertita in energie, ceea ce semnifica foarte mult. In stelele de masa scazuta, asemanatoare Soarelui, in urma proceselor de fuziune rezulta materiale relativ simple, cu un numar atomic mic, cum ar fi heliu sau litiu.
In urma fuziunii din stele cu o masa ridicata rezulta insa materiale mult mai complexe, cu un numar atomic mare. Fie mari sau mici, stelele care au o masa suficienta pentru realizarea reactiilor termo-nucleare; pot "arde" un timp foarte indelungat, deoarece la inceput toate sunt compuse in cea mai mare parte din hidrogen. Oameni de stiinta incearca in continuare sa realizeze procesul de "fuziune la rece", o reactie asemanatoare celei din stele, care sa se poata realiza la temperaturi mai scazute. Folosind un astfel de procedeu, apa ar putea devenii combustibilul de baza al planetei, un litru de apa echivaland aproximativ 500 de litri de benzina.
Gaurile negre
Cand energia unei stele este pe terminate, tot hidrogenul a fost fuzionat in materie mai complexa din punct de vedere al structurii atomice, steaua respectiva se destabilizeaza, pierzandu-se echilibrul dintre gravitatie si reactiile termo-nucleare, care sunt din ce in ce mai reduse. Stelele care au o masa si astfel o forta gravitationala imensa (de obicei supernovele), incep sa se contracte. Cu cat suprafata stelei scade mai mult, campul gravitational creste. Intr-un anumit punct al procesului de contractie, nici lumina nu mai poate iesi din campul gravitational.
SURSA 03
O stea este in general un anumit tip de corp ceresc din cosmos, masiv si stralucitor, deseori cu forma aproximativ sferica, alcatuit din plasma in oarecare echilibru hidrostatic, si care a produs in trecut sau inca mai produce si azi energie pe baza reactiilor de fuziune atomica din interiorul lui. Stelele "impodobesc" cerul nocturn. Pentru un observator terestru ele apar ca puncte de diverse culori, cu un diametru aparent egal dar cu fluctuatii de luminozitate. Ochiul uman distinge pe cerul nocturn pana la circa 6.000 de stele. Distanta pana la stele este masurata cu ajutorul paralaxei stelare, iar unghiul rezultat este de ordinul sutelor de miimi dintr-o secunda de arc.
Generalitati
Multe stele se pot vedea ca puncte stralucitoare pe cerul noptii. Ele tremura sau clipesc, aceasta insa numai aparent, datorita efectului atmosferei terestre. Cea mai cunoscuta stea este desigur Soarele. El este o exceptie notabila, fiind singura stea suficient de aproape de Terra pentru a fi vizibila ca un disc, si nu ca un punct.
Masa totala a unei stele este o caracteristica importanta, care decide asupra evolutiei si sortii ei finale.
Cu ochiul liber se pot observa aproape 6.000 de stele. Folosind un telescop se pot observa deja sute de mii de stele din Calea Lactee (galaxia noastra). Cu un radiotelescop se pot cerceta chiar milioane de galaxii din univers (numarul stelelor fiind extrem de mare, circa 7•1022). În galaxia noastra, care poarta numele de Calea Lactee sau Calea Laptelui, exista aproximativ 300 de miliarde de stele. Cele mai mari dintre ele sunt atat de mari, incat, daca ar putea fi pozitionate pe locul Soarelui, ar ocupa tot sistemul nostru solar inclusiv orbita planetei pitice Pluton, cu tot cu Pamantul si celelalte planete. Printre cele mai mici stele se numara asa-numitele pitice albe, de marimea planetei noastre. Exista si stele si mai mici, anume stele de neutroni, care pot avea un diametru de numai 20 de km. În 1997, astronomii de la Universitatea Astronomica din California au descoperit cea mai mare si mai stralucitoare stea din univers (de pana acum), numita steaua "Pistol". Ea se afla in zona centrala a galaxiei noastre, si s-ar vedea si cu ochiul liber, daca n-ar fi acoperita de catre nebuloasa cu acelasi nume. Distanta dintre Pamant si steaua Pistol este de aprox. 25.000 ani-lumina. Se mai apreciaza ca nebuloasa Pistol, care este formata dintr-o aglomerare enorma de stele, ar avea un diametru de aprox. 4 ani-lumina.
