Τα αστέρια είναι τεράστιες μπάλες από φωτεινό πλάσμα. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός από αυτούς στον γαλαξία μας. Τα αστέρια έχουν παίξει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της επιστήμης. Σημειώθηκαν επίσης στους μύθους πολλών λαών, χρησίμευαν ως εργαλεία πλοήγησης. Όταν εφευρέθηκαν τα τηλεσκόπια, καθώς και οι νόμοι της κίνησης των ουράνιων σωμάτων και της βαρύτητας, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι όλα τα αστέρια είναι παρόμοια με τον Ήλιο.
Ορισμός
Τα αστέρια της κύριας ακολουθίας περιλαμβάνουν όλα εκείνα στα οποία το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο. Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία είναι χαρακτηριστική για τα περισσότερα αστέρια, τα περισσότερα από τα φωτιστικά που παρατηρούνται από τον άνθρωπο εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία. Για παράδειγμα, σε αυτήν την ομάδα ανήκει και ο Ήλιος. Το Alpha Orionis, ή, για παράδειγμα, ο δορυφόρος του Σείριου, δεν ανήκουν στα αστέρια της κύριας ακολουθίας.
Ομάδες αστεριών
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες E. Hertzsprung και G. Russell ασχολήθηκαν με το θέμα της σύγκρισης των άστρων με τους φασματικούς τους τύπους. Δημιούργησαν ένα γράφημα που εμφάνιζε το φάσμα και τη φωτεινότητα των άστρων. Στη συνέχεια, αυτό το διάγραμμα πήρε το όνομά τους. Τα περισσότερα από τα φωτιστικά που βρίσκονται σε αυτό ονομάζονται ουράνια σώματα του κύριουακολουθίες. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει αστέρια που κυμαίνονται από μπλε υπεργίγαντες έως λευκούς νάνους. Η φωτεινότητα του Ήλιου σε αυτό το διάγραμμα λαμβάνεται ως ενότητα. Η ακολουθία περιλαμβάνει αστέρια διαφόρων μαζών. Οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει τις ακόλουθες κατηγορίες φωτιστικών:
- Supergiants - I class luminosity.
- Giants - II τάξη.
- Αστέρια της κύριας ακολουθίας - V τάξη.
- Subdwarfs - VI τάξη.
- Λευκοί νάνοι – κατηγορία VII.
Διαδικασίες μέσα στα φωτιστικά
Από την άποψη της δομής, ο Ήλιος μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις υπό όρους ζώνες, μέσα στις οποίες συμβαίνουν διάφορες φυσικές διεργασίες. Η ενέργεια ακτινοβολίας του άστρου, καθώς και η εσωτερική θερμική ενέργεια, προκύπτουν βαθιά μέσα στο φωτιστικό και μεταφέρονται στα εξωτερικά στρώματα. Η δομή των αστεριών της κύριας ακολουθίας είναι παρόμοια με τη δομή του φωτιστικού του ηλιακού συστήματος. Το κεντρικό τμήμα κάθε φωτιστικού που ανήκει σε αυτή την κατηγορία στο διάγραμμα Hertzsprung-Russell είναι ο πυρήνας. Εκεί γίνονται συνεχώς πυρηνικές αντιδράσεις, κατά τις οποίες το ήλιο μετατρέπεται σε υδρογόνο. Για να συγκρουστούν οι πυρήνες του υδρογόνου μεταξύ τους, η ενέργειά τους πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια απώθησης. Επομένως, τέτοιες αντιδράσεις πραγματοποιούνται μόνο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Μέσα στον Ήλιο, η θερμοκρασία φτάνει τους 15 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Καθώς απομακρύνεται από τον πυρήνα του άστρου, μειώνεται. Στο εξωτερικό όριο του πυρήνα, η θερμοκρασία είναι ήδη το ήμισυ της τιμής στο κεντρικό τμήμα. Η πυκνότητα του πλάσματος επίσης μειώνεται.
Πυρηνικές αντιδράσεις
Αλλά όχι μόνο στην εσωτερική δομή της κύριας ακολουθίας τα αστέρια είναι παρόμοια με τον Ήλιο. Τα φωτιστικά αυτής της κατηγορίας διακρίνονται επίσης από το γεγονός ότι οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους συμβαίνουν μέσω μιας διαδικασίας τριών σταδίων. Διαφορετικά, ονομάζεται κύκλος πρωτονίου-πρωτονίου. Στην πρώτη φάση δύο πρωτόνια συγκρούονται μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα αυτής της σύγκρουσης, εμφανίζονται νέα σωματίδια: δευτέριο, ποζιτρόνιο και νετρίνο. Στη συνέχεια, το πρωτόνιο συγκρούεται με ένα σωματίδιο νετρίνου και σχηματίζεται ένας πυρήνας του ισοτόπου ηλίου-3, καθώς και ένα κβάντο ακτίνων γάμμα. Στο τρίτο στάδιο της διαδικασίας, δύο πυρήνες ηλίου-3 συγχωνεύονται και σχηματίζεται συνηθισμένο υδρογόνο.
