Ciclul de viață al stelelor

După ani și ani de cercetări, oamenii de ştiinţă au reuşit să înţeleagă o parte din misterele stelelor.

Stelele trec prin același ciclu al vieţii pe care îl parcurgem şi noi, în sensul că ele se nasc, trăiesc și apoi mor. Diferența este că evoluţia stelelor este mult mai spectaculoasă, iar ciclul lor de viaţă durează mult mai mult timp. În funcție de masa stelei, durata de viață a unei stele poate varia de la câteva milioane de ani până la câteva miliarde de ani! Așa că haideți să aflăm mai multe informaţii despre viața unora dintre cele mai bătrâne corpuri cereşti din Univers: stelele.

Cum se nasc și cum mor stelele. Credit: NASA

Naşterea stelelor

Desigur, acesta este momentul în care comparația dintre oameni și stele trebuie să înceteze. Locul de naştere al unei stele este un nor imens, rece format din gaz și praf: nebuloasa stelară.

Nebuloasele stelare se comprimă ca o consecinţă a gravitaţiei proprii. Pe măsură ce aceşti nori moleculari devin tot mai mici, ei se scindează în globule. În cele din urmă, aceste globule devin atât de dense şi se încălzesc atât de mult încât permit declanşarea reacțiilor nucleare. Când temperatura din interiorul lor ajunge la aproximativ 10 milioane de grade Celsius, globula se transformă într-o stea, o protostea. O astfel de stea nu este foarte stabilă. Pentru a trăi, protosteaua trebuie să-şi mențină echilibrul intre atracţia gravitaţională care tinde să o contracte (prin atragerea gazului din stea spre nucleu) și presiunea gazelor din interior care tinde să o dilate. O stea moare atunci când nu-şi mai poate menţine acest echilibru.

Cum putem „cunoaște” toate aceste lucruri?

Observatoarele în infraroșu, cum ar fi telescopul spaţial Herschel al ESA (European Space Agency) ce a fost lansat în anul 2009 şi care, din păcate, nu mai este activ în prezent, sunt capabile să detecteze căldura care provine de la astfel de stele și, prin urmare, pot să ne furnizeze informațiile de care avem nevoie pentru a continua cercetărilor asupra acestor stele.

Dacă temperatura din centrul protostelelor nu atinge valoarea critică pentru declanşarea reacțiilor nucleare, atunci acestea sfârşesc sub forma unor stele pitice brune. Se consideră că piticele brune nu sunt stele. Dacă temperatura critică din centrul unei protostele atinge valoarea critica, atunci se declanşează reacţia de fuziune nucleară. În acest caz nu mai vorbim de o protostea. Aceasta a devenit o stea în momentul în care atomii de hidrogen fuzionează şi rezultă heliu. Fuziunea nucleară este o reacţie nucleară în care două sau mai multe nuclee atomice se ciocnesc la viteze foarte mari și formează un nou tip de nucleu atomic, în acest caz este vorba de atomii de hidrogen ce formează heliu.

În decursul vieţii stelele îşi consumă rezervele de hidrogen care prin fuziune se transformă în heliu. Ce se întâmplă însă atunci când hidrogenul se termină? Ei bine, stelele vor transforma heliul în carbon și, după o vreme, chiar în elemente mai grele. Menținerea echilibrului între greutate și presiunea gazelor devine în acest caz foarte dificilă. În cele din urmă, stelele colapsează. Înainte de colapsul inevitabil al stelei, reacțiile nucleare ce se desfăşoară în afara nucleului determină dilatarea stelei, iar culoarea acesteia tinde spre roșu. Steaua devine o gigantă roșie.

Sfârşitul unei stele depinde de masa acesteia. Oamenii de ştiinţă se aşteaptă ca Soarele să se transforme într-o stea pitică albă. În cazul în care o stea are o masă ceva mai mare decât a Soarelui, atunci aceasta poate suferi o explozie de supernovă. În urma acesteia va rezulta o stea neutronică. Dacă masa stelei este de cel puțin trei ori mai mare decât masa Soarelui, atunci din colapsul stelei ar putea rezulta o gaură neagră!

Evoluția stelelor

În cea mai mare parte a vieţii lor, stelele se află într-o fază de evoluţie pe care o numim secvența principală. Soarele se află în prezent în secvența principală. Cu toate acestea, nu toate stelele din Univers sunt în secvența principală. Atunci când admirăm cerul nopţii, privim de fapt în trecut. Ați observat vreodată stele roșii pe bolta cerească? Este posibil ca stelele pe care le-aţi văzut să fi fost deja moarte în acel moment. De ce? Deoarece aceste stele se află la o distanţă atât de mare de noi încât este nevoie de foarte mult timp ca lumina vizibilă provenită de la acestea să ajungă la ochii noștri.

În Univers există stele în diferite faze de evoluţie, unele abia s-au format, altele sunt în secvența principală, iar unele se află la sfârşitul vieţii. Din fericire pentru noi, există diagrama Hertzsprung-Russell care ne arată clasificarea stelelor în funcţie de luminozitate şi temperatură.

Dacă vă uitaţi la diagrama H-R de mai jos, puteți vedea mai multe puncte. Fiecare punct reprezintă o stea.

Diagrama H-R.

Diagrama ne prezintă variația luminozitatii stelelor în funcţie de temperatura acestora.

Luminozitatea stelei este indicată pe axa verticală. Luminozitatea este cantitatea de energie pe care o radiază o stea într-o secundă, iar luminozitatea fiecărei stele este indicată în funcţie de cea a Soarelui. Soarele se află în partea galbenă a secvenței principale și, prin urmare, are luminozitatea 1.

Temperatura de la suprafaţa stelei, în Kelvin, este indicată pe axa orizontală. Temperaturile scad de la stânga la dreapta. De obicei, valorile de pe axa orizontală cresc de la stânga la dreapta. Cu toate acestea, putem astfel să arătăm că o stea aflată în colțul din stânga, sus al diagramei este foarte fierbinte și foarte luminoasă. Dacă o stea se află în colțul din dreapta, sus al diagramei atunci aceasta este mai rece, dar foarte strălucitoare. Ce fel de stea ar fi aceasta? Priviţi diagrama şi veţi afla răspunsul.

Traducere şi adaptare după How are stars born? How do they die?