Ce face o stea un supergiant roșu?

Supergiganii roșii sunt printre cele mai mari stele din cer. Ei nu pornesc în acest fel, dar pe măsură ce diferitele tipuri de stele îmbătrânesc, ele suferă schimbări care le fac mari ... și roșii. Totul face parte din viața stelară și din moartea stelelor. 

Definirea supergiganților roșii 

Când astronomii privesc cele mai mari stele (în volum) din univers, văd o mulțime de supergiganți roșii. Cu toate acestea, aceste behemoths nu sunt neapărat - și aproape niciodată - cele mai mari stele din masă. Se dovedește că sunt o etapă târzie a existenței unei stele și nu se estompează întotdeauna în liniște. 

Crearea unui Supergiant Roșu

Cum se formează supergiganii roșii? Pentru a înțelege ce sunt, este important să știi cum se schimbă stelele în timp. Stelele parcurg pași specifici de-a lungul vieții. Modificările pe care le experimentează se numesc „evoluție stelară”. Începe cu formarea stelelor și tineretul cu stele tinere. După ce se nasc într-un nor de gaz și praf și apoi aprind fuziunea de hidrogen în miezurile lor, stelele trăiesc, de obicei, pe ceva ce astronomii numesc „secvența principală”. În această perioadă, se află în echilibru hidrostatic. Aceasta înseamnă că fuziunea nucleară din miezurile lor (unde fuzionează hidrogenul pentru a crea heliu) asigură suficientă energie și presiune pentru ca greutatea straturilor exterioare să nu se prăbușească spre interior.

Când stelele masive devin supergiganți roșii

O stea cu masă mare (de multe ori mai masivă decât Soarele) trece printr-un proces similar, dar ușor diferit. Se schimbă mai drastic decât frații săi ca soarele și devine un supergiant roșu. Din cauza masei sale mai mari, când miezul se prăbușește după faza de ardere a hidrogenului, temperatura crescută rapid duce la fuziunea foarte rapidă a heliului. Viteza de fuziune a heliului intră în overdrive și asta destabilizează steaua.

O cantitate uriașă de energie împinge straturile exterioare ale stelei spre exterior și se transformă într-un supergiant roșu. În acest stadiu, forța gravitațională a stelei este din nou echilibrată de imensa presiune de radiație exterioară cauzată de fuziunea intensă a heliului care are loc în miez.

Steaua care se transformă într-un supergiant roșu face acest lucru contra cost. Acesta pierde un procent mare din masa sa în spațiu. Drept urmare, în timp ce supergiganții roșii sunt considerați ca fiind cele mai mari stele din univers, nu sunt cele mai masive, deoarece pierd masă odată cu înaintarea în vârstă, chiar dacă acestea se extind spre exterior.

Proprietățile Supergiganilor Roșii

Supergiganii roșii arată roșu din cauza temperaturilor scăzute ale suprafeței. Acestea variază între aproximativ 3.500 - 4.500 de Kelvin. Conform legii lui Wien, culoarea la care o stea radiază cel mai puternic este direct legată de temperatura suprafeței sale. Deci, în timp ce miezurile lor sunt extrem de calde, energia se răspândește pe interiorul și suprafața stelei și cu cât există mai multă suprafață, cu atât mai rapid se poate răci. Un bun exemplu de supergiant roșu este steaua Betelgeuse, în constelația Orion.

Majoritatea stelelor de acest tip sunt cuprinse între 200 și 800 de ori mai mult decât raza Soarelui nostru. Cele mai mari stele din galaxia noastră, toate supergiganții roșii, sunt de aproximativ 1.500 de ori mai mari decât cele ale stelei noastre de acasă. Datorită dimensiunii și masei lor imense, aceste stele necesită o cantitate incredibilă de energie pentru a le susține și pentru a preveni colapsul gravitațional. Drept urmare, acestea ard foarte rapid combustibilul nuclear și majoritatea trăiesc doar câteva zeci de milioane de ani (vârsta lor depinde de masa lor reală).

Alte tipuri de supergiganți

În timp ce supergiganții roșii sunt cele mai mari tipuri de stele, există și alte tipuri de stele supergigante. De fapt, este obișnuit ca stelele cu masă înaltă, odată ce procesul lor de fuziune să treacă dincolo de hidrogen, să oscileze înainte și înapoi între diferite forme de supergiganți. Mai exact devenind supergiganți galbeni în drumul lor pentru a deveni supergiganți albastri și din nou.

Hypergiants

Cele mai masive dintre stelele supergigante sunt cunoscute sub numele de hipergiști. Cu toate acestea, aceste stele au o definiție foarte liberă, de obicei sunt doar stele supergigante roșii (sau uneori albastre) care sunt de cea mai înaltă ordine: cele mai masive și cele mai mari.

Moartea unei stele supergigante roșii

O stea cu o masă foarte mare va oscila între diferitele etape supergigante, întrucât fuzionează elemente mai grele și mai grele din miezul său. În cele din urmă, își va epuiza tot combustibilul nuclear care trece steaua. Când se întâmplă asta, gravitatea câștigă. În acel moment, miezul este în primul rând fier (care necesită mai multă energie pentru a fuziona decât steaua), iar miezul nu mai poate susține presiunea de radiație exterioară și începe să se prăbușească.

Cascada ulterioară a evenimentelor duce, în cele din urmă, la un eveniment de supernova de tip II. Lăsat în urmă va fi miezul stelei, fiind comprimat din cauza presiunii gravitaționale imense într-o stea cu neutroni; sau în cazurile celor mai masive dintre stele, se creează o gaură neagră.

Cum evoluează stelele de tip solar

Oamenii vor întotdeauna să știe dacă Soarele va deveni un supergiant roșu. Pentru stele despre dimensiunea Soarelui (sau mai mic), răspunsul este nu. Totuși trec printr-o fază uriașă roșie și pare destul de familiar. Când încep să rămână fără hidrogen combustibil, miezurile lor încep să se prăbușească. Asta crește destul de mult temperatura de bază, ceea ce înseamnă că există mai multă energie generată pentru a scăpa de miez. Acest proces împinge partea exterioară a stelei spre exterior, formând un gigant roșu. În acel moment, se spune că o stea s-a îndepărtat de secvența principală. 

Steaua țâșnește împreună cu miezul din ce în ce mai fierbinte și, în cele din urmă, începe să fuzioneze heliu în carbon și oxigen. În tot acest timp, vedeta pierde masă. Împinge straturile atmosferei sale exterioare în nori care înconjoară steaua. În cele din urmă, ceea ce a rămas din stea se micșorează pentru a deveni un pitic alb care se răcește lent. Norul de material din jurul său este numit „nebuloasă planetară” și se disipează treptat. Aceasta este o „moarte” mult mai blândă decât stelele masive discutate mai sus despre experiența când explodează ca supernove. 

Editat de Carolyn Collins Petersen.