Sinh nở

• Có Thể 8, 2024

Mọi người từng nghĩ rằng các ngôi sao là vĩnh cửu. Nhưng bây giờ chúng ta biết rằng họ có vòng đời sinh tử. Dưới đây là câu chuyện về cách một ngôi sao giống như mặt trời được sinh ra.

Bắt đầu với một đám mây phân tử khổng lồ
Mặc dù chúng ta có thể nghĩ về Mặt trời như một quả bóng khí khổng lồ, nhưng trung tâm của nó dày hơn thép rất nhiều. Những ngôi sao được tạo ra trong tinh vân hiếm đến nỗi, trung bình, chỉ có 100 hạt trong một centimet khối - một centimet khối của không khí chúng ta hít thở có khoảng 100 triệu triệu lần.

Dường như không thể tin được rằng một thứ gì đó rất quan trọng như một ngôi sao được tạo ra từ thứ gì đó mỏng manh như một tinh vân. Tuy nhiên, những đám mây khổng lồ trải rộng trên khoảng cách hàng chục năm ánh sáng. Vì vậy, mặc dù chúng mỏng, tổng khối lượng của chúng có thể gấp một triệu lần khối lượng của Hệ Mặt trời. Có rất nhiều tài liệu có sẵn, nhưng nó có hình dạng gì?

Trọng lực, nhà điêu khắc
Trọng lực là lực làm sụp đổ một tinh vân thành một thứ đủ dày đặc để tạo ra một ngôi sao. Một đám mây phân tử khổng lồ là một nơi tốt để hình thành sao. Không chỉ có nguồn nguyên liệu dồi dào, nó còn đủ lạnh để các nguyên tử kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử và ở một số nơi, vật chất đã bắt đầu kết tụ lại với nhau.

Sức mạnh của trọng lực phụ thuộc vào khối lượng, do đó, một khu vực có mật độ cao hơn có thể kéo thêm vật chất vào nó, làm tăng khối lượng của nó và do đó lực hấp dẫn của nó. Trong vài triệu năm, đây là cách một tinh vân có thể sụp đổ. Nhưng có khả năng sự sụp đổ sẽ có một số trợ giúp. Có một số yếu tố có thể kích hoạt sự hình thành sao, ví dụ, sóng xung kích siêu tân tinh đẩy vật chất lại với nhau để tạo thành các vùng dày đặc hơn.

Một tinh vân không sụp đổ tất cả cùng một lúc. Các khu vực dày đặc hơn phát triển và đám mây vỡ ra. Đây là lý do tại sao các ngôi sao hình thành trong các nhóm. Mỗi mảnh vỡ sụp đổ riêng lẻ và là một ngôi sao tiềm năng khối lượng sẽ đánh dấu câu chuyện cuộc đời của nó. Cụm sao Pleiades, được hiển thị trong hình ảnh tiêu đề, là một ví dụ về một nhóm các ngôi sao hình thành từ cùng một đám mây khổng lồ. Khối lượng của mỗi ngôi sao riêng lẻ quyết định độ sáng của nó, thời gian tồn tại và thời gian tồn tại của nó. Một số mảnh vỡ sẽ không đủ khối lượng để tạo thành các ngôi sao, nhưng có thể trở thành sao lùn nâu, sao thất bại. [Ảnh tín dụng: Greg Hogan, EarthSky]

Những mảnh vỡ
Các mảnh vỡ nóng lên, xoay và tiếp tục sụp đổ.

Vật chất ngoài miền trung có năng lượng hấp dẫn, giống như nước bị giữ lại bởi một con đập. Khi nó rơi vào trung tâm, năng lượng tiềm năng trở thành động học (chuyển động) năng lượng, và nhiệt được giải phóng.