Stelele sunt compuse din plasma, compozitia lor fiind formata in mare parte din nuclee de hidrogen si heliu. În plasma stelara se gasesc de asemenea si cantitati mici de oxigen, carbon, neon si azot. Stelele emana si elemente in forma gazoasa, iar pe parcursul evolutiei lor si din cauza fuziunilor atomice permanente apar in cosmos si cantitati mici de elemente mai grele si chiar metale.
Soarele este cea mai apropiata stea de Pamant, aflandu-se la "doar" 150 de milioane de km. El este de 250.000 de ori mai aproape de Terra decat cea mai apropiata urmatoare stea, Proxima Centauri, aflata la aproximativ 37 de mii de miliarde de kilometri de Pamant. Daca luminii Soarelui ii sunt necesare "doar" 8 minute pentru a ajunge pana la noi, lumina celor mai indepartate stele din univers calatoreste pana la Pamant milioane de ani.
Stelele sunt de culori diferite, de la rosu intens cu toate nuantele de portocaliu si galben pana la albastru si alb - aceasta depinzand direct de temperatura lor. Cele mai reci stele au culoarea rosie, iar cele mai fierbinti au culoare albastra, temperatura lor la suprafata depasind uneori chiar 30.000 °C, in timp ce temperatura de suprafata a Soarelui nostru este de "numai" 6.000 °C.
Stralucirea unei stele se numeste in astronomie magnitudine. Magnitudinea aparenta este stralucirea asa cum o percepem cu ochiul liber. Magnitudinea absoluta exprima stralucirea calculata pentru o distanta ipotetica a privitorului de 32,6 ani-lumina. Magnitudinea depinde in general de temperatura stelei. Aceasta interdependenta se reprezinta grafic prin diagrama "Hertzsprung-Russell", numita asa dupa autorii ei. Diagrama se poate folosi si la aprecierea varstei si evolutiei viitoare a unei stele.
În interiorul stelelor care produc lumina au loc diverse tipuri de fuziuni termonucleare, acestea fiind procese prin care nucleele de atomi din plasma se contopesc unii cu altii pentru a forma nuclee de elemente mai grele, eliberand energie sub forma de unde radio, lumina, caldura, Röntgen s.a. Cea mai comuna fuziune nucleara stelara consta in combinarea a patru atomi de hidrogen cu un atom de heliu, insotita de eliberare de energie sub forma de caldura si lumina. Spre deosebire de stele, care au prin acest fapt lumina proprie, planetele din univers nu produc lumina proprie, ci doar reflecta lumina stelara care le lumineaza. Din aceasta cauza planetele sunt mult mai intunecate si ca atare extrem de greu de descoperit. De aceea, pe langa planetele sistemului nostru solar, care in mod exceptional sunt usor de vazut (datorita apropierii lor), pana acuma (decembrie 2006) nu s-au descoperit decat circa 200 de alte planete.
Exista si sisteme stelare mai complexe, compuse din 2 sau chiar mai multe stele apropiate, care in general se invartesc unele in jurul celorlalte, avand orbite stabile, datorate interdependentei lor gravitationale. În cazul cand stelele sistemului stelar sunt foarte apropiate, fortele de gravitatie dintre ele pot fi hotaratoare cu privire la evolutia lor.
Caracteristicile stelelor
Astronomii se folosesc de energia pe care o emit stelele pentru a le studia proprietatile chimice si fizice.
