Zvijezde su uvijek intrigirale ljude, vjerojatno od trenutka kad je naš najraniji predak izašao vani i podigao pogled prema noćnom nebu. Još uvijek izlazimo noću, kad možemo, i gledamo gore, pitajući se u tim smrdljivim predmetima. Znanstveno, oni su osnova znanosti o astronomiji, a to je proučavanje zvijezda (i njihovih galaksija). Zvijezde igraju istaknute uloge u filmovima znanstvene fantastike i TV emisijama i video igrama kao pozadine za avanturističke priče. Dakle, što su ove svjetlucave točke svjetlosti koje su, izgleda, raspoređene po obrascima preko noćnog neba?
Zvijezde u Galaksiji
Sa Zemlje su nam vidljive hiljade zvijezda, osobito ako to promatramo u području koje doista vidi tamno nebo). Međutim, samo u Mliječnom putu postoje stotine milijuna njih, a ne svi vidljivi ljudima na Zemlji. Mlinki put nije samo dom svih onih zvijezda, on sadrži "zvjezdane rasadnike" u kojima se novorođene zvijezde izlijevaju iz oblaka plina i prašine.
Sve su zvijezde vrlo, vrlo daleko, osim Sunca. Ostalo je izvan našeg Sunčevog sustava. Najbliži nam se zove Proxima Centauri, a leži na 4.2 svjetlosnih godina daleko.
Većina zvijezda koje su neko vrijeme promatrali počinju primjećivati da su neke zvijezde svjetlije od drugih. Čini se da mnogi također imaju blijedu boju. Neki izgledaju plavo, drugi bijelo, a drugi blijede žute ili crvenkaste nijanse. Ima ih mnogo različite vrste zvijezda u svemiru.
Sunce je zvijezda
Uživamo u svjetlu neke zvijezde - Sunca. Razlikuje se od planeta, koji su u odnosu na Sunce vrlo mali, a obično su napravljeni od stijena (poput Zemlje i Marsa) ili hladnih plinova (poput Jupitera i Saturna). Shvatajući kako Sunce djeluje, astronomi mogu steći dublji uvid u to kako djeluju sve zvijezde. Suprotno tome, ako proučavaju mnoge druge zvijezde tijekom života, moguće je shvatiti i budućnost vlastite zvijezde.
Kako djeluju zvijezde
Kao i sve ostale zvijezde u svemiru, Sunce je ogromna, svijetla sfera vrućeg, užarenog plina koju drži vlastita gravitacija. Živi u galaksiji Mliječni put, zajedno s oko 400 milijardi drugih zvijezda. Svi oni rade po istom osnovnom principu: oni spajaju atome u svojim jezgrama kako bi napravili toplinu i svjetlost. Tako djeluje zvijezda.
Za Sunce to znači da se atomi vodika raspadaju pod velikim toplinama i pritiskom. Rezultat je atom helija. Taj proces fuzije oslobađa toplinu i svjetlost. Taj se postupak naziva "zvjezdana nukleosinteza", a izvor je mnogih elemenata u svemiru teži od vodika i helija. Dakle, od zvijezda poput Sunca budući će svemir dobiti takve elemente kao što je ugljik, koji će činiti kako ostari. Vrlo "teški" elementi, poput zlata ili željeza, izrađeni su u masivnijim zvijezdama kada umiru, ili čak katastrofalnim sudarima neutronskih zvijezda.
Kako zvijezda radi ovu "zvjezdanu nukleosintezu" i ne raspada se u procesu? Odgovor: hidrostatska ravnoteža. To znači da gravitacija mase zvijezde (koja vuče plinove prema unutra) uravnotežuje vanjski pritisak topline i svjetla - radijacija pritisak - nastao nuklearnom fuzijom koja se odvija u jezgri.
Ta fuzija je prirodni proces i treba joj ogromnu količinu energije da pokrene dovoljno fuzijskih reakcija za uravnoteženje sile gravitacije u zvijezdi. Jezgra zvijezde treba dostići temperature veće od oko 10 milijuna Kelvina da bi počelo topiti vodik. Naše Sunce, na primjer, ima temperaturu jezgre od oko 15 milijuna Kelvina.
Zvijezda koja troši vodik za stvaranje helija naziva se zvijezdom "glavnog niza" za sve vrijeme kad je objekt koji spaja vodik. Kad potroši sve svoje gorivo, jezgra se skuplja jer vanjski zračni tlak više nije dovoljan da uravnoteži gravitacijsku silu. Temperatura jezgre raste (jer se komprimira) i to joj daje dovoljno "oomph" da počne fuzija atoma helija početi u ugljik. U tom trenutku zvijezda postaje crveni div. Kasnije, kad joj ponestane goriva i energije, zvijezda se ugovara u sebe i postaje bijeli patuljak.
Kako zvijezde umiru
Sljedeća faza evolucije zvijezde ovisi o njezinoj masi jer to diktira kako će završiti. Zvijezda niske mase, poput našeg Sunca, ima drugačiju sudbinu od zvijezda s većom masom. Otpuhati će svoje vanjske slojeve, stvarajući planetarnu maglu s bijelim patuljkom u sredini. Astronomi su proučavali mnoge druge zvijezde koje su se podvrgle ovom procesu, što im daje bolji uvid u to kako će Sunce okončati svoj život za nekoliko milijardi godina od sada.
Zvijezde velike mase se, međutim, u mnogočemu razlikuju od Sunca. Žive kratkim životima i ostavljaju iza sebe prekrasne ostatke. Kad će eksplodirati kao supernove, oni će svoje elemente raznijeti u svemir. Najbolji primjer supernove je Rakova maglica u Biku. Jezgra izvorne zvijezde je zaostala, dok je ostatak njenog materijala otpušten u svemir. Na kraju bi se jezgra mogla stisnuti kako bi postala neutronska zvijezda ili crna rupa.
Zvijezde nas povezuju s kozmosom
Zvijezde postoje u milijardama galaksija širom svemira. Oni su važan dio evolucije kosmosa. Oni su prvi objekti koji su se formirali prije više od 13 milijardi godina, a činili su najstarije galaksije. Kad su umrli, transformirali su rani svemir. To je zato što se svi oni elementi koje formiraju u svojim jezgrama vraćaju u svemir kada zvijezde umiru. I ti se elementi u konačnici kombiniraju kako bi tvorili nove zvijezde, planete, pa čak i život! Zato astronomi često kažu da smo napravljeni od "zvijezdanih stvari".
Uredio Carolyn Collins Petersen.