AZ UNIVERZUM REJTÉLYEI – A csillagok élete

Sokan hallottak már azokról a fogalmakról, hogy vörös óriás vagy fehér törpe, neutroncsillag, fekete lyuk. Mégis úgy vettem észre, hogy kevesen tudják pontosan, milyen is a csillagok életútja. Ezért most erről írok egy cikket.

A csillagok élete egyetlen dologtól függ, a méretüktől. Ez első hallásra meglepő lehet, de mégis így van. A különböző méretű csillagok más-más életutat futnak be. Ennél már csak az meglepőbb az átlagember számára, hogy a nagyobb csillagok rövidebb ideig élnek. Egészen pontosan tömegüknek köbével fordítottan arányosan. Mit jelent ez a gyakorlatban? A mi Napunk élete 10 milliárd évet ölel fel. Tehát egy 10 Naptömegű óriáscsillag csupán körülbelül 10 millió évet él, és egy egytized Naptömegű vörös törpe a fenti képlet szerint elméletileg 10 billió évig él. Valójában azt mondhatjuk el, hogy a Napunknál nagyobb tömegű csillagok néhány tíz, néhány száz millió évet élnek, míg a kisebb vörös törpecsillagok akár 50 milliárd évet is élhetnek. Ez meghaladja a világegyetem jelenlegi életkorát.

 

 

Apropó, mielőtt tovább mennénk tisztáznunk kell, hogy milyen típusú csillagok vannak – már ami a méretet illeti – hiszen megállapodtunk abban, hogy a méret, azon belül is a tömeg számít. E szerint vannak a vörös törpecsillagok, melyek a Napnál kisebb tömegűek, de minimum egytized Naptömegűek. Ennél kisebb csillag már nem igen létezik, ugyanis túl kicsi ahhoz, hogy belsejében magfúzió folyjon. A Napnál nagyobb tömegű csillagok az órások, ezek kéken ragyognak és általában 8-10 Naptömegűek, de akadnak jóval nagyobb szuperóriás csillagok is egészen 100-150 Naptömegig. Ez a csillagok tömegének elméleti felső határa. Ennél nagyobb tömegű csillag nem létezhet, mert instabil.

Mielőtt valaki morgolódni kezd, hogy vannak vörös óriások, meg vörös szuperóriások is gyorsan ismerkedjünk meg a HR-diagrammal. A Hertzsprung –Russel diagram a csillagokat fényességük és felületi hőmérsékletük alapján színképosztályokba sorolja. Ezek vannak feltüntetve a tengelyeken. O-ról M –ig. Az O a forró kék csillagok, az M a hideg vörös csillagoknak felel meg. A mi Napunk egy közepesen forró sárga G osztályú csillag. A diagram közepén van egy S alak ez az úgy nevetett fősorozat. Az itt elhelyezkedő csillagok közös jellemzője, hogy életüknek azon szakaszában vannak, mint a mi Napunk. A Diagram felső részén vannak a vörös óriások és szuperórások. Ezek haldokló csillagok. A diagram bal alsó részében pedig a halott csillagok vannak, ezek egyik fajtája a fehér törpe.

 

A Hertzsprung –Russel diagram

 

Nézzünk néhány példát. A hozzánk legközelebbi csillag a Proxima Centauri például egy egytized Naptömegű vörös törpe. A Szíriusz A a Nagy Kutya csillagképben egy kék óriás több mint kétszeres Naptömegű. Az Alfa Centauri A és B napszerű csillagok. Ellenben az Antares a Skorpióban vagy a Betelgeuse az Orionban vörös szuperóriások.

