Життя і смерть; полотна відповідно до їх розміру
Як і живі види та людські цивілізації, зірки не вічні. Вони народжуються в темній кінці газоподібних і бавовняних туманностей, потім живуть своїм світлим життям зі спокоєм чи неспокоєм і, нарешті, помирають так само, як і жили, безтурботно або у грандіозному апофеозі.
Зірки - це фізично організуючі істоти. Вони одночасно наділені впорядковуючими, продуктивними, виготовляючими та креативними властивостями. Вони набагато більше, ніж центри часової машини, складеної з планет. Вони є найархаїчнішими з двигунів, найархаїчнішими з машин і найархаїчнішими з регулюючих систем. Вони залишаються найбільшими відомими розподільниками енергії, найдосконалішими з усіх відомих ядерних реакторів, найбільшими відомими трансмутаційними печами, найбільшими з усіх відомих машин, завжди перевершуючими в загальній організації, хоча - і тому - завжди поступаючись в організації деталей штучні машини. Вони пропонують найцікавіший приклад стихійної організації: ця казкова машина, яка зробила себе, внаслідок пожежі, і не раз неймовірною удачею, а мільярди і мільярди разів, турбіни, виробляє, працює, регулює себе без конструктора, інженера, спеціалізовані деталі, без програми або термостата.
Це накопичення закрученої петлі газу, спочатку складеної з водню (76%) і гелію (24%), згодом збагаченого важчими газами та галактичним пилом поколіннями послідовних зірок, що породить протозірку при займанні внутрішніх термоядерних реакцій, результат гравітаційного колапсу стартової туманності. Залежно від початкової маси цієї міжзоряної хмари, зірка буде більш-менш великою і масивною. Шкала, яку було накладено для розрізнення різних типів зірок, природно було нашим Сонцем, яке служило одиницею. Сонце за визначенням коштує сонячної маси, позначеної 1Mo.
У своєму великому різноманітті зірки мають масу від 0,06 Mo до 60 Mo, але більше трьох чвертей з них мають масу, що варіюється від 0,5 Mo до 2 Mo. Зауважимо побіжно, що розподіл туманних хмар, з яких походять зірки має фрактальний характер, як і хмари нашої земної атмосфери.
Нижче 0,06 місяця сили тяжіння недостатньо, щоб почати ініціювання термоядерних реакцій. Наприклад, Юпітер з масою 0,001 Mo є зірваною зіркою. І навпаки, понад 60 місяців газоподібний вузлик має тенденцію до фрагментації, утворюючи подвійну зоряну систему, або, якщо це вдається підтримувати, тиск випромінювання, що надходить від серця, настільки сильний, що `` надлишок газу розсіюється у вигляді зоряного вітру.
Ми можемо приблизно розрізнити три категорії зірок:
- маленькі зірки називають коричневими карликами, оскільки їх колір бурувато-червоний, маса до 0,5 Мб
- середні зірки того ж типу, що і наше сонце, масою від 0,5 до 3 місяців
- гіганти, масою 3 Мб і більше
Як показано в додатку діаграма Герцпрунга-Рассела, зірки світять по-різному залежно від їх розміру. Їх яскравість відповідає логарифмічній шкалі. Чим гарячіша і масивніша зірка, тим сильніша її чіткість. Колір зірок багато в чому залежить від їх маси та ступеня еволюції. Він переходить від червоного до синього відповідно до підвищення температури. Червоні зірки "холодні" або в кінці свого життя сині зірки "гарячі", як правило, молоді та масивні.
Зірка починає горіти в своєму серці найлегший і найпоширеніший елемент, яким вона володіє: водень. Саме в його серці, справжньому алхімічному тиглі, чиняться значні гравітаційні тиски, що приводять атоми водню до температури 10 мільйонів градусів тертям, нагріванням та зіткненнями. Потім реакція водню ==> гелію може розпочатися і охарактеризувати те, що астрофізики назвали основною послідовністю. Він на сьогоднішній день найдовший, оскільки охоплює дев'ять десятих життя зірки.
Під час цієї фази відносної рівноваги сили тяжіння, які мають тенденцію стискати зірку, збалансовані з випромінювальними силами реакцій синтезу, які, як правило, змушують її вибухнути. Ні колір, ні потік енергії, ні об’єм зірки суттєво не змінюються. Зірка залишається такою, якою була, коли народилася, в постійному крейсерському режимі.
Таким чином, взаємодоповнюваність антагонізмів між імплозивними та вибуховими силами живиться антагонізмом взаємодоповнюваності, оскільки злиття атомів водню в атоми гелію є дуже неймовірним і випадковим, і врівноважується шляхом створення явища продуценту та генератора. Існування, сама зірка.
