Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Csillagkeletkezés

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

A csillagkeletkezés az a folyamat, melynek során a csillagközi gázfelhőkben, elsősorban a gravitáció összehúzó hatására csillagok jönnek létre. A csillagkeletkezés főleg galaxisokban, ezen belül is főleg a sok csillagközi anyagot tartalmazó spirálgalaxisokban zajlik.

Bok-globulák és fiatal csillagok az IC 2944 emissziós ködben

Az összesűrűsödő gázfelhő egyes részei saját tömegvonzásuknál fogva egyre több gázt vonzanak magukba, így egyre sűrűbbé válnak, ezek a globulák, melyek a látható fény tartományában eltakarják a keletkező csillagot. A beérkező anyag a protocsillag körül akkréciós korongot képez, és nagy része a protocsillagba zuhan, egy része poláris jet formájában a csillagközi térbe távozik, az ilyen gázfelhők a Herbig-Haro objektumok. A protocsillag a sűrűség növekedésével folyamatosan fölhevül, és a megfelelő hőmérséklet elérése után a legsűrűbb részen megindul a deutérium, később a hidrogén fúziója. A gázfelhő maradékát a csillag sugárzása és csillagszele kifújja, az akkréciós korong maradékából pedig protoplanetáris korong képződik, mely végül bolygókká áll össze.

A csillagkeletkezési folyamatot gyorsíthatja a gázfelhő összenyomódása, ezt gyakran végzik a szupernóvák által kiváltott lökéshullámok, a spirálgalaxisokban a gázfelhők spirálkarokon (melyek tulajdonképpen szintén nagy lökéshullámok) való áthaladása, és az O és B színképtípusú csillagok ultraibolya sugárzása által növesztett buborékok tágulása. Kölcsönható galaxisokban is gyakori a szokásosnál lényegesen intenzívebb, robbanásszerű csillagkeletkezés.

A csillagkeletkezést lassíthatja a gázfelhő turbulenciája, vagy a benne kialakuló mágneses mezők, melyek mentén a gáz áramlik, akadályozva az egyenletes összehúzódást. Emiatt a nagy gázfelhőknek csak egy kis része tud csillagokká alakulni.

A csillagontó galaxisokban a csillagkeletkezés a szokásosnál intenzívebb (a Tejútrendszerünkre jellemző évi 3-4 csillag helyett hasonló méretű galaxisra vetítve ennek a tízszeresét is elérheti), az ilyen galaxisokban szuper-csillaghalmazok is láthatóak, melyek hasonlítanak Tejútrendszerünk nyílthalmazaihoz, de az azokra jellemző néhány száz-néhány ezer csillag helyett több millió csillagot tartalmaznak. A korai Univerzum galaxisaiban a csillagkeletkezés ennél sokkal intenzívebb volt, 2010 elején gravitációs lencsehatás segítségével sikerült olyan galaxist megfigyelni, amelyben a csillagkeletkezési ráta 250 csillag/év volt.

A Hubble űrtávcső megfigyelési szerint egyes törpegalaxisokban a csillagkeletkezési folyamat hosszú ideig, akár 200-400 millió évig is eltarthat, és a csillagkeletkezési hullám végigvonul az egész galaxison. A nagy csillagközi gázfelhőkben tömegesen képződnek csillagok, melyek sugárzása a felhőben lévő hidrogént ionizálja és sugárzásra készteti, az ilyen tartományokat H II régióknak nevezzük. A gázfelhő anyagának csillagokká alakulásakor nyílthalmaz keletkezik, melynek tagjai idővel szétrepülnek a térben.

--------------------------

A csillag születését követően kb. 10 millió év után hőmérséklete eléri a kritikus 11 millió 0C-ot. Ekkor a gázlabda átmérője 1,6 millió km-re zsugorodott, ami a mi Napunknak és más típusú csillagoknak a mérete.

Miért a 11 millió 0C a kritikus hőmérséklet?

