Wiedza i Życie 02/2019
W numerze m.in.:
Eksploracja kosmosu
Kosmiczne przysmaki; Marek Matacz

Technika
Sztuczny pacjent, prawdziwa nauka; Mirosław Dworniczak

Historia
Zapach rządzi; Agnieszka Krzemińska

Technika
Dźwięki podwyższonego ryzyka; Kamil Nadolski

Fizyka
Nadprzewodnictwo – niezwykłe zjawisko; Mirosław Dworniczak  
Lubią Państwo spacery? To dobrze, bo służą one zdrowiu, a przy okazji trafić się może coś tak niecodziennego jak słońca poboczne albo też inne zapierające dech w piersiach zjawisko optyczne.
Okazuje się, że nie tylko ludzie są fanami dobrej zabawy. Rozrywki wszelakiego rodzaju występują też w świecie zwierząt. Choć z pozoru wydają się błahe, spełniają ważną ewolucyjną funkcję.
Aktualne numery
04/2019
03/2019
Kalendarium
Kwiecień
24
W 1885 r. prof. Jan Mikulicz-Radecki przeprowadził w Krakowie pierwszą na świecie operację zszycia pękniętego wrzodu żołądka.
Warto przeczytać
Poznaj sekrety płuc i dowiedz się, jak oddychać, żeby żyć dłużej. Czy wiejskie powietrze na pewno jest zdrowe? Jak kasłać, żeby żyć dłużej?W jaki sposób kontrolować astmę i jaki sport może w tym pomóc?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Weronika Śliwa | dodano: 2012-07-04
Jak umiera gwiazda

Na miejscu eksplozji supernowej obserwowanej w roku 1054 pozostał pulsar - wirująca, emitująca regularne błyski promieniowania radiowego gwiazda neutronowa.


Początek życia każdej z nich jest tłumny i kolorowy. Koniec wygląda różnie - niektóre giną cichutko, o końcu innych dowiadujemy się z samych krańców Wszechświata.

Gwiezdne życie różni się od ziemskiego: najciekawsze jest zwykle u samego schyłku. To wtedy gwiazdy wybuchają, wyrzucają potężne strugi materii, a nawet kolapsują w obiekty, o których strukturze niczego nie wiemy. Narodziny wydają się wyglądać stosunkowo podobnie. Kolebki gwiazd to obłoki molekularne, zbudowane głównie z cząsteczkowego wodoru H2, helu oraz domieszek innych pierwiastków. Z czasem obłok zaczyna się zapadać pod wpływem własnej grawitacji. Niekiedy przyczyną tego zapadania jest pobliska katastrofa - wybuch supernowej lub zderzenie macierzystej galaktyki obłoku z sąsiednim skupiskiem gwiazd. Kurczący się obłok dzieli się na mniejsze fragmenty. Gdy temperatura w każdym z nich wystarczająco wzrośnie, rozpoczynają się reakcje termojądrowe - rodzą się gwiazdy. Choć powstały w większej gromadce, ta z czasem się rozproszy i gwiezdne siostry będą się poruszały w przestrzeni kosmicznej samodzielnie lub w kilkugwiezdnych układach. Ich dalsze losy zależą przede wszystkim od początkowej masy.

Otyli żyją krócej - ale ciekawiej!
Młoda gwiazda - gigantyczna kula gazowa - utrzymuje wewnętrzną równowagę dzięki zrównoważeniu dążącej do kolapsu siły samograwitacji gazu i ciśnienia, tym wyższego, im wyższa jest temperatura gazu. Tak więc masywniejsze gwiazdy, by się nie zapaść, muszą utrzymywać w swych wnętrzach wyższe temperatury. Im większa jest masa gwiazdy, tym szybsze i gwałtowniejsze reakcje termojądrowe. Gwiazdy masywne żyją więc krócej od skromniejszych kuzynek: zaczynająca życie z masą 20 mas Słońca ma przed sobą niecałe 10 mln lat życia, gwiazda dziesięciokrotnie mniej masywna od Słońca żyje nawet 1000 mld lat! Nasze Słońce, o przeciętnej masie, przeżyje łącznie ponad 11 mld lat - przed sobą ma jeszcze ponad 6 mld.

