Stelele

Ce sunt stelele ?

Stelele (Figura 1) sunt uriase acumulari de gaze (de obicei hidrogen si heliu) fierbinti si luminoase, de forma sferica. Stabilitatea lor din punct de vedere al formei se datoreaza, in mare parte echilibrului format intre uriasele forte de gravitatie (care isi exercita forta spre interior) si reactiilor termonucleare din interiorul stelei (care isi exercita forta spre exterior).

Vazute de pe Pamant toate stelele, cu exceptia Soarelui, par a avea acelasi loc pe bolta cereasca pentru un timp foarte indelungat. Ele sunt intr-o miscare permanenta, iluzia starii fiind cauzata de distantele foarte mari dintre ele si Pamant.

Numarul stelelelor vazute cu ochiul liber de pe Pamant este in jur de 8000, dintre care 4000 din emisfera sudica, iar 4000 in emisfera nordica.

In Calea Lactee, galaxia in care se afla Soarele impreuna cu sistemul nostru solar, se estimeaza a fi cateva sute de miliarde de stele, care au fost observate cu ajutorul tehnologiilor moderne. Numarul galaxiilor cunoscute este de cateva sute de milioane, astronomii fiind convinsi ca numarul lor este mult mai mare.

Cea mai apropiata stea de cea a sistemul nostru solar este Proxima Centauri, o componenta a sistemului solar format din trei stele, Alpha Centauri. Distanta dintre cele doua stele este aproximata la 4.29 ani lumina, adica 40 miliarde de kilometri.

Caracteristicile stelelor (culoarea, temperatura, luminozitatea, marimea) varieaza de la stea la stea in functie de masa lor (cantitatea de material continuta) si in functie de modul de formare. Caracteristicile unei anumite stele varieaza de asemenea, din cauza schimbarilor suferite in timpul perioadei de viata a acesteia. Viata unei stele varia de la sute de milioane pana la zeci de miliarde de ani terestri.

Nasterea unei stele

Stelele iau nastere din nori de praf cosmic, a caror densitate constanta este de cateva miliarde de ori mai mica decat a atmosferei terestre.

La un moment dat, densitatea din norul de praf se mareste intr-un anumit punct    (Figura 2), de obicei din cauza trecerii unei unde de soc supernovice sau a unui meteorit sau asteroid.

Punctul respectiv, cu o densitate, si astfel cu o putere gravitationala marita, atrage o masa tot mai mare de materie. Astfel se creeaza un efect in cascada, urmand ca el sa fie stabilizat in momentul in care temperatura si presiunea creste suficient de mult pentru a da nastere reactiilor termonucleare din interiorul stelelei.

Daca la inceput, in interiorul norului de praf cosmic era o temperatura apropiata de zero absolut ( - 273.15 ^oC), dupa formarea stelei temperatura acesteia poate atinge mai mult de 10 milioane ^oC.

Energia stelelor

Reactiile termo-nucleare, care poarta numele de reactii de fuziune in fizica nucleara, sunt cele care fac stelele sa produca energie. In cele mai frecvente cazuri aceasta se gaseste sub forma de lumina, caldura si radiatii (de diferite frecvente).

Reactiile de fuziune din interiorul stelelor, nu pot fi reproduse decat in anumite conditii, prezente numai pe corpurile ceresti de masa foarte ridicata: temperaturi de cateva milioane de grade Celsius si presiuni foarte mari (cauzate de forta gravitationala).

Reactiile termo-nucleare constau in fuziunea a doua sau mai multe nuclee de hidrogen pentru a forma un nucleu de heliu, sau unul mai complex. In urma fuziunii, 0.7 la suta din masa hidrogenului este convertita in energie, ceea ce semnifica foarte mult.

In stelele de masa scazuta, asemanatoare Soarelui, in urma proceselor de fuziune rezulta materiale relativ simple, cu un numar atomic mic, cum ar fi heliu(2) sau litiu (3).

In urma fuziunii din stele cu o masa ridicata rezulta insa materiale mult mai complexe, cu un numar atomic mare.

Fie mari sau mici, stelele care au o masa suficienta pentru realizarea reactiilor termo-nucleare; pot "arde" un timp foarte indelungat, deoarece la inceput toate sunt compuse in cea mai mare parte din hidrogen.

Oameni de stiinta incearca in continuare sa realizeze procesul de "fuziune la rece", o reactie asemanatoare celei din stele, care sa se poata realiza la temperaturi mai scazute. Folosind un astfel de procedeu, apa ar putea devenii combustibilul de baza al planetei, un litru de apa echivaland aproximativ 500 de litri de benzina.

