Žvaigždės, kaip ir kiekvienas objektas visoje Visatoje, gimsta ir miršta. Kaip žvaigždė baigia savo gyvenimą, galiausiai lemia tik jos masė. Pačios žvaigždės egzistuoja tik dėl labai trapios pusiausvyros, esančios tarp karščio jos branduolyje ir gravitacijos. Kol žvaigždės branduolyje vykstančių termobranduolinių reakcijų metu išskiriama jėga yra lygi gravitacijos jėgai, ji, kol kas, neturi dėl ko jaudintis. Deja, per milijonus ar net milijardus metų, branduolyje nebelieka pakankamai elementų, kad šios reakcijos toliau vyktų, ir žvaigždė pradeda eiti savo gyvenimo galo link.
Žvaigždžių Gyvenimo Etapai ir Mirtis
Šiame etape žvaigždės baigtį nulemia jos masė. Milžinių laukia įspūdinga baigtis. Pirmiausia jų išoriniai sluoksniai išsiplečia, ir jos tampa raudonosiomis supermilžinėmis. Vėliau žvaigždės branduolys smarkiai susitraukia, tampa labai tankiu. Čia reakcijos nutrūksta, kadangi geležis nebeišskiria energijos, o ją naudoja. Galiausiai gravitacija, kovą tarp savęs ir reakcijų išskiriamos energijos, laimi, ir pusiausvyra palinksta gravitacijos pusėn.
Visa žvaigždės masė yra gravitacijos stumiama į branduolį, kuriame ji, kartu su geležiniu branduoliu, kolapsuojasi ir sprogsta. Tai mes vadiname supernova. Supernovos liekana yra tarpžvaigždinis ūkas, kurio centre gali susidaryti dvi liekanos, kurias ir vėl lemia masė.
Neutroninės Žvaigždės
Šių žvaigždžių sandara bei savybės yra vienos keisčiausių visoje Visatoje: jų paviršiaus temperatūra gali siekti iki 100 milijardų Kelvinų, kol mūsų Saulės siekia vos 6000; jų gravitacija yra apie 2 milijardus kartų stipresnė nei Žemės; jos geba suktis aplink savo ašį net kelis kartus per sekundę; o jų skersmuo gali būti tik apie 20 kilometrų, nors jų masė gali siekti net 1,5 saulės masių. Šios žvaigždės tokios tankios, jog vienas arbatinis šaukštelis šios materijos svertų net apie 100 milijonų tonų.
Nepaisant to, išorinis neutroninės žvaigždės sluoksnis yra galimai 10 milijardų kartų stipresnis nei pati stipriausia medžiaga čia, Žemėje. Šie išorinių sluoksnių neutronai susijungia į branduolius ir sudaro beveik kietą plutą. Mantijos apačioje yra aptinkamos keistos bei sudėtingos branduolinės struktūros. Žvaigždės viduje branduoliai deformuojasi bei sudaro keistų formų sankaupas, astronomų vadinamas „branduoliniais makaronais“. Šių „makaronų“ yra dar ir skirtingų rūšių: spagečių, lazanijos ir pan. Kas yra dar giliau, po šiais „makaronais“, nėra žinoma.
Vis dėlto, žvaigždei mirštant ir tampant neutronine žvaigžde, tai nebūtinai bus jos pabaiga. Dvi neutroninės žvaigždės gali susidurti ir sprogti kilonova - t.y. sprogimas dar stipresnis nei supernovos - ir mirti dar kartą. Po tokio sprogimo lieka tik juodoji skylė. Susidūrus dviem neutroninėms žvaigždėms į kosmoso erdves išmetama dar daugiau medžiagų.
Žvaigždžių Įvairovė
Naktiniame Žemės danguje žvaigždės - mažyčiai, spindintys taškeliai. Tačiau šis požiūris nėra itin arti realybės. Žvaigždės - tai didžiuliai įkaitę dujų kamuoliai, kurių paviršiaus temperatūra siekia nuo 3200°C iki netgi 40000°C. Žvaigždės vykdo termobranduolines reakcijas, kurių metu vandenilis naudojamas kaip kuras. Vykdomos reakcijos išskiria daug energijos šilumos pavidalu, todėl žvaigždžių temperatūra tokia aukšta.
Temperatūra gali kisti pagal žvaigždės dydį, o dėl kintančios temperatūros, kinta ir fuzijos reakcijų rezultatai. Štai pavyzdžiui, raudonosios nykštukės ganėtinai vėsios, o jų masė dažnai nesiekia net trečdalio mūsų Saulės masės. Dėl mažos temperatūros vandenilio konversija į helį ganėtinai lėta, o žvaigždės viduje vykstantis medžiagų judėjimas suteikia daugiau vandenilio kuro lyginant su didžiųjų žvaigždžių proporcijomis ir prieinamu vandenilio atomų šaltiniu. Dėl šių priežasčių raudonosios nykštukės drąsiai laiko ilgaamžiškumo titulą - jų nuspėjama gyvenimo trukmė gali siekti net 1trln. metų. Šiuos skaičius sunkiai įsivaizduojame, tačiau Visatos amžius nesiekia net 14mlrd. metų, o Saulė tegyvens tik apie 12mlrd. metų.
