מה זה כוכב ואיך זה עובד?

הכוכבים תמיד סיקרנו אנשים, כנראה מרגע שאב הקדמון הקדום שלנו יצא החוצה והביט למעלה אל שמי הלילה. אנחנו עדיין יוצאים בלילה, כשאנחנו יכולים, ומביטים למעלה, תוהים על אותם חפצים מצמצמים. מבחינה מדעית הם מהווים בסיס למדע האסטרונומיה שהוא חקר הכוכבים (והגלקסיות שלהם). כוכבים משחקים תפקידים בולטים בסרטי מדע בדיוני ותוכניות טלוויזיה ומשחקי וידאו כתפאורה לסיפורי הרפתקאות. אז, מהן נקודות האור המנצנצות האלה שנראות מסודרות בתבניות בשמי הלילה?

ישנם אלפי כוכבים הנראים לנו מכדור הארץ, במיוחד אם אנו מתבוננים באזור צפייה בשמים כהים באמת). עם זאת, בדרך החלב בלבד ישנם מאות מיליונים מהם, שלא כולם גלויים לאנשים בכדור הארץ. דרך המילקי אינה רק ביתם של כל הכוכבים הללו, היא מכילה "משתלות כוכבים" בהן בוקעות כוכבים שזה עתה נולדו בענני גז ואבק.

כל הכוכבים רחוקים מאוד, למעט השמש. השאר נמצאים מחוץ למערכת השמש שלנו. הקרוב ביותר אלינו נקרא פרוקסימה סנטאורי, והיא שוכבת 4.2 שנות אור משם.

רוב כוכבי הכוכבים שצפו במשך זמן מה מתחילים לשים לב שכוכבים מסוימים הם בהירים מאחרים. נראה שגם לרבים צבע קלוש. חלקם נראים כחולים, אחרים לבנים, ואחרים גוונים צהובים או אדמדמים. יש הרבה סוגים שונים של כוכבים בעולם.

אנו מתבאסים באור של כוכב - השמש. זה שונה מכוכבי הלכת, שהם קטנים מאוד בהשוואה לשמש, והם בדרך כלל עשויים סלע (כמו כדור הארץ ומאדים) או גזים מגניבים (כמו צדק ושבתאי). על ידי הבנת אופן עבודת השמש, אסטרונומים יכולים לקבל תובנה מעמיקה יותר כיצד פועלים כל הכוכבים. לעומת זאת, אם הם לומדים כוכבים רבים אחרים לאורך חייהם, ניתן להבין גם את עתידו של הכוכב שלנו.

כמו כל הכוכבים האחרים ביקום, השמש היא תחום ענק ומואר של גז חם וזוהר המוחזק יחד בכוח המשיכה שלו. הוא חי בגלקסיית שביל החלב, יחד עם כ -400 מיליארד כוכבים נוספים. כולם פועלים לפי אותו עיקרון בסיסי: הם ממזגים אטומים בליבות שלהם כדי ליצור חום ואור. כך עובד כוכב.

עבור השמש זה אומר שאטומי מימן נטרפים זה לזה תחת חום ולחץ גבוה. התוצאה היא אטום הליום. תהליך ההיתוך הזה משחרר חום ואור. תהליך זה מכונה "נוקלאוזינתזה מהממים", והוא המקור לרבים מהיסודות ביקום כבדים יותר ממימן והליום. אז מכוכבים כמו השמש יקום העתיד יקבל אלמנטים כמו פחמן, שהם יהפכו עם התבגרותו. אלמנטים "כבדים" מאוד, כמו זהב או ברזל, נוצרים בכוכבים מסיביים יותר כאשר הם מתים, או אפילו בהתנגשויות קטסטרופליות של כוכבי נויטרונים.

איך כוכב עושה את ה"נוקלאוזינתזה הכוכבית "הזו ולא מפוצץ את עצמו בתהליך? התשובה: שיווי משקל הידרוסטטי. המשמעות היא שכוח המסה של הכוכב (המושך את הגזים פנימה) מאוזן על ידי הלחץ החיצוני של החום והאור - קרינה לחץ - נוצר על ידי האיחוי הגרעיני המתרחש בליבה.

היתוך זה הוא תהליך טבעי וגוזל כמות אדירה של אנרגיה כדי ליזום מספיק תגובות היתוך כדי לאזן את כוח הכובד בכוכב. ליבת הכוכב צריכה להגיע לטמפרטורות העולות על 10 מיליון קלווין כדי להתחיל למזג מימן. למשל, לשמש שלנו יש טמפרטורת ליבה של בערך 15 מיליון קלווין.

כוכב הצורך מימן ליצירת הליום נקרא כוכב "רצף ראשי" כל הזמן שהוא אובייקט המתמזג מימן. כאשר הוא משתמש בכל הדלק שלו, הליבה מתכווצת מכיוון שלחץ הקרינה החיצוני כבר אינו מספיק כדי לאזן את כוח הכבידה. טמפרטורת הליבה עולה (מכיוון שהיא דוחסת) וזה נותן לו מספיק "oomph" כדי להתחיל להתמזג אטומי הליום מתחילים לפחמן. בשלב זה הכוכב הופך לענק אדום. מאוחר יותר, כשנגמר לו הדלק והאנרגיה, הכוכב מתכווץ בפני עצמו והופך לגמד לבן.

השלב הבא בהתפתחות הכוכב תלוי במסה שלו מכיוון שזה מכתיב איך זה ייגמר. כוכב בעל מסה נמוכה, כמו השמש שלנו, יש גורל אחר מכוכבים עם המונים גבוהים יותר. זה יתפוצץ מהשכבות החיצוניות שלו, יצירת ערפילית פלנטרית עם גמד לבן באמצע. אסטרונומים חקרו כוכבים רבים אחרים שעברו תהליך זה, מה שנותן להם תובנה רבה יותר כיצד השמש תסיים את חייה בעוד כמה מיליארד שנים מהיום.

עם זאת, כוכבים בעלי מסה גבוהה שונים שונים מהשמש במובנים רבים. הם חיים חיים קצרים ומשאירים אחריהם שרידים מדהימים. כאשר הם יתפוצצו כסופרנובות, הם מפוצצים את האלמנטים שלהם לחלל. הדוגמה הטובה ביותר לסופרנובה היא ערפילית הסרטן שב מזל שור. גרעין הכוכב המקורי נותר מאחור כששאר החומר שלו פוצץ לחלל. בסופו של דבר הליבה יכולה לדחוס ולהפוך לכוכב נויטרונים או לחור שחור.

כוכבים קיימים במיליארדי גלקסיות ברחבי היקום. הם חלק חשוב מהתפתחות הקוסמוס. הם היו החפצים הראשונים שנוצרו לפני למעלה מ 13 מיליארד שנה, והם היו הגלקסיות הקדומות ביותר. כשמתו, הם שינו את הקוסמוס המוקדם. הסיבה לכך היא שכל אותם אלמנטים שהם יוצרים בליבותיהם חוזרים לחלל כאשר כוכבים מתים. בנוסף, אלמנטים אלה משתלבים בסופו של דבר ליצירת כוכבים, כוכבי לכת ואפילו חיים חדשים! זו הסיבה שאסטרונומים אומרים לעתים קרובות שאנחנו עשויים מ"חומר כוכב ".

נערך על ידי קרולין קולינס פיטרסן.