Ця фаза безпосередньо пов’язана з масою зірки. Чим це більше, тим більше гравітаційних сил буде переважати в його ядрі, і тим більше термоядерного згоряння буде у відповідь, за масою та об’ємом, досягти цієї термодинамічної рівноваги. Отже, маса визначає яскравість, зовнішню температуру і особливо тривалість життя зірки, обернено пропорційно: масивні зірки жадібні і багатослівні і спалюють водень будь-якою ціною, тоді як такі зірки, як наше сонце, набагато мудріші та ощадливіші. Ця тривалість життя коливається від 900 мільярдів років для червоних карликів (ціла вічність.) До декількох десятків мільйонів років лише для наймасовіших (лише зітхання). Наше сонце, як зірки у своєму класі, має тривалий термін життя 10 мільярдів років; ми приблизно на півдорозі. Тож нам за цей час нема чого боятися.
Важливо чітко пояснити цей момент, оскільки життя - принаймні те, що ми знаємо на основі вуглецю - вимагає приблизно 2-3 мільярдів років, щоб виникнути і розвинутися на сусідній планеті. Тому він не може цього робити ні в околицях гігантської та масивної зірки, тривалість життя якої занадто коротка, ні в районі карликової зірки, недостатньо калорійної. Однак, якщо вони не можуть породжувати життя у своєму районі, ці гігантські зірки приносили і приносять основні та первинні хімічні елементи життя, його будівельні блоки.
Коли зірка спалила весь водень у своєму ядрі, тобто близько 10% від загальної кількості зірки, реакція водень ==> гелій вичерпується, термодинамічна рівновага порушується, і гравітаційні сили під дією переймають . Серце руйнується, і температура швидко піднімається до 100 мільйонів градусів, достатньо для того, щоб ініціювати наступну термоядерну реакцію - реакцію гелію на вуглець.
Але трапляється цікаве: атомне займання гелію не може негайно зупинити серце від скорочення; тому що, як і гальмування автомобіля, це вимагає затримки. Отже, температура продовжує зростати, живлячись як скороченням, так і утворенням нової енергії. Це не займе багато часу, щоб подолати позначку в 250 мільйонів градусів, що має наслідком швидкий синтез гелію. Цей газ дуже чутливий до підвищення температури, а потім споживається в сім разів швидше. Трільйони тонн щосекунди перетворюються на вуглець - значення океанів Землі за добу. За такої швидкості це нове паливо швидко витрачається, випускаючи справжній феєрверк енергії, що надуває зірку. Коли Сонце переживає цю подію, воно збільшить до 300 мільйонів кілометрів, охоплюючи і карбонізуючи Землю, приблизно за 4-5 мільярдів років.
Цей феєрверк називають "спалахом" гелію. Його наслідком є розширення ядра, температура якого остаточно знижується, що уповільнює горіння втеченого і спричиняє нову термодинамічну стабільність. Одночасно і одночасно зовнішні шари, що зазнають підвищеного тиску випромінювань і спалаху серця, набрякають приблизно в 100 разів; зовнішній шар, найближчий до серця, запалюється, у свою чергу, при периферійному згорянні водню ==> гелію, що має подвійний ефект посилення набухання зірки і забезпечення серця гелієм на кілька відсотків більше.
Всі ці фактори поєднують народження червоного велетня.
Зірки масою від 1 до 2 Mo зупиняться на вуглеці, оскільки подальше гравітаційне скорочення зірки буде недостатнім для досягнення температури ініціації злиття вуглецю з киснем і неоном. Цей тип зірок викине свою атмосферу у вигляді зоряного вітру і закінчить свій шлях як білий карлик.
З іншого боку, гіганти масою більше 3 Mo продовжуватимуть цей цикл трансмутацій до заліза, як зазначено в таблиці в додатку, послідовними гравітаційними спалахами та відскоками.
Під час цих трансмутацій зірка структуруватиметься в концентричних шарах від периферії до серця, як цибульна шкірка. Кожен шар відповідає рівню температури, необхідному для синтезу елемента, від найлегшого до найважчого, коли він наближається до серцевини. Ці злиття самі по собі стають все більш енергійними, складними і швидкими: вуглецю буде потрібно близько 600 років, щоб згоріти, неону - 1 рік, кисню - 6 місяців, кремнію - 1 день. Вони зупиняться на залізі, оскільки залізо - один із найбільш стійких елементів у природі.
Подивимось, нарешті, якою буде остаточна доля цих надмасивних червоних велетнів.
Лебідь пісня зірки 30 Мб
Серце зірки
- Серце зірки - це серцевина із чистого заліза. Нуклеосинтез вичерпаний. Зірка вмирає. Його радіаційна сила різко зменшується.
Потім гравітаційний тиск збільшується, і температура під дією тиску неминуче підвищується.
Ця інтенсивна температура спричиняє фотодисоціацію заліза випромінюванням дуже потужних гамма-променів: 56 Fe ==> 13 (4 He) + 4 нейтрони. Ця ядерна реакція ендотермічна, тобто поглинає тепло.
Це "охолодження" ядра спричиняє негайний гравітаційний колапс менш ніж за 0,01 секунди.
Плазма вільних і вироджених електронів, яка заблокувала гравітацію, як нестисливий цемент, в кінцевому підсумку поступається і проникає в протони, які одночасно стають нейтронами. Серце зірки миттєво стає величезним нейтронним ядром 6 місяців. Його щільність збільшується приблизно до 10 млрд т/см 3 (1 см 3 еквівалентно наперстку), а температура s складає до 100 млрд градусів.
Зіткнувшись з такими умовами апокаліпсису, простір-час деформується, вигинається і складається в собі. Нейтронне ядро зникає в чорній дірі радіусом 18 км.
Залишки зірки
- Зовнішні шари дуже розширені і структуровані в цибулевій шкірці, кожна з яких все ще здійснює нуклеосинтез проміжних елементів: гелій, вуглець, кисень, неон, магній, кремній, залізо, наближається до серця.
У момент остаточної імплозії руйнуються проміжні шари сильно потрапляють у тверде ядро і відскакують, утворюючи надзвичайно потужну ударну хвилю, яка виривається із зірки. Ця вибухова ударна хвиля розриває частку нейтронів і нейтрино, що виробляються з серця. Нейтрино - це частинки майже нульової маси, які майже не взаємодіють з речовиною і тому проходять через неї зі швидкістю світла. Ці нейтрино беруть із собою частину гравітаційної енергії, яка не потрапила в чорну діру.
Енергія, яку виділяє ця ударна хвиля, неймовірно потужна. Маса, еквівалентна тисячам Землі, перетворюється на роботу та світло за відомою формулою E = mc 2. Ця ударна хвиля поширюється зі швидкістю, близькою до швидкості світла. При своєму вибуху він уповільнює обвал верхніх шарів зірки t зворотно рухає рух, який з вибухового стає вибухонебезпечним.
Вивільнені нейтрони поширюються разом з ударною хвилею і дуже енергійно реагують з іншими присутніми атомними ядрами. Швидким додаванням нейтронів вони утворюють вуглець, кисень, кремній тощо. практично кожен важкий предмет, який ми знаємо. При термоядерних синтезах радіоактивні розпади утворених важких елементів: нікелю, кобальту тощо змішуються в даний час. Послідовні злиття є майже миттєвими і відбуваються внаслідок втікаючих термоядерних ланцюгових реакцій в узагальненому та інфляційному феєрверку: трансмутація атомів певним чином атомізує послідовні перетворення.
Ці швидкі екзотермічні реакції посилюють ударну хвилю, яка в кінцевому підсумку викидає в останньому букеті зовнішні шари зірки, або 24 місяці, у бік космічного простору.
Щойно народилася Наднова.
Він буде сяяти надзвичайним світлом, як сотня разом зібраних галактик, майже весь Всесвіт, видимий для нас, протягом короткого періоду, а потім залишатиметься яскравішим за галактику протягом перших трьох-чотирьох місяців свого існування. Ось так наші предки, мабуть, бачили Крабову наднову в 1054 році, яка тепер є туманністю, а зовсім недавно Велика Магелланова Хмарна Наднова з’явилася нам у 1987 році.
Епілог
Якщо масивні зірки не можуть безпосередньо породжувати життя на своїй периферії, вони, тим не менше, відповідають за основні її основи. Без них не міг би існувати ні вуглець, ні кисень, тим більше важчі елементи. З 76% водню та 24% раннього гелію ці зірки засіяли Всесвіт усіма іншими відомими нам елементами - близько сотні. Саме в своєму остаточному апофеозі та безперервним і безперервним змішуванням туманностей, що дедалі більше завантажуються важкими та складними елементами, нинішні зірки другого та третього покоління змогли складати тверді планети, де життя, розум та свідомість, нам, оскільки ми тут, щоб поговорити про це. Отже, ми є дітьми первісних наднових, зоряного пилу, як любить говорити Хуберт Рівз.
Будемо мріяти і трохи філософствувати. голова в зірках
Зірки - це справді алхімічні істоти, але життя. це їхній філософський камінь ?
Отже, ми бачимо, що ці великі наукові питання стали філософськими, навіть метафізичними, оскільки великі філософські чи метафізичні питання тепер стали науковими.
Додатки
Коротше еволюція зірок
Початкова маса зірки
(у сонячних масах, Mo)