Oko do vesmíru

Vesmír je nekonečný a je v něm nekonečně mnoho zajímavých věcí...

Vývoj a stadia

Životní osud každé hvězdy je přísně spjat s její hmotností a není možné, aby se z málo hmotné hvězdy stala černá díra, či naopak z velice hmotné hvězdy stal bílý trpaslík.

      Prvotní reakce, které propuknou ve vznikající hvězdě, jsou založeny na přeměně vodíku, jenž slouží jako palivo pro hvězdu, na nový prvek a to hélium. Při této reakce vznikají i další formy produktů. Jsou to hlavně energie a neutrina. Tyto produkty provázejí hvězdu po většinu jejího života a budou se podílet i na jejím zániku. Je důležité si uvědomit, že ve hvězdě na sebe působí několik protisil, jenž se snaží na jedné straně hvězdu rozervat a na druhé ji vměstnat do jediného bodu. Sílá, která se snaží v těsnat všechnu hmotu do jediného bodu je gravitační síla a síla působící proti gravitaci je tlak plynu, jenž není závislý na teplotě, hustotě a chemickém složení hvězdného materiálu. Jestliže některá tato síla ochabne dostane větší prostor ta druhá a dojde například ke smršťování, které může být trvalé, či pouze dočasné. A to právě v konečné fázi hvězd dává několik možností, jak může hvězda skončit svojí pouť po vesmíru. (... pokračování v rubrice Zánik hvězd)

Popis k HR Diagramu na obrázku:

  • 1-2 protohvězda, smršťování volným pádem, zvyšování teploty
  • 2 rovnováha gravitace a tlaku látky
  • 2-3 pomalé smršťování při rovnováze
  • 3 zapálení TJ reakcí, „pobyt“ na hlavní posloupnosti
  • 3-4 dohoření H v jádře
  • 4-5 smršťování jádra, zvyšování teploty
  • 5 zapálení H ve slupce kolem jádra
  • 5-6 hoření H ve slupce, zvyšování hmotnosti He jádra
  • 6 zapáleni He v jádře, červený, žlutý oranžový obr
  • 6-7 rozpínání a chladnutí obalu -> únik hmoty
  • 7 dohoření He v jádře, smršťování jádra, zapálení He v obálce, ... atd. až po skupinu železa
  • 8 -> stadia pulsací, gravitační smršťování.

Začátkem tohoto století se dva astronomové (nezávisle na sobě) pokusili vytvořit řád rozmanitosti typu hvězd. Ejnar Hertzsprung (z Holandska) a Henry Norris Russel (z USA) vypracovali Hertzsprung-Russelův diagram (zkráceně HR diagram), který zobrazuje závislost povrchové teploty na její jasnosti s ohledem na vzdálenost od nás. Většina hvězd včetně Slunce se soustřeďuje do pásu táhnoucího se zleva doprava celým diagramem a nazývá se hlavní posloupnost. Tyto hvězdy se často nazývají trpasličí, přestože některé jsou 20krát větší a 20 000krát jasnější než Slunce. Na diagramu je na vodorovné ose uvedena povrchová teplota v kelvinech (roste zprava doleva) a na svislé ose je zářivost hvězdy(množství energie vyzářené hvězdou za jednotku času).
V tomto diagramu vystupují tyto typy hvězd: červení trpaslíci, bílí trpaslíci (white dwarfs), červení obři (giants) a veleobři (supergiants). Červení trpaslíci - nacházejí se v chladné a slabě zářící oblasti konce hlavní posloupnosti. Jsou nejobvyklejším typem hvězd a jsou menší než je naše Slunce. Mají životnost až desítky miliard let.

Jsou útvary, které stojí právě na počátku života "dospělé" hvězdy. Jak ale taková protohvězda vypadá? To je poměrně složitá otázka, protože v dnešní době není žádná takováto protohvězda známá, ale lze usuzovat, že by měla mít v průměru něco kolem deseti miliard kilometrů a teplota ve středu by byla několik stovek kelvinů. Aby vznikla z protohvězdy hvězda musí se zárodku podařit vyzářit zbytečné záření, jenž zabraňuje dalšímu smršťování a obalování se hmotou. Když se podaří vznikající hvězdě toto záření vydat, dojde k poměrně rychlému (na astronomické poměry) smrštění hvězdy, jenž trvá okolo stovek tisíc let. Během této doby se hvězda smrští do konečné podoby a naplno se v ní rozběhne termonukleární reakce, jenž má za následek vznik světla a tepla.
Hvězdy stráví na hlavní posloupnosti (HP) asi 85 % svého života. V tomto stádiu je pro ně charakteristické:
- energie je čerpána z termonukleární fúze
- poloha hvězdy na HP je téměř neměnná, závisí na hmotnosti a složení hvězdy
- horizontální změna polohy je možná pouze u těsných dvojhvězd,vertikální změna polohy je v průběhu vývoje běžná.