Atmosfera stelara
Singura parte vizibila a unei stele este atmosfera. De exemplu, atmosfera soarelui are inaltimea de 320 de km si diametrul de 1.392.000 de km. Chiar atunci cand atmosfera este relativ mica in comparatie cu dimensiunea stelei, astronomii pot aduna de la ea informatii importante despre stea. Lumina emisa de o stea are mai multe proprietati:
* magnitudinea este cea cu care astronomii masoara stralucirea unei stele
* luminozitatea reprezinta intensitatea totala a luminii pe care steaua o emite. Astronomii se folosesc de luminozitate pentru a clasifica spectrul din care face parte steaua; ea mai ofera date si despre temperatura si compozitia chimica a stelei.
Magnitudinea stelelor
Initial astronomii au clasificat stelele dupa magnitudinea aparenta sau dupa stralucirea relativa a lor[necesita citare]. Au impartit stelele in sase grupuri, sau magnitudini, care corespund cate unui factor de stralucire. Cele mai stralucitoare sunt clasificate ca avand magnitudinea 1; o stea de magnitudinea 2 prezinta o stralucire de 2,5 ori mai mica. Cea mai "palida" stea are o magnitudinea 28.
Magnitudinea aparenta nu reda stralucirea reala a stelelor. Unele stele pot aparea cu o magnitudine aparenta mica, doar pentru ca sunt la o distanta foarte mare de pamant. De aceea, astronomii folosesc si o alta magnitudine, numita magnitudine absoluta (sau intrinseca), si care reda factorul de stralucire dupa proprietatile fizice ale stelei.
Luminozitatea stelelor
Luminozitatea unei stele este stralucirea intrinseca sau totalitatea radiatiilor emise pe secunda. Energia stelelor este generata de reactiile termonucleare care se produc in interiorul acestora. Luminozitatea depinde si de varsta stelei. Stelele emit energie sub forma radiatiilor electromagnetice care includ si radiatiile ultraviolete, lumina vizibila, razele infrarosii si undele radio. Printr-o sansa unica, ecranul protector de ozon din stratosfera Terrei retine cea mai mare parte a radiatiei ultraviolete nocive din cosmos, facand astfel posibila viata pe Pamant. Calculul exact al luminozitatii presupune masurarea radiatiei totale direct in spatiul cosmic, prin intermediul satelitilor.
Luminozitatea stelelor variaza mult de la stea la stea. Stelele pot avea o luminozitate chiar si de 500 000 de ori mai intensa decat a Soarelui nostru
Spectrul stelar
Astronomii determina spectrul stelelor cu ajutorul unui instrument numit spectroscop. Acesta imparte lumina intr-o banda de culori strabatuta de numeroase linii mai inchise la culoare numite Liniile Fraunhofer. Aceste linii ne arata elementele de pe suprafata stelara. Spre exemplu, hidrogenul apare in linii de culoare rosu inchis, sodiul apare in linii de culoare galben inchis, fierul apare in aproape toate culorile. Fiecare element din atmosfera stelara care apare in spectru depinde de temperatura si presiunea gazului respectiv.
Dupa multe cercetari, astronomii au reusit sa realizeze o clasificare a spectrelor dupa temperatura pe care o emite fiecare stea. De la cea mai fierbinte la cea mai rece, tipurile sunt O, B, A, F, G, K, si M. Fiecare tip de culoare se imparte mai departe in cate 10 subcategorii: O0, O1, O2, O3,...O9; B0, B1, B2, etc.
Soarele nostru este de tip G2, stea de culoare galbena, care are temperatura la suprafata de aprox. 6.000 °C. Mai fierbinti, stelele de tip A, au culoare alba si o temperatura de aproximativ 10.000 °C. Cele mai fierbinti sunt cele de tipurile B si O si au culoarea albastra, iar cele mai reci, de tip M, au culoarea rosie cu o temperatura la suprafata de aprox. 3.000 °C.
Diagrama H-R compara stralucirea stelelor cu temperatura acestora. Linia diagonala (de la stanga sus la dreapta jos), este diagonala de referinta; stelele aflate deasupra diagonalei (numite giganti rosii) sunt foarte stralucitoare, chiar daca culoarea lor este rosie, iar cele de sub diagonala (numite si piticele albe) sunt de culoare alba, dar nu foarte stralucitoare. Acest spectru a fost conceput de Ejnar Hertzsprung (astronom danez) si Henry Norris Russell (astronom american).
Corelarea intre spectru si diagrama nu este perfecta; aceasta nu arata culorile reale ale stelelor din spectru, pentru ca nu tine cont de distanta lor pana la Pamant.
Temperatura efectiva a stelelor
Temperatura unei stele variaza de la centrul stelei si pana la stratul atmosferic. De exemplu, miezul soarelui poate atinge 27 de milioane de °C, pe cand atmosfera acestuia este de circa 5.800-6.000 °C. Astronomii masoara temperatura atmosferei stelare comparand spectrul fata de un asa-numit corp negru (corp care absoarbe perfect si in totalitate toate radiatiile care le intalneste, dar asta doar teoretic).
Marimea stelelor
În 1920, cercetatorii au masurat diametrul angular al catorva stele gigant si supergigant, cu un instrument numit Interferometru stelar Michelson. Acest diametru angular reprezinta diametrul masurat in grade si minute de arc; in raport cu distanta pana la stea s-a calculat apoi si diametrul linear al stelei. Arcturus, a patra stea ca stralucire pe cer, are un diametru solar de 23, in alte cuvinte de 23 de ori mai mare decat diametrul Soarelui nostru (diametrul acestuia este de 1,39 x 106 km). Betelgeuse, stea in constelatia Orion, are un diametru solar de 1.000 de ori mai mare decat diametrul Soarelui nostru.
O tehnica de masurare a stelelor binare (doua stele care se invart in jurul centrului de masa comun) este prin observarea eclipselor reciproce.
Alta tehnica, folosind energia pe care o emit stelele, poate determina cat de fierbinti sunt acestea. Daca doua stele au aceeasi temperatura, cea mai mare dintre ele emana o luminozitate mai puternica. De exemplu, Soarele si Capella sunt doua stele de tip G cu o temperatura egala (5.800°C). Din cauza luminozitatii, Capella este pozitionata in partea de sus a diagonalei din diagrama H-R, si conform aceste diagrame, aceasta stea trebuie sa fie mai mare decat Soarele de 16 ori (ca diametru). Iar stelele de tip A si F (piticele albe) care se afla in partea de jos a diagonalei trebuie sa aiba aceeasi dimensiune. Unele pitice albe pot avea dimensiunea planetei noastre.
Interiorul stelelor
Pentru a intelege comportamentul stelelor, marimea, luminozitatea si forta gravitationala, trebuie studiate masa si compozitia chimica a lor.
Masa
Forta gravitationala a unei stele depinde de masa acesteia si de distributia materiei pe care o contine. Astronomii pot calcula masa stelelor binare masurand distanta dintre ele precum si durata revolutiei lor; orbitele stelelor binare depind de atractia gravitationala a acestora, iar atractia depinde de masa lor si de distanta.
Relatia masa-luminozitate ne arata cat de masiva este steaua. De aici, astronomii calculeaza marimea miezului stelei si cantitatea de material expulzat ca urmare a reactiilor de fuziune. Cu cat masa stelei este mai mare, cu atat cantitatea de materie transformata in energie este si ea mai mare. Piticele albe si-au consumat deja cea mai mare parte a combustibilului avut, si conform diagramei sunt mai mici.
Compozitie chimica
Chiar daca toate stelele contin in cea mai mare parte hidrogen si heliu, totusi compozitia chimica este diferita de la o stea la alta. De exemplu, recent s-a stabilit ca stelele tinere contin metale in proportii mari, iar stelele mai batrane (piticele albe) au mai mult heliu in compozitie decat hidrogen. Gigantii rosii si-au epuizat combustibilul de hidrogen, dar ard heliu si alte elemente mai grele.