Saulės Sandara
Vidutinio dydžio žvaigždės, kaip Saulė, savo branduoliuose turi sluoksnius, tarp kurių materija negali judėti taip laisvai, kaip raudonosiose nykštukėse. Saulė skiriama į 3 vidines zonas: centrinę, dar kitaip vadinamą branduoliu, ją gaubia spindulinė bei konvekcinė zonos. Branduolyje, dėl aukštos temperatūros ir slėgio, vandenilio atomai skyla, sudarydami atomų branduolių ir elektronų plazmą. Tokiose sąlygose vyksta termobranduolinės reakcijos, kurių pirminis produktas - helio branduolys. Reakcijos metu taip pat išskiriami gama spindulių fotonai ir neutrinai, tampantys pagrindiniu Saulės energijos šaltiniu. Dalis šių dalelių pasiekia Saulės paviršių ir yra išspinduliuojama į Visatą. Nuo Saulės paviršiaus atsiskyręs fotonas pasiekia Žemę per 8min., tačiau jam prireikia 200 000 metų, kad nuo branduolinės reakcijos vietos branduolyje pasiektų Saulės paviršių.
Sunkesni Elementai Žvaigždėse
Žvaigždės, kurios bent 8 kartus didesnės už Saulę, termobranduolinių reakcijų metu sukuria elementus, ne sunkesnius už geležį. Dėl traukos jėgos, sunkesni elementai sudaro naujus vidinius sluoksnius: vandenilio fuzija vyksta arčiausiai žvaigždės paviršiaus, reikalauja ganėtinai žemos temperatūros - lyginant su kitais reakcijų sluoksniais. Dėl vandenilio naudojamo termobranduolinėms reakcijoms, kyla branduolio temperatūra, taip sukuriamos sąlygos aukštesnio lygio branduolių reakcijoms. Antrajame branduolio sluoksnyje helio atomai, sulydyti iš vandenilio branduolių plazmos, dėl aukštesnės temperatūros vėl paverčiami į plazmą, tačiau šios reakcijos metu naujai sulipdyti atomai - anglis. Didesnės žvaigždės gali turėti iki šešių skirtingų fuzijos sluoksnių, septintuoju tampa geležis. Kiekvienas naujai atsiradęs sluoksnis - termobranduolinių reakcijų stadija - dėl sparčiau kylančios žvaigždės temperatūros trunka vis trumpiau. Tam, kad tokio dydžio žvaigždė sudegintų savo vandenilio atsargas, jai gali prireikti iki milijardo metų, tačiau atsiradus vos pirmajam geležies atomui, ima tiksėti mirtina bomba. Silikonas ima taip greitai virsti geležimi, kad jo atsargos baigiasi per vieną dieną! Žvaigždės geležiniam branduoliui didėjant, o vandenilio atsargoms mažėjant, ji ima artėti prie savo pražūties.
Supernovos ir Ūkai
Regimąją Visatą nutvieskia ryškus Supernovos blyksnis, anksčiau buvę žvaigždės sluoksniai skrieja kosmoso platybėmis. Mirusios žvaigždės gyvenimo rezultatas - Visata skriejantys reakcijų metų pagaminti elementai ir junginiai. Šie naujai pagaminti elementai, skriejantys metalo luitais ar spindulių pavidalu, gali atgimti - tapti naujų žvaigždžių gamyklomis, vadinamais pluoštiniais ūkais. Neutroninė žvaigždė skleidžia tokią stiprią radiaciją, kad aplink ją esantis žvaigždės išorinių sluoksnių sudarytas pluoštinis ūkas ima švytėti. Žemė - puikus kosmoso elementų kompozicijos pavyzdys. Tiksli viską sudarančių atomų kilmė nėra žinoma, tačiau galima teigti, jog bent dalis šių atomų galėjo susiformuoti kažkada egzistavusios žvaigždės branduolyje. Žinoma, jog žmogaus kūnas sudarytas iš 65% deguonies, 18% anglies, 10% vandenilio ir 3% azoto atomų. Bent 96% mūsų kūno - potencialios žvaigždžių dulkės.
Egzoplanetų Paieška
Visos Saulės sistemos planetos kartu sudėjus nesudaro nė 1 procento mūsų žvaigždės masės. Jei žvaigždės mums atrodo kaip nedideli taškeliai naktiniame danguje, tai egzoplanetos - tarsi dulkelės. „Į Saulę panašių žvaigždžių Visatoje yra labai daug. Kodėl gi ten negalėtų būti planetų, panašių į Žemę? Toks ir yra mūsų tikslas: analizuoti kitas žvaigždes su kitomis planetomis ir išsiaiškinti, kuo jos panašios, kuo skiriasi, kas lėmė, kad mūsų Saulės sistemoje yra gyvybė, o kitose planetų sistemose nėra - arba yra, bet kitokia forma nei pas mus,“ - pasakoja VU astronomė dr.
Mokslo Sriuba
Laida „Mokslo sriuba“ - tai ne pelno siekianti jaunų žmonių iniciatyva, kuriama bendradarbiaujant su Baltijos pažangių technologijų institutu. „Mokslo sriubą“ galima ragauti kiekvieną šeštadienį 11:30 val. Nuo 2025 m. sausio viešinsime sukurtas TV laidas mūsų YouTube kanale.