Čo je hviezda a ako to funguje?

Hviezdy vždy lákali ľudí, pravdepodobne od chvíle, keď náš najstarší predchodca vyšiel von a pozrel na nočnú oblohu. Stále chodíme v noci, keď môžeme, a pozeráme sa hore, premýšľajúc o týchto mrzúcich objektoch. Vedecky sú základom vedy o astronómii, ktorá je štúdiom hviezd (a ich galaxií). Hviezdy hrajú významnú úlohu vo filmoch sci-fi, televíznych programoch a videohrách ako pozadie pre dobrodružné príbehy. Aké sú tieto žiarivé body svetla, ktoré sa zdajú byť usporiadané do vzorov po nočnej oblohe?

Zo Zeme sú pre nás viditeľné tisíce hviezd, najmä ak pozorujeme v skutočne temnej zóne pozorovania oblohy. Avšak iba v Mliečnej ceste sú ich stovky miliónov, nie všetky viditeľné pre ľudí na Zemi. Mliečna dráha nie je len domovom všetkých týchto hviezd, ale obsahuje aj „hviezdne škôlky“, v ktorých sa novonarodené hviezdy vyliahnu v oblakoch plynu a prachu.

Všetky hviezdy sú veľmi, veľmi ďaleko, s výnimkou Slnka. Zvyšok je mimo našej slnečnej sústavy. Najbližší z nás sa nazýva Proxima Centauria leží 4.2 svetelné roky preč.

Väčšina hviezdnych fanúšikov, ktorí už chvíľu pozorovali, si všimla, že niektoré hviezdy sú jasnejšie ako iné. Zdá sa, že veľa má aj slabú farbu. Niektoré vyzerajú modro, iné biele a ešte iné slabé žlté alebo načervenalé odtiene. Je ich veľa rôzne typy hviezd vo vesmíre.

Vyhrievame sa vo svetle hviezdy - Slnka. Je to odlišné od planét, ktoré sú v porovnaní so Slnkom veľmi malé a zvyčajne sú vyrobené z horniny (napríklad Zem a Mars) alebo chladných plynov (ako Jupiter a Saturn). Pochopením toho, ako Slnko funguje, môžu astronómovia získať hlbší pohľad na to, ako fungujú všetky hviezdy. Naopak, ak počas svojho života študujú mnoho ďalších hviezd, je možné zistiť aj budúcnosť našej vlastnej hviezdy.

Rovnako ako všetky ostatné hviezdy vo vesmíre, aj Slnko je obrovská, jasná sféra horúceho, žiariaceho plynu držaného pohromade svojou vlastnou gravitáciou. Žije v galaxii Mliečná dráha spolu s približne 400 miliardami ďalších hviezd. Všetci pracujú na rovnakom základnom princípe: fúzujú atómy vo svojich jadrách, aby vytvárali teplo a svetlo. Takto funguje hviezda.

Pre Slnko to znamená, že atómy vodíka sú narazené spolu pod vysokým teplom a tlakom. Výsledkom je atóm hélia. Tento proces fúzie uvoľňuje teplo a svetlo. Tento proces sa nazýva „hviezdna nukleosyntéza“ a je zdrojom mnohých prvkov vo vesmíre ťažších ako vodík a hélium. Takže z hviezd, ako je Slnko, budúci vesmír získa také prvky ako uhlík, ktoré vytvorí, keď bude starnúť. Veľmi „ťažké“ prvky, ako je zlato alebo železo, sa vyrábajú v hmotnejších hviezdach, keď zomrú, alebo dokonca v katastrofických zrážkach neutrónových hviezd.

Ako hviezda robí túto „hviezdnu nukleosyntézu“ a v tomto procese sa nerozpadne? Odpoveď: hydrostatická rovnováha. To znamená, že gravitácia hmoty hviezdy (ktorá vtláča plyny dovnútra) je vyvážená vonkajším tlakom tepla a svetla - žiarenie tlak - spôsobený jadrovou fúziou prebiehajúcou v jadre.

Táto fúzia je prirodzený proces a vyžaduje si obrovské množstvo energie, aby vyvolala dostatok fúznych reakcií na vyváženie gravitačnej sily v hviezdu. Jadro hviezdy musí dosiahnuť teploty vyššie ako asi 10 miliónov Kelvinov, aby sa začalo spájať vodík. Napríklad naše Slnko má teplotu jadra okolo 15 miliónov Kelvinov.

Hviezda, ktorá konzumuje vodík za vzniku hélia, sa po celú dobu nazýva „hlavnou sekvenciou“ hviezdy, je to objekt, ktorý spája vodík. Pri spotrebovaní všetkého paliva sa jadro zmenšuje, pretože vonkajší tlak žiarenia už nestačí na vyrovnanie gravitačnej sily. Teplota jadra stúpa (pretože je komprimovaná) a to jej dáva dostatok „oomph“ na to, aby sa začalo spájať atómy hélia začínajúce na uhlík. V tom okamihu sa z hviezdy stane červený obr. Neskôr, keď dôjde palivo a energia, hviezda sa stiahne a stane sa bielym trpaslíkom.

Ďalšia fáza vývoja hviezdy závisí od jej hmotnosti, pretože to vyžaduje ako to skončí. Hviezda s nízkou hmotnosťou, ako je naše Slnko, má iný osud od hviezd s vyššou hmotnosťou. Odfúkne jej vonkajšie vrstvy, vytvorenie planetárnej hmloviny s bielym trpaslíkom uprostred. Astronómovia študovali mnoho ďalších hviezd, ktoré prešli týmto procesom, čo im dáva lepší prehľad o tom, ako Slnko ukončí svoj život o niekoľko miliárd rokov.

Hviezdy vysokej hmotnosti sa však od Slnka v mnohých ohľadoch líšia. Žijú krátke životy a zanechávajú nádherné zvyšky. Keď explodujú ako supernovy, odpália svoje prvky do vesmíru. Najlepším príkladom supernovy je Krabia hmlovina v Tauruse. Jadro pôvodnej hviezdy je pozadu, pretože zvyšok jej materiálu je vystrelený do vesmíru. Nakoniec by sa jadro mohlo stlačiť, aby sa stalo neutrónovou hviezdou alebo čiernou dierou.

Hviezdy existujú v miliardách galaxií v celom vesmíre. Sú dôležitou súčasťou vývoja vesmíru. Boli prvými predmetmi, ktoré sa vytvorili pred viac ako 13 miliardami rokov a zahŕňali najskoršie galaxie. Keď zomreli, premenili skorý vesmír. Je to preto, že všetky tie prvky, ktoré tvoria vo svojich jadrách, sa po smrti hviezd vrátia do vesmíru. A tieto prvky sa nakoniec kombinujú a vytvárajú nové hviezdy, planéty a dokonca aj život! Preto astronómovia často hovoria, že sme vyrobení z „hviezdnych vecí“.

Upravil Carolyn Collins Petersen.