Odata "aprinse", stelele isi iau energia, aproape pe tot parcursul vietii lor, din fuziunea hidrogenului cu heliul, care are loc in regiunile lor centrale. Dar acest proces are o durata mai lunga sau mai scurta, in functie de masa stelei. Pentru o stea ca Soarele, acesta poate dura si 10 miliarde de ani, dar pentru o stea de 3 ori mai masiva procesul se sfarseste dupa 500 de milioane de ani; pentru o stea de 30 de ori mai masiva, in numai 6 milioane de ani. Stelele cele mai grele la "nastere" sunt si cele mai luminoase.
Miscarea stelelor
Din cauza distantelor enorme, miscarea stelelor nu se poate constata direct, cu ochiul liber sau telescoape, dar de fapt ele se pot deplasa cu viteze chiar foarte mari, relativ la pozitia Pamantului. Astronomii pot calcula viteza cu care acestea se deplaseaza prin studierea spectrului lor.
Studiind stelele din apropierea sistemului nostru solar, astronomii au ajuns la concluzia ca acestea se deplaseaza pe orbite nedeterminate cu viteza de aproximativ 24 km/sec. Soarele se deplaseaza cu 26 km/sec in directia constelatiei Hercule, de langa steaua Vega.
Distanta
Daca urmarim o stea suficient de apropiata de Pamant la un interval de sase luni, adica in doua perioade cand Pamantul se afla in pozitii opuse pe orbita, nu o vedem pe cer exact in acelasi loc. Cunoscand diametrul orbitei terestre (300 de milioane de kilometri), putem calcula unghiul sub care steaua pare ca s-a deplasat pe cer. Distanta stelei fata de Pamant se obtine pornind de la valoarea jumatatii acestui unghi. Aceasta metoda se numeste Paralaxa, dar nu poate fi aplicata decat in cazul celor mai apropiate stele. Pentru celelalte stele, unghiurile de masurare sunt prea mici.
Distanta care le separa de Pamant nu poate fi evaluata decat prin metode indirecte. Stelele, chiar si cele mai apropiate, se afla atat de departe, incat distanta lor este greu de exprimat in kilometri. Se prefera folosirea unei unitati mult mai mari: anul lumina). Acesta este distanta parcursa de lumina intr-un an, in vid. Lumina se propaga cu cea mai mare viteza posibila: ea parcurge in vid aproximativ 300.000 de kilometri pe secunda. Steaua cea mai apropiata de noi se afla la o distanta de peste 4,22 ani-lumina, adica aproximativ 40 de mii de miliarde de kilometri (Proxima Centauri).
Stelele se grupeaza in mai multe categorii.
* Dupa stralucirile lor absolute si dupa temperaturile sau spectrele lor:
- stele normale, (cele din secventa principala),
- stele gigante, (de diferite categorii),
- stele pitice albe,
- stele subpitice.
* Dupa compozitia lor chimica, dupa pozitia in galaxie si dupa miscarile lor, stelele se impart in diferite:
- populatii de stele.
* Dupa existenta satelitilor care le insotesc (cu sateliti luminosi sau sateliti intunecati):
- stele duble.
- stele duble optice, Dupa modul de separare spre a fi vizibile:
- stele duble vizuale, (separate cu luneta),
- stele duble spectroscopice, (puse in evidenta prin deplasarea periodica a liniilor spectrale).
- stele duble cu eclipsa, (puse in evidenta prin eclipsarea lor reciproca)
- stele duble fizice.
- stele multiple,
- sisteme planetare.
* Dupa modul de grupare in spatiu:
- asociatii de stele,
- roiuri de stele:
- roiuri difuze,
- roiuri globulare, (care pot contine sute de mii de stele).
- galaxii, (care pot contine sute de miliarde de stele).
* Dupa modul de stralucire:
- stele cu stralucire constanta,
- stele cu stralucire variabila, periodica sau neregulata, datorita pulsatiilor intrinseci sau exploziilor, (numite stele variabile).
