"Matahari akan meninggalkan berlian seukuran Bumi." Astronom Mikhail Lisakov - tentang evolusi bintang

Ada banyak mitos yang sering ditemui para astronom. Misalnya, banyak yang yakin bahwa suatu saat Jupiter bisa berubah menjadi bintang. Dan setiap bintang akan meledak pada akhir hidupnya.

Fisikawan dan astronom Mikhail Lisakov diberi tahu di forum "Ilmuwan vs. Mitos", jalan hidup yang dilalui setiap bintang. Dia juga mengklarifikasi apa yang akan terjadi pada Matahari kita di akhir evolusi, dan menjelaskan mengapa emas adalah logam kosmik. Forum ini diselenggarakan olehANTROPOGENESIS.RU"- memposting video di mereka Saluran Youtube. Dan Lifehacker meringkas kuliahnya.

Benda langit apa yang bisa dianggap sebagai bintang

Ada rumusan yang sembrono: bintang adalah objek tempat kita melihat sinar.

Sebenarnya, ini bukan lelucon. Jika kita melihat foto-foto luar angkasa yang diambil dengan teleskop, kita akan melihat awan berkabut dan titik terang. Bintik kecil kabut adalah galaksi. Titik bercahaya dengan beberapa sinar adalah bintang.

Sistem optik teleskop modern dirancang sedemikian rupa sehingga ketika cahaya dibiaskan dalam foto, sinar benar-benar muncul di bintang. Tetapi pada peta langit kuno, ketika tidak ada teleskop seperti itu, orang menggambarkan bintang dengan cara yang sama.

Untuk memahami apa rahasianya, para ilmuwan melakukan penelitian kecil. Mereka menyinari mata orang-orang dengan sumber kecil tapi terang, dan mengambil gambar retina. Ternyata semua subjek di retina menghasilkan gambar yang sangat mirip. Artinya, pusat yang jelas dan awan garis tipis berpotongan pada titik ini. Jadi benar sekali: bintang adalah benda langit terang yang memiliki sinar.

Dan sekarang serius. Untuk memahami bagaimana bintang berbeda dari ruang lain objekMari kita lihat bagian tengahnya. Ada inti di mana reaksi termonuklir terus berlangsung. Akibatnya, elemen ringan berubah menjadi lebih berat dan energi dilepaskan karena transisi ini. Itu ditransfer ke lapisan luar bintang. Misalnya, dengan mencampurkan materi dalam jumlah besar. Proses ini terlihat seperti mendidih air dalam panci. Beginilah cara kita melihat permukaan Matahari kita.

Reaksi termonuklir berkelanjutan adalah ciri pembeda utama dari sebuah bintang.

Untuk fusi seperti itu, perlu untuk membawa partikel bermuatan positif, proton, sangat berdekatan. Untuk mendukung proses ini diperlukan suhu dan tekanan yang sangat tinggi. Dan sebagai hasil dari reaksi tersebut, satu atom helium diperoleh dari dua atom hidrogen atau empat proton.

Tetapi diketahui bahwa empat proton lebih berat dari atom ini. Jadi, Anda perlu memahami di mana letak perbedaannya.

Jika tiga atom helium bertabrakan, maka atom karbon terbentuk sebagai hasil fusi termonuklir. Tetapi ini membutuhkan suhu yang lebih tinggi. Namun, prosesnya juga tidak berhenti pada karbon. Kemudian oksigen mulai disintesis, lalu magnesium. Dan seterusnya hingga menyetrika. Sintesis unsur-unsur yang lebih berat di inti bintang tidak lagi didukung secara spontan. Perlu tambahan energi dari luar.

Ada mitos bahwa Jupiter juga harus menjadi bintang Matahari, tetapi terjadi kesalahan. Ini adalah mitos, karena massa planet ini tidak cukup untuk mendukung reaksi termonuklir yang konstan. Suhu dan tekanan tidak akan cukup tinggi. Oleh karena itu, Jupiter dapat menjadi bintang hanya dengan satu syarat: massanya akan bertambah sekitar 15 kali lipat. Tapi ini tidak mungkin.

Seperti apa bintang-bintang itu?

Jika Anda melihat langit malam pada hari yang cerah, Anda dapat melihat berbagai jenis bintang:

• Cerah atau redup. Dulu dianggap kurang terlihat bintang mereka semakin jauh dari kita. Tapi kemudian para astronom belajar mengukur jarak ke benda luar angkasa. Dan mereka menemukan bahwa kecerahan tokoh-tokoh terkenal tidak bergantung pada jaraknya, tetapi pada kekuatannya. Untuk beberapa bintang, parameter ini memang lebih besar daripada yang lain.
• Multi-warna - biru, kuning, kemerahan, putih. Nuansa bintang yang berbeda juga bukan ilusi. Masing-masing memiliki suhu radiasi sendiri.

Para ilmuwan telah membuat grafik di mana sumbu horizontal adalah suhu bintang, atau warnanya. Sumbu vertikal adalah kecerahan, saturasi cahaya. Lalu kami menempatkan semua bintang yang dikenal di grafik ini. Dan mereka melihat bahwa kebanyakan dari mereka terletak secara diagonal - dari raksasa biru yang paling kuat dan panas hingga katai merah kecil. Diagonal ini disebut Urutan Utama.

Bintang masif dan terang, lebih panas terletak di bagian biru spektrum. Jumlah mereka sangat sedikit, dan mereka hidup dalam waktu yang relatif singkat. Tapi di bagian kiri, wilayah spektrum merah, kita melihat lebih banyak bintang. Massa mereka jauh lebih kecil, mereka lebih dingin dan bersinar lemah. Tapi umur mereka jauh lebih lama dari pada raksasa biru. Matahari lebih dekat ke tengah - di wilayah spektrum kuning.

Tetapi ada beberapa area lagi di grafik. Pertimbangkan yang di atas Urutan Utama. Bintang-bintang sampai di sana, di mana, dalam proses fusi termonuklir, semua hidrogen telah berakhir, yaitu habis terbakar. Ternyata semacam "panti jompo" untuk bintang-bintang - tempat di mana tokoh-tokoh jatuh saat matahari terbenam dalam hidup mereka. Reaksi fusi masih terjadi di dalamnya dan elemen yang lebih ringan terus berubah menjadi elemen yang berat.

Tapi ada area gugus bintang lain yang cukup mencolok - di bawah Urutan Utama. Para astronom menyebutnya "kuburan".

Bagaimana evolusi bintang terjadi?

Sekarang mari kita bicara lebih detail tentang peristiwa apa yang terjadi dalam kehidupan bintang yang panjang.

Para astronom menyebut semua perubahan keadaan bintang sebagai evolusi bintang. Dia hampir tidak memiliki kesamaan evolusi biologis. Satu-satunya kebetulan adalah bahwa kedua proses berlanjut selama jutaan dan miliaran tahun.

Evolusi bintang adalah siklus hidup lengkap dari setiap termasyhur. Selama waktu ini, bintang berubah tanpa bisa dikenali. Tapi perubahan seperti apa yang menunggunya tergantung pada massanya. Dimungkinkan untuk membagi objek luar angkasa secara kondisional menjadi tiga kelompok.

1. Bintang dengan massa rendah

Misalnya, Proxima Centauri. Mereka lahir di awan debu gas dan menjadi katai merah. Dan kemudian mereka hidup sangat lama dalam keadaan tidak berubah, sampai mereka kehabisan hidrogen. Nasib seperti itu menanti sebuah bintang jika massanya sekitar 10 kali lebih kecil dari matahari.

2. Bintang-bintang yang ukurannya sebanding dengan Matahari

Ini adalah objek yang lebih berat dan lebih menarik. Massa mereka cukup untuk tahap selanjutnya, sintesis karbon dari helium, yang dimulai di inti setelah pembakaran hidrogen. Akibatnya, mereka membengkak seukuran raksasa merah. Misalnya Matahari akibat proses ini akan membesar sehingga menelan Merkurius dan Venus. Dan kemudian akan tumbuh hampir ke orbit Bumi. Ini akan terjadi dalam waktu sekitar lima miliar tahun. Akan sangat bagus jika orang menemukan jalan saat itu. pergi menjauh dari cahaya kita.