A magyarázat az összehúzódó gáz protonjai közötti erőkkel kapcsolatos. Amikor a két protont nagy távolság választja el egymástól, elektromosan taszítják egymást, mivel minden protonnak elektromosan pozitív töltése van. De ha a protonok nagyon közel kerülnek egymáshoz, az elektromos taszítás átadja helyét a sokkal erősebb magerő vonzásának. A protonoknak ahhoz, hogy a magerő hatásos legyen, egybilliomod cm-nél közelebb kell lenni egymáshoz. Normál körülmények között az elektromos taszítás gátként működik, és az ilyen nagymérvű közeledést megakadályozza. Kivételes erősségű ütközések során azonban a protonok áthatolnak az őket elválasztó elektromos gáton, és a nukleáris vonzás hatása alá kerülnek. A kívánt hevességű ütközések akkor lépnek fel, amikor a gáz hőmérséklete a 11 millió 0C -ot eléri. Ha egyszer a két proton közötti gát az ütközés következtében átszakadt, a két részecske a nukleáris vonzás következtében felgyorsul, és egymás felé száguld. Végül az ütközés pillanatában a nukleáris vonzóerő akkora, hogy a két protont egyetlen magba egyesíti. Ugyanakkor energiájuk egy része elektromágneses hullám formájában felszabadul. Ez az energiafelszabadulás jelzi a csillag születését. Az energia kiáramlik a gázgömb felszínére, és többek között fény formájában kisugárzódik. Ennek következtében látjuk a csillagot az égen. Az energiafelszabadulás, amely kilogrammonként egymilliószor nagyobb, mint amennyi a TNT robbanásakor szabadul fel, megállítja a csillag összehúzódását, és az életének jó részét abban az egyensúlyban éli le, amely a nukleáris energia felszabadulásából származó kifelé ható nyomás és a gravitációs erő következtében létrejövő befelé ható nyomás között fennáll.

Két proton egyesülése egyetlen maggá csak az első lépés abban a reakciósorozatban, amelynek során a magerő felszabadul a csillag élete folyamán. Sorozatos ütközésben két további proton egyesül az előző kettővel, és létrejön a négy részecskét tartalmazó mag. Két proton elveszti pozitív töltését, és neutronná válik a folyamat során. Az eredmény olyan mag, amelynek két protonja és két neutronja van. Ez a héliumatom magja. A reakciósorozat a hidrogénatommagokat héliumatommagokká alakítja. A hidrogén héliummá alakítása az első és a leghosszabb fázis a csillag nukleáris energiatermelésének történetében, életének mintegy 99%-át kitölti.

------------------------------

A legtöbb csillag változatlannak látszik, pedig nem az. Azok is születnek, fejlődnek és meghalnak, akárcsak az élő szervezet. Egy csillag élettörténete a természet legegyszerűbb és leggyakoribb elemével, a hidrogénnel kezdődik. A világűr tele van hidrogénfelhőkkel, amelyek hullámzanak és örvénylenek a csillagok közötti térben. E híg felhők kavargó mozgása közben néha az atomok felgyülemlenek, és kis gázcsomagokat hoznak létre. E csomagok ideiglenesen sűrűsödnek az egyébként ritka közegben. Normális esetben az atomok szabálytalan mozgásuk következtében rövid idő alatt ismét szétrepülnek, és a gázcsomag gyorsan szétoszlik a térben. Csakhogy a szomszédjára minden atom kis gravitációs erőt fejt ki, ami az atomok szétszóródási tendenciájával ellentétesen hat. Ha a gázcsomagban lévő atomok száma elég nagy, az említett különféle erők együttese azt korlátlanul együtt tartja. Ekkor már önálló gázfelhőről van szó, amelyet a felhő atomjainak egymásra kifejtett vonzóereje tart össze. Az idő múltával folytonosan ható gravitáció minden atomot közelebb húz a többihez, így a felhő összehúzódik. Az egyes atomok a gravitációs tér hatására a centrum felé kezdenek esni, Esésük közben felgyorsulnak, és mozgási energiájuk növekszik. Az energianövekedés következtében a gáz felmelegszik, tehát hőmérséklete emelkedik. Ez a zsugorodó, folytonosan önmagát melegítő gázlabda az embrionális állapotú csillag. Miközben a felhő saját súlya alatt összehúzódik, a belső hőmérséklete állandóan nő. Elérve az 55 ezer 0C-ot, a gáz hidrogénatomjainak már elég nagy a sebességük ahhoz, hogy egymással ütközve az összes elektront kilökjék a proton körüli pályájukról. Az eredeti hidrogéngáz, amelynek minden atomja egy protonból és egy elektronból állt, most két gáz keverékévé válik: az egyik elektronokból áll, a másik protonokból. Az eredeti, 16 billió km átmérőjű gázgömb ebben az állapotban már csak 160 millió km-es. E hatalmas gázgömb, amely immár különálló protonokból ás elektronokból áll, folytatja összehúzódását saját súlya alatt, és a centrumának hőmérséklete tovább emelkedik. 10 millió év után ez a hőmérséklet eléri a kritikus kb. 11 millió 0C-ot. Ekkor a gázlabda átmérője 1,6 millió km-re zsugorodott, ami a mi Napunknak és más típusú csillagoknak a mérete.

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

--------------------

http://www.puskas.hu/ttk/csillag/csillag/117.htm

http://hu.wikipedia.org/wiki/Csillagkeletkez%C3%A9s

http://nagysandor.eu/nuklearis/CoulombBarrier.htm

http://nuclearmorphology.hu/kozmologia/mi-tortenik-most-a-vilagunkkal/