Diagrama Hertzsprung-Russell
Diagrama Hertzsprung-Russell e folosita pentru determinarea tipului si varstei unei stele. Temperatura suprafetei stelei (calculata in functie de culoarea luminii pe care o emite) este comparata cu stralucirea ei si steaua e clasificata in functie de pozitia sa pe diagrama. Conform acestei diagrame, stelele sunt casificate in felul urmator: stralucitoare(mari), palide(mici), fierbinti(tinere) si reci(batrane).
Cum produc stelele energie
Dupa 1920 astronomii au descoperit ca reactia nucleara (energie eliberata de fuziunea nucleelor din atomi) este principala sursa de energie a stelelor. Aceasta se produce in regiunea centrala a stelei unde temperatura atinge milioane de grade Celsius; la o astfel de temperatura, electronii sunt expulzati din nucleele atomilor, formand plasma. (atomii isi pierd electronii si devin ioni), lovindu-se unii de altii si provocand reactii termonucleare.
În Soare, hidrogenul intra in fuziune pentru a forma heliu in lant proton-proton:
41H → 22H + 2e+ + 2nu;e (4.0 MeV + 1.0 MeV)
21H + 22H → 23He + 2γ (5.5 MeV)
23He → sup>4He + 21H (12.9 MeV)
rezulta mai departe:
41H → 4He + 2e+ + 2γ + 2νe (26.7 MeV)
Cum se nasc stelele
"Nasterea" unei stele are loc in decursul milioanelor de ani, pe parcursul mai multor etape: in interiorul unui nor molecular se formeaza globule, care cu timpul se transforma in protostele si apoi in stele.
Nor molecular
În spatiu exista imensi nori de gaze si pulbere: nebuloasele. Într-unii din ei materia este mai densa si mai concentrata: ea formeaza nori moleculari. Acestia sunt atat de mari, incat dureaza zeci de ani ca lumina sa-i traverseze. Masa totala a unei nebuloase poate fi de cateva sute de ori mai mare decat cea a Soarelui. Materia lor este foarte rece. Se numesc nori moleculari pentru ca gazul pe care il contin este prezent peste tot sub forma de molecule, (adica grupari de atomi). Fiecare nor molecular se afla intr-un echilibru fragil. Sub efectul unei perturbatii exterioare acest echilibru se poate rupe. În acest caz o parte din nor se prabuseste in sine sub propria sa greutate, iar materia sa incepe sa se contracte. Apoi norul se fragmenteaza in mici roiuri de materie.
Protostele
Partile rezultate din fragmentarea norului molecular se transforma treptat in globuri mai mari, intunecate, numite globule. O globula tipica este de marimea sistemului solar si are o masa de cel putin 200 de ori mai mare decat cea a Soarelui.
Aceasta este inca un obiect foarte rece si intunecat. Încetul cu incetul, el devine mai dens si mai cald, apoi se transforma intr-o protostea care incepe sa straluceasca. Materia protostelelor continua sa se contracte. Protostelele par infasurate intr-un "cocon" de gaze. Ele stralucesc, dar sclipirea lor este neregulata. Jeturi foarte rapide de gaze sunt emise in directia polilor. Cand temperatura in centru atinge 10 milioane de grade, se declanseaza reactiile nucleare: s-a nascut o stea. Timpul necesar ca o protostea sa devina stea depinde de masa acesteia: 30 de milioane de ani pentru o stea ca Soarele, dar pentru o stea de zece ori mai masiva nu e nevoie mai mult de 300.000 de ani.
