Kokia yra mažiausia žvaigždė?
Trumpas atsakymas: Mažiausios tikrosios žvaigždės yra mažytės raudonosios nykštukės. Kad objektas būtų žvaigždė, jo branduolyje turi susilieti vandenilis, o tam reikia maždaug 0,08 karto didesnės masės nei Saulė (apie 75–80 kartų didesnės nei Jupiterio masės) .
Kas iš tikrųjų vyksta?
Žvaigždės susidaro, kai gravitacija traukia dujas. Dujos viduryje sutankėja ir įkaista. Jei branduolys pakankamai įkaista, vandenilio atomai susilieja ir išskiria energiją.
Ši nuolatinė branduolio sintezė ir suteikia tikrajai žvaigždei spindesio. Jei masės nepakanka, branduolys niekada pakankamai neįkaista. Šie mažesni objektai vadinami rudosiomis nykštukėmis; jos šiek tiek švyti, bet vandenilio sintezė nevyksta.
Mažiausios tikrosios žvaigždės yra ties šios ribos riba. Jos yra labai blankios, vėsios ir gali gyventi trilijonus metų, palyginti su Saulės milijardais metų . Mažiausios žvaigždės gali būti panašaus dydžio kaip milžiniškos planetos spinduliu, bet daug masyvesnės .
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis/dėsnis: Vandenilio degimo riba; hidrostatinė pusiausvyra; elektronų degeneracijos slėgis.
Žvaigždės šviečia, nes gravitacija spaudžia dujas, kol centras įkaista ir tampa pakankamai tankus vandenilio sintezei (protonų-protonų grandinė). Hidrostatinė pusiausvyra yra pusiausvyra tarp vidinės gravitacijos ir išorinio slėgio, kurį sukelia karštos dujos ir sintezės energija. Labai mažos masės objektų atveju gravitacija negali pakankamai pakelti branduolio temperatūros, kol kvantiniai efektai elektronuose (vadinami elektronų degeneracijos slėgiu) neatsispirs tolesniam suspaudimui.
Tai neleidžia branduoliui įkaisti iki sintezės ribos. Teorinė masė, kurioje prasideda ilgalaikė vandenilio sintezė, yra apie 0,08 Saulės masės (maždaug 75–80 Jupiterio masės) . Žemiau esantys objektai yra rudosios nykštukės.
Jie gali trumpai deginti deuterį, bet nepalaiko normalios vandenilio sintezės.
Kaip mes tai žinome: Astronomai matuoja mases ir spindulius dvejetainėse sistemose ir lygina stebėjimus su žvaigždžių vidaus modeliais. Jie taip pat stebi objektų ryškumą, spektrus ir aušimą laikui bėgant, kad nuspręstų, ar vyksta sintezė .
Kasdieniai pavyzdžiai
- Saulė – vidutinio dydžio žvaigždė, o ne mažiausia žvaigždė.
- Kentauro Proksima – netoliese esanti maža raudonoji nykštukė, daug blankesnė už Saulę.
- TRAPPIST-1 – itin šalta raudonoji nykštukė su mažų planetų sistema.
- EBLM J0555-57Ab – viena mažiausių išmatuotų žvaigždžių pagal masę ir spindulį .
Praktinis bandymas
Pavadinimas: Šiltas oras švirkšte
Sauga: Nenaudokite adatų. Nieko neperkaitinkite.
Priemonės
- 50 ml plastikinis švirkštas (be adatos)
- mažas termometras (nebūtina)
- švari šluostė.
Žingsniai
- Patraukite švirkšto stūmoklį atgal iki 40–50 ml žymės, kad švirkštas būtų pripildytas oro.
- Laikykite švirkšto korpusą ir greitai, stipriai spauskite stūmoklį sekundę.
- Pajuskite stūmoklio galą arba termometru pajuskite nedidelį temperatūros kilimą.
- Pakartokite, spausdami lėčiau, o paskui greičiau, kad palygintumėte, kiek temperatūra pakyla. Ką rodo: Dujų suspaudimas jas šildo, kaip gravitacija suspaudžia žvaigždės branduolį, kad susidarytų branduolių susiliejimas.
Svarbūs žodžiai
- Raudonoji nykštukė: Maža, vėsi žvaigždė, galinti jungtis vandeniliu, bet daug blankesnė už Saulę.
- Rudoji nykštukė: Objektas per lengvas, kad vyktų vandenilio sintezė; jis gali silpnai švytėti dėl likusios šilumos.
- Vandenilio sintezė: Branduolinė reakcija, kurios metu vandenilio atomai sujungiami į helį ir išskiriama energija.
- Elektronų degeneracijos slėgis: Kvantinis efektas, kai supakuoti elektronai priešinasi suspaudimui, sustabdydami tolesnį suspaudimą.
Trumpi klausimai
Ar rudosios nykštukės yra žvaigždės?
Ne. Rudosios nykštukės yra per lengvos, kad vyktų vandenilio sintezė, ir nėra tikros žvaigždės.
Ar planeta gali tapti žvaigžde?
Tik jei ji įgauna milžinišką masę – apie 75–80 Jupiterio – kad prasidėtų sintezė, o tai planetoms natūraliai nevyksta .
Kokio ryškumo yra mažiausios žvaigždės?
Jos yra daug blankesnės už Saulę ir dažnai reikia teleskopų, kad jas gerai ištirtų.