Most pedig kövessük végig részletesen a csillagok életútját a születéstől a halálukig. Azzal, ami minden csillagnál azonos, a születés. A csillagok hatalmas csillagközi por és gázfelhőkben születnek, azok gravitáció általi összesűrűsödésével. Ilyen por-és gázfelhők, pl. az Orion köd, Sas-köd. A por-és gázfelhő összeomlását általában valamilyen külső hatás pl. egy közeli szupernóva robbanás indítja el. Egyébként ezek a ködök nyugodtak és hidegek. Ilyen a Lófej köd is. A sűrűsödő por és gázban úgynevezett globulák keletkeznek, melyek a csillagok előfutárai. Ezek addig zsugorodnak és sűrűsödnek, míg belsejükben a nyomás és a hőmérséklet elegendő lesz ahhoz, hogy beinduljon a magfúzió. Megszületik a csillag. A belsejében néhány 10 millió Celsius fokon hidrogén alakul héliummá. Ez a csillagok energiatermelésének alapja. Az összes fősorozati csillagban ez a reakció zajlik. Amíg a csillag a fősorozaton van, addig belsejében kifelé ható sugárnyomás és a befelé ható gravitáció egyensúlyban van.

 

A Lófej-köd

 

A vörös törpék több tíz milliárd évet töltenek a fősorozaton. Életük végén amikor magjukban már minden hidrogén héliummá alakult, akkor leáll a fúzió és szép lassan elkezdenek kihűlni. Nem lesz belőlük vörös óriás, mert ahhoz túl kicsik, hogy újabb magreakciók induljanak be.

A Naphoz hasonló csillagok magjában azonban életük végén újabb magreakciók indulnak be. Amikor a csillag magjában az összes hidrogén héliummá alakult a sugárnyomás gyengül, a gravitáció összébb húzza a magot. Megnő a nyomás és a hőmérséklet, ezért a hélium elkezd szénné alakulni. Közben a külső rétegek kitágulnak és lehűlnek. Ekkor vörös óriás lesz belőle. A vörös óriás állapot végén a csillag pulzálni kezd, ledobja külső gázburkát, melyből planetáris köd keletkezik, a csillag szénből álló magja pedig fehér törpévé alakul. A fehér törpében már nem zajlik fúzió, a halott csillag forró magja, mely Föld méretű. Benne degenerált anyag van, ezért igen sűrű.

A Napnál nagyobb csillagok életük végén vörös szuperóriássá alakulnak. Magjukban a szén újabb elemekké alakul egészen a vasig. Közben gömbhéjak alakulnak ki benne, melyekben különböző magreakciók zajlanak. Amikor a csillag magjában minden vassá alakult, leáll a fúzió, mert a vasnál nehezebb elemek már nem termelnék az energiát, hanem fogyasztanák. Megkezdődik a csillag halála. A mag a sugárnyomás hijján a gravitáció hatására összeomlik. Ha a mag tömege meghaladja az 1,44 Naptömeget akkor neutroncsillag jön belőle létre, miközben a csillag szupernóva robbanással elpusztul.

 

Szupernóva robbanás

 

A csillag vasmagja összeroskad, létrejön a neutroncsillag. A külső héjak visszapattannak erről a sűrű magról, és táguló forró gáz héj jön létre. A szupernóva robbanás iszonyatos körülményei között jönnek létre a vasnál nehezebb elemek, melyek a világűrbe szóródnak, így termékenyítve meg a csillagközi por és gázfelhőket nehezebb elemekkel. A neutroncsillag igen sűrű. Mérete jellemzően 15-20 km körül van. Szerkezete szerint egy kéregből áll, mely alatt tiszta neutronokból álló anyag van. Ugyanis a nagy gravitáció a protonokba préseli az elektronokat, így jönnek létre a neutronok. A folyamat itt megáll. A neutroncsillagok foroghatnak is, ezeket pulzároknak nevezzük, erős elektromágneses nyalábokat bocsátanak ki.

 

 

Azok a csillagok, melyeknek a magja 3 Naptömegnél is nehezebb az fekete lyukká alakul. A gravitációs összeomlás olyan erős, hogy az anyag képtelen ellenállni és minden a szingularitásba zuhan. A fekete lyukakról korábban már olvashattatok tőlem egy összefoglaló cikket, ezt itt nem is tárgyalnám tovább.


Garzó László cikke

Ha tetszett a cikk, kérlek oszd meg másokkal is: