"Il sole lascerà un diamante delle dimensioni della Terra." Astronomo Mikhail Lisakov - sull'evoluzione delle stelle

Ci sono molti miti che gli astronomi incontrano spesso. Ad esempio, molti sono sicuri che un giorno Giove possa trasformarsi in una stella. E ogni stella esploderà alla fine della sua vita.

Fisico e astronomo Mikhail Lisakov detto sul forum "Scientists vs. Myths", quale percorso di vita attraversa ogni stella. Ha anche chiarito cosa accadrà al nostro Sole alla fine dell'evoluzione e ha spiegato perché l'oro è un metallo cosmico. Questo forum è ospitato daANTROPOGENESI.RU"- ha pubblicato un video sul loro Canale Youtube. E Lifehacker ha riassunto la lezione.

Quale corpo celeste può essere considerato una stella

C'è una formulazione frivola: una stella è un oggetto da cui vediamo i raggi.

In realtà, questo non è davvero uno scherzo. Se guardiamo le fotografie dello spazio scattate con i telescopi, vedremo nuvole nebbiose e punti luminosi. Piccoli granelli di nebbia sono galassie. I punti luminosi con più raggi sono stelle.

Il sistema ottico di un telescopio moderno è progettato in modo tale che quando la luce viene rifratta in una foto, i raggi appaiono effettivamente nelle stelle. Ma sulle antiche mappe del cielo, quando non esistevano tali telescopi, le persone rappresentavano le stelle allo stesso modo.

Per capire qual è il segreto, gli scienziati hanno condotto un piccolo studio. Hanno brillato negli occhi delle persone con una fonte piccola ma luminosa e hanno scattato foto retina. Si è scoperto che tutti i soggetti sulla retina producevano immagini molto simili. Cioè, un centro chiaro e una nuvola di linee sottili che si intersecano in questo punto. Quindi è vero: le stelle sono corpi celesti luminosi che hanno raggi.

E ora sul serio. Per capire come una stella differisce dall'altro spazio oggettiDiamo un'occhiata al suo centro. C'è un nucleo in cui è in corso una reazione termonucleare continua. Di conseguenza, gli elementi leggeri si trasformano in elementi più pesanti e l'energia viene rilasciata a causa di questa transizione. Viene trasferito agli strati esterni della stella. Ad esempio, mescolando grandi masse di materia. Questo processo sembra bollente acqua in una casseruola. Ecco come vediamo la superficie del nostro Sole.

Una reazione termonucleare continua è la principale caratteristica distintiva di una stella.

Per una tale fusione, è necessario avvicinare molto le particelle cariche positivamente, i protoni. Per supportare questo processo, sono necessarie temperature e pressioni molto elevate. E come risultato della reazione, si ottiene un atomo di elio da due atomi di idrogeno o quattro protoni.

Ma è noto che quattro protoni pesano più di questo atomo. Quindi, devi capire dove va la differenza.

Se tre atomi di elio entrano in collisione, l'atomo di carbonio si forma come risultato della fusione termonucleare. Ma questo richiede una temperatura ancora più alta. Tuttavia, il processo non si ferma nemmeno al carbonio. Quindi l'ossigeno inizia a essere sintetizzato, quindi il magnesio. E così via fino al ferro. La sintesi di elementi più pesanti nel nucleo di una stella non è più supportata spontaneamente. Ha bisogno di energia aggiuntiva dall'esterno.

C'è un mito secondo cui anche Giove doveva diventare una stella, come Sole, ma qualcosa è andato storto. Questo è un mito, perché la massa di questo pianeta non è sufficiente per sostenere una costante reazione termonucleare. La temperatura e la pressione non saranno abbastanza alte. Pertanto, Giove può diventare una stella solo a una condizione: aumenterà la sua massa di circa 15 volte. Ma questo è impossibile.

Come sono le stelle?

Se guardi il cielo notturno in una giornata limpida, puoi vedere diversi tipi di stelle:

• Luminoso o fioco. Si pensava che fosse meno visibile stelle sono solo più lontani da noi. Ma poi gli astronomi hanno imparato a misurare le distanze dagli oggetti spaziali. E hanno scoperto che la luminosità dei luminari non dipende dalla loro distanza, ma dal loro potere. Per alcune stelle, questo parametro è davvero maggiore che per altre.
• Multicolore: blu, giallo, rossastro, bianco. Anche le diverse sfumature di stelle non sono un'illusione. Ognuno di loro ha la propria temperatura di radiazione.

Gli scienziati hanno costruito un grafico in cui l'asse orizzontale è la temperatura della stella, o il suo colore. L'asse verticale è la luminosità, la saturazione della luce. Poi mettiamo tutte le stelle conosciute su questo grafico. E hanno visto che la maggior parte di loro si trovava in diagonale, dai giganti blu più potenti e caldi alle piccole nane rosse. Questa diagonale è stata chiamata Sequenza Principale.

Le stelle massicce e luminose, più calde, si trovano nella parte blu dello spettro. Ce ne sono pochissimi e vivono un tempo relativamente breve. Ma nella regione rossa sinistra dello spettro, vediamo molte più stelle. La loro massa è molto più piccola, sono più freddi e brillano debolmente. Ma la loro vita è molto più lunga di quella delle giganti blu. Il sole è più vicino al centro, nella regione gialla dello spettro.

Ma ci sono alcune altre aree sul grafico. Considera quelli sopra la sequenza principale. Arrivano le stelle, in cui, nel processo di fusione termonucleare, tutto l'idrogeno è finito, cioè esaurito. Si scopre una sorta di "casa di cura" per le stelle, un luogo in cui i luminari cadono al tramonto della loro vita. La reazione di fusione è ancora in corso in essi e gli elementi più leggeri continuano a trasformarsi in elementi pesanti.