Động lượng góc là số đo vòng quay của một vật thể, có tính đến bán kính và vận tốc của nó. Các tinh vân khổng lồ quay rất chậm. Nhưng động lượng góc là bảo tồn - điều đó có nghĩa là một mảnh của đám mây, có bán kính nhỏ hơn, sẽ quay nhanh hơn. Một ví dụ trần gian yêu thích là một người trượt băng đang thực hiện một động tác xoay tròn. Cô ấy bắt đầu với cánh tay vươn ra. Nếu cô ấy kéo tay mình vào cơ thể, bán kính của vòng quay sẽ ít hơn, vì vậy cô ấy quay nhanh hơn mà không cần nỗ lực thêm.

Do đó, khi mảnh vỡ sụp đổ, tốc độ quay của nó tăng lên. Và thay vì hình dạng bất thường của mảnh ban đầu, kéo sợi làm cho nó thành một hình dạng hình cầu hơn.

Người bảo vệ
Các mảnh chứa một khu vực trung tâm dày đặc trở thành một bảo vệ và sau đó là một ngôi sao. Những gì còn sót lại là bụi và khí. Khi nó quay tròn, bụi và khí lỏng lẻo được đẩy vào một đĩa xung quanh đường xích đạo của người bảo vệ. Không chỉ một ngôi sao một ngày có thể hình thành từ nguyên mẫu, mà một hệ thống hành tinh cũng có thể hình thành từ đây đĩa tiền điện tử.

Các protostar phát triển bằng cách thu hút vật liệu đĩa. Khi khối lượng của nó tăng lên, nó tiếp tục hợp đồng. Lực hấp dẫn giải phóng rất nhiều nhiệt. Khí nóng trong lõi đẩy ra ngoài, tác dụng chống lại trọng lực. Do đó, mặc dù sự sụp đổ ban đầu xảy ra tương đối nhanh chóng, nó chậm lại khi nguyên mẫu trở nên nóng hơn. Phải mất khoảng một triệu năm để có được nhiệt độ lên tới một triệu độ C, và điều đó gần như không đủ nóng để nó trở thành một ngôi sao.

Hầu hết các ngôi sao chúng ta quan sát là Dãy chính sao. Nhiệt và ánh sáng của chúng đến từ phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro trong lõi của chúng. Để phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt đầu, nhiệt độ lõi phải đạt ít nhất 10 triệu ° C (18 triệu ° F).

Một ngôi sao đã chào đời
Khi phản ứng tổng hợp hydro bắt đầu, protostar là một ngôi sao bé thích hợp. Nhưng nó có một số sự phát triển phải làm trước khi nó tham gia vào chuỗi chính.

Trong một ngôi sao dãy chính có sự cân bằng giữa áp lực bên ngoài của nhiệt từ phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi và lực hấp dẫn bên trong. Cái này được gọi là cân bằng thủy tĩnh. Phải mất một thời gian để ngôi sao hoàn thành hợp đồng và sự cân bằng này xảy ra.

Khối lượng của ngôi sao không tăng lên sau khi phản ứng tổng hợp hạt nhân được duy trì, bởi vì một cơn gió sao mạnh thổi bay vật liệu đĩa. Trên thực tế, trong vòng vài triệu năm, nó xóa sạch hoàn toàn đĩa bụi.

Độ dài của vòng đời chính của một ngôi sao phụ thuộc vào khối lượng của nó. Những ngôi sao giống như mặt trời sống khoảng 10 tỷ năm, vì vậy Mặt trời của chúng ta đã đi được một nửa vòng đời.Một sao lùn đỏ với một nửa khối lượng Mặt trời có thể sống từ 80 tỷ năm trở lên, dài hơn nhiều so với tuổi hiện tại của Vũ trụ. Nhưng những ngôi sao khổng lồ có tuổi thọ ngắn. Một ngôi sao có khối lượng gấp mười lần Mặt trời chỉ tồn tại trong 20 triệu năm. Các ngôi sao ở trên chuỗi chính cho đến khi nhiên liệu hydro của chúng cạn kiệt.