Sfarsitul unei stele
Cand o stea si-a consumat in timp cea mai mare parte din combustibilul de hidrogen, miezul acesteia se contracta si devine mai cald. Hidrogen se gaseste inca din abundenta la marginea stelei, unde continua sa se transforme in heliu. Steaua se mareste, si culoarea acesteia tinde spre rosu. Steaua devine o giganta rosie. Diametrul sau poate ajunge de 10 pana la 100 ori mai mare decat cel al Soarelui nostru. În centru se declanseaza noi reactii nucleare: heliul prezent in mijlocul stelei se transforma in carbon. Atmosfera stelei este proiectata in spatiu, formand in jurul stelei o sfera de gaze in expansiune, o nebuloasa. Cand heliul din mijlocul stelei se transforma in carbon, steaua se contracta din nou, dar nu mai devine suficient de calda pentru a declansa noi reactii nucleare. Ea devine o pitica alba (o stea mica, de marime comparabila cu Pamantul; dar unde o cantitate de materie de marimea unui ou cantareste cateva tone). Aceasta stea se raceste, stralucirea ei scade incetul cu incetul, pana se stinge. Nu mai ramane din ea decat o "pitica neagra", prea rece ca sa mai straluceasca.
Stelele cele mai masive produc elemente chimice mai grele, cum ar fi fierul. Ele cresc si devin supragigante, cu o raza chiar si de mii de ori mai mare decat cea a Soarelui. Interiorul lor este format dintr-o succesiune de straturi din ce in ce mai putin calde si mai putin dense spre exterior, compuse din diferite gaze. Brusc, ele explodeaza si materia lor se imprastie in spatiu. Este un adevarat joc de artificii cosmic. În mod violent, steaua devine de 10 miliarde de ori mai luminoasa decat Soarele. Acest fenomen poarta numele de supernova. Dupa explozie, nu mai ramane din ea decat miezul. În functie de masa pe care o are, acesta devine fie o stea de neutroni, fie o asa-numita "gaura neagra".
Stelele neutronice
O supragiganta nu este distrusa complet de explozie. Aceasta isi dezveleste doar miezul, care este format din fier. Ea sufera o compresie fantastica si se reduce la inceput la dimensiunea unei mici sfere cu diametrul de aproximativ numai 20 de kilometri, cantarind pana la 500 de milioane de tone pe centimetru cub.
În ceea ce a mai ramas din stea, materia devine atat de comprimata, incat atomii sunt striviti, formand o stea neutronica. Stelele neutronice sunt atat de mici si atat de putin luminoase, incat pot trece neobservate. Cu toate acestea, astronomii au putut identifica cateva stele neutronice, fiindca acestea emit radiatii sub forma unor scurte impulsuri periodice. Astronomii le-au numit pulsari. Pulsarii sunt stele neutronice care se invartesc foarte repede in jurul propriilor lor axe, emitand un fascicul de unde radio sau alte radiatii.
Gaura neagra
Daca miezul unei stele care a explodat este suficient de greu, el se transforma intr-un obiect chiar si mai ciudat decat o stea de neutroni: o gaura neagra, cu un diametru de numai cativa kilometri, dar de o densitate aproape inimaginabila. Acest obiect are o asemenea forta de atractie, incat "inghite" tot ceea ce trece pe langa el, retinand chiar si propria sa lumina. Gaurile negre sunt deci invizibile, dar astronomii le pot totusi detecta din cauza perturbatiilor pe care le produc in jurul lor.
Stele cunoscute
Steaua Pistol -> Cea mai luminoasa (de 10 milioane de ori mai puternica ca Soarele)
Sirius A -> Cea mai luminoasa de pe cerul nocturn. De 24 de ori mai luminoasa ca Soarele. Cunoscuta si ca Steaua Cainelui.
Proxima Centauri -> Cea mai apropiata de noi (4,23 ani-lumina). Urmeaza Alpha Centauri A si B.
Betelgeuse -> Una dintre cele mai mari cunoscute (100 milioane km diametru)
VY Canis Majoris -> Cea mai mare stea cunoscuta,dar si una dintre cele mai luminoase situata in constelatia Canis Major (distanta fata de pamant: 5,000 ani-lumina).
Shurnarkabtishashutu -> Cel mai lung nume. În araba - "sub cornul sudic al taurului".
Hyades (300 stele) -> Cel mai apropiat roi de stele, cca. 150 ani-lumina. În constelatia Taurului.
PSR J1748-2446ad -> Pulsarul cu cea mai rapida rotatie (716 rot/sec).
sursa:ipedia.ro
0 comments: