"השמש תשאיר יהלום בגודל כדור הארץ". האסטרונום מיכאיל ליסקוב - על התפתחות הכוכבים

ישנם מיתוסים רבים שאסטרונומים נתקלים בהם לעתים קרובות. לדוגמה, רבים בטוחים שיופיטר יכול יום אחד להפוך לכוכב. וכל כוכב יתפוצץ בסוף ימיו.

הפיזיקאי והאסטרונום מיכאיל ליסאקוב סיפר בפורום "מדענים נגד מיתוסים", איזה מסלול חיים עובר כל כוכב. הוא גם הבהיר מה יקרה לשמש שלנו בסוף האבולוציה, והסביר מדוע זהב הוא מתכת קוסמית. הפורום הזה מתארח על ידיANTROPOGENESIS.RU"- פרסמו סרטון אצלם ערוץ יוטיוב. ולייףהאקר סיכם את ההרצאה.

איזה גוף שמימי יכול להיחשב לכוכב

יש ניסוח קליל: כוכב הוא עצם שממנו אנו רואים קרניים.

למעשה, זו לא ממש בדיחה. אם נתבונן בתצלומים של החלל שצולמו בטלסקופים, נראה עננים מעורפלים ונקודות בהירות. כתמי ערפל קטנים הם גלקסיות. נקודות זוהרות עם מספר קרניים הן כוכבים.

המערכת האופטית של טלסקופ מודרני מעוצבת באופן שכאשר האור נשבר בצילום, קרניים למעשה מופיעות בכוכבים. אבל במפות שמיים עתיקות, כשלא היו טלסקופים כאלה, אנשים תיארו כוכבים באותו אופן.

כדי להבין מה הסוד, מדענים ערכו מחקר קטן. הם זרחו לתוך עיניהם של אנשים עם מקור קטן אך בהיר, וצילמו רִשׁתִית. התברר שכל הנבדקים על הרשתית הפיקו תמונות דומות מאוד. כלומר, מרכז ברור וענן של קווים דקים המצטלבים בנקודה זו. אז נכון: כוכבים הם גרמי שמים בהירים שיש להם קרניים.

ועכשיו ברצינות. להבין איך כוכב שונה מחלל אחר חפציםבואו נסתכל על המרכז שלו. יש ליבה שבה מתרחשת תגובה תרמו-גרעינית ללא הרף. כתוצאה מכך, אלמנטים קלים הופכים לכבדים יותר ואנרגיה משתחררת עקב מעבר זה. הוא מועבר לשכבות החיצוניות של הכוכב. למשל, על ידי ערבוב של מסות גדולות של חומר. התהליך הזה נראה כך רְתִיחָה מים בסיר. כך אנו רואים את פני השמש שלנו.

תגובה תרמו-גרעינית מתמשכת היא המאפיין העיקרי של כוכב.

עבור היתוך כזה, יש צורך להביא חלקיקים טעונים חיובית, פרוטונים, קרוב מאוד זה לזה. כדי לתמוך בתהליך זה, יש צורך בטמפרטורה ולחץ גבוהים מאוד. וכתוצאה מהתגובה מתקבל אטום הליום אחד משני אטומי מימן או ארבעה פרוטונים.

אבל ידוע שארבעה פרוטונים שוקלים יותר מהאטום הזה. אז אתה צריך להבין לאן הולך ההבדל.

אם שלושה אטומי הליום מתנגשים, אז אטום פחמן נוצר כתוצאה מהיתוך תרמו-גרעיני. אבל זה דורש טמפרטורה גבוהה עוד יותר. עם זאת, התהליך לא עוצר גם בפחמן. ואז מתחיל להסנתז חמצן, ואז מגנזיום. וכן הלאה עד לברזל. הסינתזה של יסודות כבדים יותר בליבת כוכב אינה נתמכת עוד באופן ספונטני. הוא זקוק לאנרגיה נוספת מבחוץ.

יש מיתוס שיופיטר גם היה צריך להפוך לכוכב, כמו שמש, אבל קרה משהו השתבש. זהו מיתוס, כי המסה של כוכב הלכת הזה אינה מספיקה כדי לתמוך בתגובה תרמו-גרעינית מתמדת. הטמפרטורה והלחץ לא יהיו גבוהים מספיק. לכן, צדק יכול להפוך לכוכב רק בתנאי אחד: הוא יגדיל את המסה שלו בערך פי 15. אבל זה בלתי אפשרי.

איך הכוכבים?

אם אתה מסתכל על שמי הלילה ביום בהיר, אתה יכול לראות סוגים שונים של כוכבים:

• בהיר או עמום. פעם חשבו שהפחות גלויים כוכבים הם רק רחוקים מאיתנו. אבל אז אסטרונומים למדו למדוד מרחקים לאובייקטים בחלל. והם גילו שבהירות המאורות אינה תלויה במרחק שלהם, אלא בכוחם. עבור כוכבים מסוימים, הפרמטר הזה אכן גדול יותר מאשר עבור אחרים.
• רב צבעים - כחול, צהוב, אדמדם, לבן. גם גוונים שונים של כוכבים אינם אשליה. לכל אחד מהם יש טמפרטורת קרינה משלו.

מדענים בנו גרף שבו הציר האופקי הוא הטמפרטורה של הכוכב, או צבעו. הציר האנכי הוא בהירות, רוויה של אור. לאחר מכן נשים את כל הכוכבים הידועים על הגרף הזה. והם ראו שרובם ממוקמים באלכסון - מהענקים הכחולים החזקים והחמים ביותר ועד לגמדים אדומים קטנים. אלכסון זה נקרא הרצף הראשי.

כוכבים מסיביים ובהירים וחמים יותר ממוקמים בחלק הכחול של הספקטרום. יש מעט מאוד מהם, והם חיים זמן קצר יחסית. אבל באזור השמאלי, האדום של הספקטרום, אנו רואים הרבה יותר כוכבים. המסה שלהם קטנה בהרבה, הם קרים יותר ומבריקים בצורה חלשה. אבל אורך החיים שלהם ארוך בהרבה מזה של הענקים הכחולים. השמש קרובה יותר לאמצע - באזור הצהוב של הספקטרום.

אבל יש עוד כמה אזורים בתרשים. קחו בחשבון את אלה שמעל לרצף הראשי. מגיעים לשם כוכבים, שבהם, בתהליך של היתוך תרמו-גרעיני, כל המימן הסתיים, כלומר נשרף. מסתבר שהוא מעין "בית אבות" לכוכבים - מקום בו נופלים המאורות בשקיעה של חייהם. תגובת ההיתוך עדיין מתרחשת בהם ואלמנטים קלים יותר ממשיכים להפוך לכבדים.

אבל יש עוד אזור די בולט של צבירי כוכבים - מתחת לרצף הראשי. אסטרונומים קוראים לזה "בית הקברות".

איך מתרחשת אבולוציה של כוכבים?

עכשיו בואו נדבר בפירוט רב יותר על אילו אירועים מתרחשים בחיי כוכבים ארוכים.

אסטרונומים קוראים לכל השינויים במצב הכוכבים אבולוציה של כוכבים. אין לה כמעט שום דבר במשותף אבולוציה ביולוגית. צירוף המקרים היחיד הוא ששני התהליכים נמשכים במשך מיליוני ומיליארדי שנים.

אבולוציה של כוכבים היא מחזור חיים שלם של כל אור. במהלך תקופה זו, הכוכב משתנה ללא הכר. אבל איזה סוג של שינויים מחכים לה תלוי במסה. אפשר לחלק על תנאי אובייקטי חלל לשלוש קבוצות.

1. כוכבים בעלי מסה נמוכה

לדוגמה, פרוקסימה קנטאורי. הם נולדים בענן אבק גז והופכים לגמדים אדומים. ואז הם חיים הרבה מאוד זמן במצב ללא שינוי, עד שנגמר להם המימן. גורל כזה מחכה לכוכב אם מסתו קטנה בערך פי 10 מהשמש.

2. כוכבים דומים בגודלם לשמש

אלו חפצים כבדים ומעניינים יותר. המסה שלהם מספיקה לשלב הבא, סינתזה של פחמן מהליום, להתחיל בליבה לאחר שרפת המימן. כתוצאה מכך, הם מתנפחים לגודל של ענק אדום. לדוגמה, השמש, כתוצאה מתהליך זה, תגדל כך שהיא תבלע את מרקורי ונוגה. ואז הוא יגדל כמעט עד למסלול כדור הארץ. זה יקרה בעוד כחמישה מיליארד שנים. זה יהיה נהדר אם אנשים ימצאו דרך עד אז. להתרחק מהאור שלנו.