Κατά τη διάρκεια αυτών των συγκρούσεων, παράγονται συνεχώς στοιχειώδη σωματίδια νετρίνων κατά τη διάρκεια πυρηνικών αντιδράσεων. Ξεπερνούν τα κατώτερα στρώματα του άστρου και πετούν στον διαπλανητικό χώρο. Τα νετρίνα καταγράφονται επίσης στο έδαφος. Το ποσό που καταγράφουν οι επιστήμονες με τη βοήθεια οργάνων είναι ασύγκριτα μικρότερο από αυτό που θα έπρεπε σύμφωνα με την υπόθεση των επιστημόνων. Αυτό το πρόβλημα είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην ηλιακή φυσική.
Ζώνη ακτινοβολίας
Το επόμενο στρώμα στη δομή του Ήλιου και των αστεριών της κύριας ακολουθίας είναι η ζώνη ακτινοβολίας. Τα όριά του εκτείνονται από τον πυρήνα σε ένα λεπτό στρώμα που βρίσκεται στο όριο της ζώνης μεταφοράς - το ταχοκλίνη. Η ζώνη ακτινοβολίας πήρε το όνομά της από τον τρόπο με τον οποίο η ενέργεια μεταφέρεται από τον πυρήνα στα εξωτερικά στρώματα του αστέρα - ακτινοβολία. φωτόνια,που παράγονται συνεχώς στον πυρήνα, κινούνται σε αυτή τη ζώνη, συγκρούοντας με τους πυρήνες του πλάσματος. Είναι γνωστό ότι η ταχύτητα αυτών των σωματιδίων είναι ίση με την ταχύτητα του φωτός. Όμως, παρόλα αυτά, χρειάζονται φωτόνια περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια για να φτάσουν στα όρια των ζωνών μεταφοράς και ακτινοβολίας. Αυτή η καθυστέρηση οφείλεται στη συνεχή σύγκρουση φωτονίων με τους πυρήνες του πλάσματος και στην επανεκπομπή τους.
Tachocline
Ο ήλιος και τα αστέρια της κύριας ακολουθίας έχουν επίσης μια λεπτή ζώνη, η οποία προφανώς παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό του μαγνητικού πεδίου των άστρων. Λέγεται ταχοκλίνη. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι εδώ λαμβάνουν χώρα οι διαδικασίες του μαγνητικού δυναμό. Βρίσκεται στο γεγονός ότι οι ροές πλάσματος τεντώνουν τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου και αυξάνουν τη συνολική ένταση του πεδίου. Υπάρχουν επίσης προτάσεις ότι εμφανίζεται μια απότομη αλλαγή στη χημική σύνθεση του πλάσματος στη ζώνη της ταχοκλίνης.
Συγαγωγική ζώνη
Αυτή η περιοχή αντιπροσωπεύει το πιο εξωτερικό στρώμα. Το κάτω όριο του βρίσκεται σε βάθος 200 χιλιομέτρων και το πάνω φτάνει στην επιφάνεια του άστρου. Στην αρχή της ζώνης μεταφοράς, η θερμοκρασία είναι ακόμα αρκετά υψηλή, φτάνει περίπου τους 2 εκατομμύρια βαθμούς. Ωστόσο, αυτός ο δείκτης δεν επαρκεί πλέον για να λάβει χώρα η διαδικασία ιονισμού ατόμων άνθρακα, αζώτου και οξυγόνου. Αυτή η ζώνη πήρε το όνομά της λόγω του τρόπου με τον οποίο υπάρχει μια συνεχής μεταφορά της ύλης από τα βαθιά στρώματα προς τα εξωτερικά - συναγωγή, ή ανάμειξη.
Σε μια παρουσίαση σχετικά μεΤα αστέρια της κύριας ακολουθίας μπορούν να υποδηλώνουν το γεγονός ότι ο Ήλιος είναι ένα συνηθισμένο αστέρι στον γαλαξία μας. Ως εκ τούτου, μια σειρά από ερωτήματα - για παράδειγμα, σχετικά με τις πηγές της ενέργειας, τη δομή, αλλά και τον σχηματισμό του φάσματος - είναι κοινά τόσο στον Ήλιο όσο και σε άλλα αστέρια. Το φωτιστικό μας είναι μοναδικό ως προς τη θέση του - είναι το πιο κοντινό αστέρι στον πλανήτη μας. Επομένως, η επιφάνειά του υπόκειται σε λεπτομερή μελέτη.