Ma c'è un'altra area abbastanza evidente di ammassi stellari: sotto la sequenza principale. Gli astronomi lo chiamano il "cimitero".

Come avviene l'evoluzione stellare?

Ora parliamo più in dettaglio di quali eventi si verificano in una lunga vita stellare.

Gli astronomi chiamano evoluzione stellare tutti i cambiamenti nello stato delle stelle. Non ha quasi nulla in comune con evoluzione biologica. L'unica coincidenza è che entrambi i processi continuano per milioni e miliardi di anni.

L'evoluzione stellare è un ciclo di vita completo di ogni luminare. Durante questo periodo, la stella cambia oltre il riconoscimento. Ma che tipo di cambiamenti l'aspettano dipende dalla massa. È possibile dividere condizionalmente gli oggetti spaziali in tre gruppi.

1. Stelle di piccola massa

Ad esempio, Proxima Centauri. Nascono in una nuvola di polvere di gas e diventano nane rosse. E poi vivono per molto tempo in uno stato immutato, finché non esauriscono l'idrogeno. Un tale destino attende una stella se la sua massa è circa 10 volte inferiore al sole.

2. Stelle di dimensioni paragonabili al Sole

Questi sono oggetti più pesanti e più interessanti. La loro massa è sufficiente perché la fase successiva, la sintesi del carbonio dall'elio, abbia inizio nel nucleo dopo la combustione dell'idrogeno. Di conseguenza, si gonfiano fino alle dimensioni di una gigante rossa. Ad esempio, il Sole, come risultato di questo processo, aumenterà tanto da inghiottire Mercurio e Venere. E poi crescerà quasi fino all'orbita della Terra. Questo accadrà tra circa cinque miliardi di anni. Sarebbe fantastico se le persone trovassero un modo per allora. essere via dalla nostra luce.

Quindi una tale stella perde un guscio, che si trasforma in una nebulosa planetaria. Al centro rimane un punto luminoso: l'ex nucleo. E il luminare si trasferisce condizionatamente al cimitero.

3. stelle massicce

La loro massa è più di 10 volte maggiore del sole. Vivono velocemente e alla fine si trasformano in entrambi buco neroo in una stella di neutroni. Parleremo più in dettaglio di come avviene l'evoluzione di enormi luminari.

Come appaiono le stelle di neutroni e i buchi neri?

Nelle stelle molto pesanti, la temperatura e la pressione permettono alla reazione termonucleare di continuare fino allo stadio di formazione del ferro. Pertanto, nella loro struttura, i nuclei dei giganti ricordano le cipolle. Al centro hanno il ferro, poi uno strato di silicio, ossigeno, neon e così via.

Quando tutta la materia si trasforma in ferro, il motore a fusione viene spento. È già energeticamente non redditizio per lui lavorare ulteriormente. Pertanto, la radiazione della stella si interrompe. Ma gravità resti.

E poi la gravità costringe tutti gli strati esterni a collassare e volare verso il centro.

Poi la stella esplode come una supernova. Ma ci sono due opzioni qui:

1. Le forze quantiche fermeranno il processo di collasso. La densità della materia stellare rimasta dopo l'esplosione diventerà così alta che gli elettroni verranno premuti nei protoni e di conseguenza formeranno particelle neutre: i neutroni. A causa degli effetti quantistici, i neutroni non permetteranno alla gravità di continuare il processo di compressione. Di conseguenza, si forma una stella di neutroni, un oggetto con una densità di materia estremamente elevata.
2. La gravità è più forte delle forze quantistiche. Quindi il processo di collasso continua finché l'oggetto non si trasforma in un buco nero.

C'è un mito secondo cui i buchi neri assorbiranno gradualmente tutta la materia universo. Ma non lo è.

Succede che le stelle nascano e vivano in coppia. Immagina che uno si sia trasformato in un buco nero e l'altro in una gigante rossa. Quindi il primo estrarrà lentamente la sostanza dal secondo. Un disco di particelle calde si forma attorno a un buco nero. Se ci sono troppe particelle di questo tipo, osserveremo il processo inverso.

Da dove vengono l'oro e altri metalli pesanti nell'Universo?

Abbiamo scoperto che il ferro e gli elementi più leggeri sono sintetizzati nel processo di una reazione termonucleare all'interno di una stella. Vediamo come si formano gli elementi più pesanti del ferro.

Ciò richiede neutroni aggiuntivi e in grandi quantità. In determinate condizioni, possono essere "spinti" nel nucleo di un atomo di un elemento più leggero. Di conseguenza, i neutroni possono perdere elettroni nel processo di decadimento beta. Quindi le particelle neutre si trasformeranno in protoni e la carica dell'atomo aumenterà. Ciò significa che ci sarà un aumento del numero di serie: l'elemento si trasformerà in uno più pesante.

La domanda sorge spontanea: dove trovare così tanti neutroni liberi. In precedenza, si credeva che un numero enorme di essi apparisse dopo le esplosioni di supernova. Ma nel 2017, gli scienziati sono stati in grado di osservare un altro processo: la fusione di due stelle di neutroni. Il risultato è un oggetto e molti detriti. Di conseguenza, da questi frammenti nasce uno "tsunami", che consiste di puri neutroni. La densità di un tale flusso è piuttosto grande - è paragonabile alla densità acqua.

Molti neutroni vengono "spinti" in qualsiasi atomo che si incontra sul percorso di questo flusso. Quindi decadono in protoni ed elettroni e, di conseguenza, si ottengono elementi più pesanti. Per esempio, oro.

Oggi gli scienziati sanno che la maggior parte dei metalli pesanti nel nostro universo si è formata in questo modo.