Początkowo głównym źródłem gwiazdowej energii jest proces, w którym w jej gorącym centrum jądra wodoru się łączą, tworząc hel. Z czasem ilość helu w wewnętrznych obszarach gwiazdy rośnie. Czas na następną reakcję, w której z helu powstaje węgiel. Jądra helu łączą się w węgiel w znacznie wyższych temperaturach niż wodór - gdy protonom, jądrom wodoru, wystarczy do reakcji kilkanaście milionów stopni, spalanie helu wymaga ich kilkuset milionów. Niestety - nie każda z gwiazd może taką temperaturę osiągnąć. Część z nich, których masa nie przekracza ułamków masy Słońca, kończy więc życie tuż po pierwszym ważnym etapie życia - cyklu wodorowym.

Niby-planeta w teleskopie
Jądro takiej małomasywnej gwiazdy się kurczy, jej zewnętrzne warstwy odsuwają się od środka i stopniowo ulatują w przestrzeń międzygwiezdną. Po jakimś czasie na miejscu dawnego słońca pozostaje tylko bardzo gęste i gorące jądro. Jego temperatura wynosi początkowo kilkaset tysięcy stopni, świeci więc ono przede wszystkim w świetle ultrafioletowym. To wysokoenergetyczne promieniowanie oświetla odrzuconą niegdyś materię, która zdążyła się już od gwiazdy oddalić na odległość około pół roku świetlnego. Odrzucona otoczka zaczyna świecić. Powstaje jeden z najpiękniejszych kosmicznych obiektów - mgławica planetarna. Ta nazwa pochodzi z czasów pierwszych teleskopów, które ukazywały dawnym odkrywcom niewyraźne obrazy mgławic, przypominających tarcze największych planet.

Niestety - mgławice planetarne żyją krótko, kilka-kilkanaście tysięcy lat. Po tym czasie znajdujące się w centrum jądro stygnie i przestaje oświetlać gazowe obłoki. Na miejscu mgławicy pozostaje tylko gęsta helowa kula - nowo powstały biały karzeł. Czy takich gwiazd obserwujemy dużo? Cóż, samotnego białego karła helowego nie spodziewamy się szybko zobaczyć: gwiazdy małomasywne żyją przecież tak długo, że wypalenie zapasów wodoru zajmuje im więcej czasu, niż wynosi wiek obserwowalnego przez nas Wszechświata - 13,7 mld lat. Samotne białe karły helowe po prostu jeszcze się nie narodziły. Jednak karzeł helowy może powstać w układzie podwójnym, w którym jedna z gwiazd wysysa materię z towarzyszki, prowadząc ją do przedwczesnego końca.
Nieznacznie cięższe samotne gwiazdy po okresie spalania wodoru spalają hel, a gdy ten się wyczerpie, znów stają przed wyzwaniem osiągnięcia w centralnych częściach jeszcze wyższej temperatury, tym razem niezbędnej do zapalenia węgla. Część z nich jest na to zbyt lekka i przechodzi przez kolejne etapy mgławicy planetarnej. Samotne białe karły to na ogół gwiazdy węglowe lub tlenowe, które przeszły etap mgławicy planetarnej po etapie spalania helu. Taką gwiazdą stanie się również kiedyś Słońce.

O ile białe karły helowe występują w niektórych układach podwójnych, a karły węglowo    - tlenowe są w kosmosie wręcz powszechne (jeden z nich towarzyszy choćby najjaśniejszej gwieździe ziemskiego nieba, Syriuszowi), o tyle do niedawna nie obserwowano karłów zbudowanych z cięższych pierwiastków. Podobnej ewolucji powinny wszak podlegać gwiazdy, którym udało się jeszcze zapalić węgiel, ale ewolucję zakończyły po jego wykorzystaniu. Tymczasem masa znanych dziś białych karłów nie przekracza około 0,6 masy Słońca, a więc masy, która po odrzuceniu zewnętrznych warstw pozostanie i naszej gwieździe. Być może ten deficyt udało się niedawno wyjaśnić australijskim badaczom obserwującym dwie bliskie galaktyki - Obłoki Magellana - w falach radiowych. W zebranych danych odnaleźli oni 15 jasnych radiowo obiektów, których położenie pokrywało się ze znanymi wcześniej mgławicami planetarnymi. Ale skąd tak silne promieniowanie radiowe?