Φωτόσφαιρα
Το ορατό κέλυφος του Ήλιου ονομάζεται φωτόσφαιρα. Είναι αυτή που εκπέμπει σχεδόν όλη την ενέργεια που έρχεται στη Γη. Η φωτόσφαιρα αποτελείται από κόκκους, που είναι επιμήκη σύννεφα θερμού αερίου. Εδώ μπορείτε επίσης να παρατηρήσετε μικρά σημεία, τα οποία ονομάζονται πυρσοί. Η θερμοκρασία τους είναι περίπου 200 oC υψηλότερη από την περιβάλλουσα μάζα, επομένως διαφέρουν ως προς τη φωτεινότητα. Οι πυρσοί μπορούν να υπάρχουν για έως και αρκετές εβδομάδες. Αυτή η σταθερότητα προκύπτει λόγω του γεγονότος ότι το μαγνητικό πεδίο του άστρου δεν επιτρέπει στα κατακόρυφα ρεύματα των ιονισμένων αερίων να αποκλίνουν σε οριζόντια κατεύθυνση.
Spots
Επίσης, μερικές φορές εμφανίζονται σκοτεινές περιοχές στην επιφάνεια της φωτόσφαιρας - οι πυρήνες των κηλίδων. Συχνά οι κηλίδες μπορούν να αυξηθούν σε διάμετρο που υπερβαίνει τη διάμετρο της Γης. Οι ηλιακές κηλίδες τείνουν να εμφανίζονται σε ομάδες και μετά μεγαλώνουν. Σταδιακά, διασπώνται σε μικρότερες περιοχές μέχρι να εξαφανιστούν εντελώς. Οι κηλίδες εμφανίζονται και στις δύο πλευρές του ηλιακού ισημερινού. Κάθε 11 χρόνια, ο αριθμός τους, καθώς και η περιοχή που καταλαμβάνουν τα σημεία, φτάνουν στο μέγιστο. Σύμφωνα με την παρατηρούμενη κίνηση των κηλίδων, ο Galileo μπόρεσεανιχνεύσει την περιστροφή του ήλιου. Αργότερα, αυτή η περιστροφή βελτιώθηκε χρησιμοποιώντας φασματική ανάλυση.
Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες προβληματίζονται για το γιατί η περίοδος αύξησης των ηλιακών κηλίδων είναι ακριβώς 11 χρόνια. Παρά τα κενά στη γνώση, οι πληροφορίες για τις ηλιακές κηλίδες και την περιοδικότητα άλλων πτυχών της δραστηριότητας του άστρου δίνουν στους επιστήμονες την ευκαιρία να κάνουν σημαντικές προβλέψεις. Μελετώντας αυτά τα δεδομένα, είναι δυνατό να γίνουν προβλέψεις σχετικά με την έναρξη μαγνητικών καταιγίδων, διαταραχών στον τομέα των ραδιοεπικοινωνιών.
Διαφορές από άλλες κατηγορίες
Η φωτεινότητα ενός αστεριού είναι η ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται από το φωτιστικό σε μία μονάδα χρόνου. Αυτή η τιμή μπορεί να υπολογιστεί από την ποσότητα ενέργειας που φτάνει στην επιφάνεια του πλανήτη μας, με την προϋπόθεση ότι είναι γνωστή η απόσταση του άστρου από τη Γη. Η φωτεινότητα των αστεριών της κύριας ακολουθίας είναι μεγαλύτερη από εκείνη των ψυχρών αστεριών χαμηλής μάζας και μικρότερη από εκείνη των θερμών αστέρων, που έχουν μάζα μεταξύ 60 και 100 ηλιακών μαζών.
Τα ψυχρά αστέρια βρίσκονται στην κάτω δεξιά γωνία σε σχέση με τα περισσότερα αστέρια και τα καυτά αστέρια βρίσκονται στην επάνω αριστερή γωνία. Ταυτόχρονα, στα περισσότερα αστέρια, σε αντίθεση με τους κόκκινους γίγαντες και τους λευκούς νάνους, η μάζα εξαρτάται από τον δείκτη φωτεινότητας. Κάθε αστέρι ξοδεύει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του στην κύρια ακολουθία. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα αστέρια με μεγαλύτερη μάζα ζουν πολύ λιγότερο από αυτά που έχουν μικρή μάζα. Εκ πρώτης όψεως, θα έπρεπε να είναι το αντίθετο, γιατί έχουν περισσότερο υδρογόνο να κάψουν, και πρέπει να το χρησιμοποιούν περισσότερο. Ωστόσο, τα αστέριαοι ογκώδεις καταναλώνουν τα καύσιμα τους πολύ πιο γρήγορα.