ואז כוכב כזה משיל קליפה, שהופכת לערפילית פלנטרית. במרכז נותרה נקודה זוהרת - הגרעין לשעבר. והמאור עובר על תנאי לבית הקברות.

3. כוכבים מסיביים

המסה שלהם גדולה יותר מפי 10 מהשמש. הם חיים מהר, ובסוף הופכים לכל אחד מהם חור שחוראו לתוך כוכב נויטרונים. נדבר בפירוט רב יותר על האופן שבו מתרחשת האבולוציה של מאורות ענק.

כיצד מופיעים כוכבי נויטרונים וחורים שחורים?

בכוכבים כבדים מאוד, הטמפרטורה והלחץ מאפשרים לתגובה התרמו-גרעינית להמשיך עד לשלב היווצרות הברזל. לכן, במבנה שלהם, גרעיני הענקים דומים לבצל. ממש במרכז יש להם ברזל, ואז שכבה של סיליקון, חמצן, ניאון וכו'.

כאשר כל החומר הופך לברזל, מנוע ההיתוך כבוי. זה כבר לא משתלם לו מבחינה אנרגטית לעבוד הלאה. לכן, קרינת הכוכב נפסקת. אבל כוח משיכה שְׂרִידִים.

ואז כוח הכבידה מאלץ את כל השכבות החיצוניות להתמוטט ולעוף לכיוון המרכז.

ואז הכוכב מתפוצץ כמו סופרנובה. אבל יש כאן שתי אפשרויות:

1. כוחות קוונטיים יעצרו את תהליך הקריסה. צפיפות החומר הכוכבי שנותר לאחר הפיצוץ תהפוך כה גבוהה עד שהאלקטרונים יידחקו לתוך הפרוטונים וכתוצאה מכך יווצרו חלקיקים ניטרליים - נויטרונים. בשל השפעות קוונטיות, נויטרונים לא יאפשרו לכוח הכבידה להמשיך בתהליך הדחיסה. כתוצאה מכך נוצר כוכב נויטרונים - עצם בעל צפיפות חומר גבוהה במיוחד.
2. כוח הכבידה חזק יותר מכוחות קוונטיים. ואז תהליך הקריסה ממשיך עד שהאובייקט הופך לחור שחור.

יש מיתוס שחורים שחורים יספגו בהדרגה את כל החומר עוֹלָם. אבל זה לא.

קורה שכוכבים נולדים וחיים בזוגות. תארו לעצמכם שאחד הפך לחור שחור, והשני הפך לענק אדום. ואז הראשון ימשוך לאט את החומר מהשני. דיסק של חלקיקים חמים נוצרת סביב חור שחור. אם יש יותר מדי חלקיקים כאלה, נצפה בתהליך הפוך.

מאיפה הגיע זהב ומתכות כבדות אחרות ביקום?

גילינו שברזל ויסודות קלים יותר מסונתזים בתהליך של תגובה תרמו-גרעינית בתוך כוכב. בואו נראה איך נוצרים אלמנטים כבדים יותר מברזל.

זה דורש נויטרונים נוספים, ובכמויות גדולות. בתנאים מסוימים, ניתן "לדחוף" אותם לגרעין של אטום של יסוד קל יותר. כתוצאה מכך, נויטרונים יכולים לאבד אלקטרונים בתהליך של ריקבון בטא. אז החלקיקים הנייטרליים יהפכו לפרוטונים והמטען של האטום יגדל. זה אומר שתהיה עלייה במספר הסידורי - האלמנט יהפוך לכבד יותר.

נשאלת השאלה: היכן ניתן להשיג כל כך הרבה נויטרונים חופשיים. בעבר, האמינו שמספר עצום מהם מופיע לאחר פיצוצי סופרנובה. אבל בשנת 2017, מדענים הצליחו לצפות בתהליך נוסף - מיזוג של שני כוכבי נויטרונים. התוצאה היא חפץ אחד והרבה פסולת. כתוצאה מכך, נוצר "צונאמי" מהשברים הללו, המורכב מניוטרונים טהורים. הצפיפות של זרימה כזו היא די גדולה - היא דומה לצפיפות מים.

הרבה נויטרונים "נדחקים" לכל אטום שנפגש בנתיב הזרם הזה. ואז הם מתפרקים לפרוטונים ולאלקטרונים, וכתוצאה מכך מתקבלים יסודות כבדים יותר. לדוגמה, זהב.

כיום, מדענים יודעים שרוב המתכות הכבדות ביקום שלנו נוצרו בצורה זו.