(Na obrázku vidíte: Změna polohy hvězdy na hlavní posloupnosti - U hvězdy (1), tedy hvězdy na hlavní posloupnosti nulového věku, dochází v průběhu vývoje k posunu doprava nahoru (2). Hvězda zvyšuje svůj zářivý výkon. Příčinou tohoto jevu je změna chemického složení ve hvězdě:

Hvězda na počátku spaluje v jádře H na He. Jádro se plní héliem až je jádro celé z hélia a vodíkové hoření probíhá ve vrstvě okolo jádra, zásoby vodíku se sníží. Produkce energie se zvyšuje. V oblasti hélia roste molární hmotnost a tím dochází k poklesu tlaku a růstu teploty. S klesajícím tlakem se zvyšuje přísun hmoty z okolí (H).

Hvězda na počátku spaluje v jádře H na He. Jádro se plní héliem až je jádro celé z hélia a vodíkové hoření probíhá ve vrstvě okolo jádra, zásoby vodíku se sníží. Produkce energie se zvyšuje. V oblasti hélia roste molární hmotnost a tím dochází k poklesu tlaku a růstu teploty. S klesajícím tlakem se zvyšuje přísun hmoty z okolí (H). (obrázek pod článkem č.1)

V héliovém jádře se zapálí 3 α cyklus (He → C). Dochází k mohutnému zvětšení obálky a z hvězdy se stává obr.
Struktura hvězdy: (obr. 2)

(Obr. 3) Tato "cibulová struktura" nekončí u uhlíku a kyslíku v jádře, ale dále pokračuje. Zastaví se až u železa.

Posledni komentare
08.02.2007 00:38:39: Tak tohle je krásná stránka...všechno přehledné a ne jen zkopírované od někud z netu.Opravdu vás obd...
Když hvězda hlavní posloupnosti s hmotností větší než 0,4 hmotnosti Slunce spotřebuje všechen vodík v centrální oblasti s dostatečně vysokou teplotou k jeho spalování, přestane taková hvězda s produkcí energie. V této chvíli ale hvězda spálila jenom přibližně 10% svých vodíkových zásob. Ve hvězdě vzniklo héliové jádro, které je obklopeno rozsáhlým vodíkovým obalem. Do dalšího stupně vývoje se pak opět zamotává starý známý člen - gravitace. Začne docházet k tomu, že tíže horních vrstev hvězdy přestala být vyvažována unikajícím zářením od středu hvězdy ( kde umlkly termonukleární reakce) a hvězda se tak začne opět smršťovat. Kontrakcí začne přeměňovat gravitační energii na tepelnou a zvyšovat teplotu v okolí centrálního héliového jádra.

V určitém okamžiku dosáhne teplota v okolí jádra kritické hodnoty a dojde zde k znovuzapálení termonukleární reakce v okolních vrstvách vodíku. Nejdříve nízkoenergetická přeměna vodíku na hélium začne růst natolik, že tlak záření převládne nad gravitačním hroucením horních vodíkových vrstev, které začnou být silou unikajícího záření odtlačovány směrem pryč od nadále se smršťujícího héliového jádra. Vnější pozorovatel pak vidí, kterak hvězda rychle zvětšuje svůj rozměr a zvyšuje i svojí svítivost. Vlivem rozpínání horních vrstev vodíku však dochází k tomu, že teplota horních vrstev začne klesat, což se projeví ve změně barvy hvězdy, kdy ze žluté se začne přeměňovat na typickou červenou (stává se tak rudým obrem).

Hvězdy v této fázi vývoje přecházejí na Hertzsprungově - Russelově diagramu z hlavní posloupnosti směrem doprava nahoru. Z průměrně hmotných hvězd se tak stávají červení obři a z velmi hmotných hvězd se pak stávají červení veleobři. Svítivost takovýchto veleobrů pak převyšuje svítivost našeho Slunce klidně i několikatisíckrát. Průměry největších veleobrů jsou asi 1 400x větší než je průměr naší hvězdičky - Slunce. Hustota plynu v oblakách obřích hvězd dosahuje hustoty vakua v pozemských laboratořích, což není moc veliká hustota :-). Za 5 miliard let zakončí podobně svůj život i naše Slunce, ze kterého se stane také rudý obr. V té době bude Slunce 1 000krát jasnější než je tomu dnes a asi 100x větší. Jeho povrch bude dosahovat až k oběžné dráze naší Země.

Samotná přeměna hvězdy hlavní posloupnosti na rudého obra je proces, který je na vesmírné poměry neobvykle krátkou záležitostí, která trvá přibližně okolo 100 miliónů let hvězdě o hmotnosti našeho Slunce. Dále platí pravidlo, že čím je hvězda hmotnější , tím kratší dobu na přeměnu v červeného obra potřebuje.

Typickým zástupcem rudého obra je například hvězda Betelgeuze v souhvězdí Orionu. Svítivostí se vyrovná přibližně 23 800 Sluncím. Hvězda je od nás vzdálena 652 světelných let a její průměr kolísá mezi 730 až 1 000 průměry naší hvězdy. Jméno hvězdy pochází z arabštiny a název v překladu znamená hrdinovo rameno.

pokračování najdete v kategorii Zánik hvězd
 
Těším se na další návštěvu... ;-)