Kemudian bintang seperti itu melepaskan cangkangnya, yang berubah menjadi nebula planet. Di tengah tetap menjadi titik yang bersinar - bekas inti. Dan termasyhur itu secara kondisional pindah ke kuburan.

3. bintang masif

Massa mereka lebih dari 10 kali lebih besar dari matahari. Mereka hidup dengan cepat, dan pada akhirnya berubah menjadi keduanya lubang hitamatau menjadi bintang neutron. Kami akan berbicara lebih detail tentang bagaimana evolusi tokoh-tokoh besar terjadi.

Bagaimana bintang neutron dan lubang hitam muncul?

Pada bintang yang sangat berat, suhu dan tekanan memungkinkan reaksi termonuklir berlanjut hingga tahap pembentukan besi. Oleh karena itu, dalam strukturnya, inti raksasa menyerupai bawang. Di tengahnya ada besi, lalu lapisan silikon, oksigen, neon, dan seterusnya.

Saat semua materi berubah menjadi besi, mesin fusi dimatikan. Sudah sangat tidak menguntungkan baginya untuk bekerja lebih jauh. Karena itu, radiasi bintang berhenti. Tetapi gravitasi tetap.

Dan kemudian gravitasi memaksa semua lapisan luar runtuh dan terbang menuju pusat.

Kemudian bintang itu meledak seperti supernova. Tetapi ada dua opsi di sini:

1. Gaya kuantum akan menghentikan proses keruntuhan. Kepadatan materi bintang yang tersisa setelah ledakan akan menjadi sangat tinggi sehingga elektron akan ditekan ke dalam proton dan akibatnya akan membentuk partikel netral - neutron. Karena efek kuantum, neutron tidak akan membiarkan gravitasi melanjutkan proses kompresi. Akibatnya, bintang neutron terbentuk - sebuah objek dengan kepadatan materi yang sangat tinggi.
2. Gravitasi lebih kuat dari gaya kuantum. Kemudian proses keruntuhan berlanjut hingga benda tersebut berubah menjadi lubang hitam.

Ada mitos bahwa lubang hitam secara bertahap akan menyerap semua materi Semesta. Tapi ternyata tidak.

Kebetulan bintang lahir dan hidup berpasangan. Bayangkan yang satu berubah menjadi lubang hitam, dan yang lainnya menjadi raksasa merah. Kemudian yang pertama perlahan-lahan akan menarik zat dari yang kedua. Disk partikel panas terbentuk di sekitar lubang hitam. Jika ada terlalu banyak partikel seperti itu, kami akan mengamati proses sebaliknya.

Dari mana asal emas dan logam berat lainnya di alam semesta?

Kami menemukan bahwa besi dan elemen yang lebih ringan disintesis dalam proses reaksi termonuklir di dalam bintang. Mari kita lihat bagaimana unsur-unsur yang lebih berat dari besi terbentuk.

Ini membutuhkan neutron tambahan, dan dalam jumlah besar. Dalam kondisi tertentu, mereka dapat "didorong" ke dalam inti atom unsur yang lebih ringan. Akibatnya, neutron dapat kehilangan elektron dalam proses peluruhan beta. Kemudian partikel netral akan berubah menjadi proton dan muatan atom akan bertambah. Artinya akan ada peningkatan nomor seri - elemen akan berubah menjadi lebih berat.

Timbul pertanyaan: dari mana mendapatkan begitu banyak neutron bebas. Sebelumnya diyakini bahwa sejumlah besar dari mereka muncul setelah ledakan supernova. Namun pada 2017, para ilmuwan dapat mengamati proses lain - penggabungan dua bintang neutron. Hasilnya adalah satu objek dan banyak puing. Akibatnya, sebuah "tsunami" muncul dari pecahan-pecahan ini, yang terdiri dari neutron murni. Kepadatan aliran semacam itu cukup besar - sebanding dengan kepadatannya air.

Banyak neutron yang "didorong" ke atom mana pun yang bertemu di jalur aliran ini. Kemudian mereka meluruh menjadi proton dan elektron, dan sebagai hasilnya, diperoleh unsur-unsur yang lebih berat. Misalnya, emas.

Saat ini, para ilmuwan mengetahui bahwa sebagian besar logam berat di alam semesta kita terbentuk dengan cara ini.