Gaurile negre

Cand energia unei stele este pe terminate, tot hidrogenul a fost fuzionat in materie mai complexa din punct de vedere al structurii atomice, steaua respectiva se destabilizeaza, pierzandu-se echilibrul dintre gravitatie si reactiile termo-nucleare, care sunt din ce in ce mai reduse.

Stelele care au o masa si astfel o forta gravitationala imensa (de obicei supernovele), incep sa se contracte. Cu cat suprafata stelei scade mai mult, campul gravitational creste. Intr-un anumit punct al procesului de contractie, nici lumina nu mai poate iesi din campul gravitational.

Astfel, acest fenomen a primit numele de gaura neagra (Figura 3), nimic din ce este inauntru neputand iesi afara nici macar lumina.

Dupa ce ajunge la dimensiuni foarte reduse, gaura neagra incepe prima data sa "inghita" cu o viteza foarte apropiata de cea a luminii corpurile ceresti din jurul ei, sistemele solare si chiar intregi galaxi. Conform teoriilor unor savanti, sute de miliarde de teratone de materie sunt concentrate intr-un nucleu, cu volum inexistent, avand o densitate infinita.

Se crede ca Universul care ocupa un volum infinit a fost format tot    dintr-un astfel de punct de volum nul, cu densitate si masa infinite, ajuns la un punct de saturatie (critic). Big Bang-ul (Marea Explozie) a imprastiat toata materia in cateva secunde pe un volum imens.

Daca Marea Explozie a fost de foarta scurta durata, recontractarea Universului se crede ca poate dura pana la cateva sute de miliarde de ani.

Nebuloase

Nebuloasele sunt nori de gaz, sau orice alte obiecte formate din material cosmic, care nu au o masa suficienta pentru a forma o stea.

Nebuloasele luminoase (figurile 4, 5, 6) sunt de obicei nori de praf cosmic care reflecta sau disperseaza lumina provenita de la stele sau alte corpuri ceresti care produc lumina. Ele sunt ramasitele stelelor care, ramanand fara energie, mor. Exista si nebuloase care disperseaza lumina (rosie sau verde) provenita de la stelele "tinere" din interiorul lor. Unele nebuloase au fost confundate cu grupuri de stele sau chiar cu galaxi, dar folosind tehnologii avansate si telescoape performante, oamenii de stiinta le-au reclasificat.

Nebuloasele intunecate sunt formate din praf cosmic, care absoarbe o mare parte din radiatii. Ele sunt observate, de obicei, daca absorb lumina transmisa de stele sau nebuloase luminoase. Aceste corpuri ceresti au o masa putin mai mare decat a Soarelui. Astfel, cate odata ele formeaza noi stele.

Tipuri de stele

In functie de caracteristici stelele pot face parte din una din cele sase categorii:

Stelele galbene sunt stelele de dimenisiuni normale. Din acesta categorie face parte si Soarele. Ele eu o perioada de viata de pana la 12 miliarde de ani terestri. Terminandu-si rezervele de hidrogen, astfel de stele se transforma in superuriase rosi, apoi in nebuloase in al caror centru se afla o pitica alba, care devine din ce in ce mai greu de observat.

Superuriase sunt stele normale, al caror centru se transforma prin reactii de fuziune in materiale tot mai grele, incepand cu hidrogenul si treminand cu fierul, cu o temperatura care poate atinge cateva miliarde de grade Celsius. Suprafata acestor stele are temperaturi de pana la 6500 ^oC, avand culori variabile intre albastru-verzui si rosu. Ele sunt mai luminoase decat Soarele, deoarece au o suprafata mult mai mare. Marea majoritate a acestor stele explodeaza, transformandu-se in supernove atunci cand centrul lor contine in mare parte fier.

Supernovele (Figura 7) sunt stelele rezultate in urma exploziei unei superuriase. O astfel de explozie poate lumina o galaxie intreaga pentru un timp destul de indelungat. Supernovele pot parea la inceput de pe planete mai indepartate ca fiind stele foarte noi, care sunt inca in curs de formare. Din astfel de stele, care de altfel au volumul cel mai mare, se pot naste gaurile negre, daca nucleul stelei are o masa suficienta.

Piticele albe (Figura 8) reprezinta aproximativ 10% din masa unei superuriase rosii care a murit, neavand sufiecienta masa pentru a exploda intr-o supernova. Marimea unei astfel de stele este doar putin mai mare decat a Pamantului, densitatea fiind insa mult mai mare decat a oricarui material existent pe Terra (mai mult de 1,4 tone/cm³).    Astfel de stele stralucesc foarte slab in interiorul unei nebuloase, in final stingandu-se complet.

O stea isi poate schimba caracteristicile, astfel incat poate face parte din mai multe categorii pe parcursul vietii ei.

Cursa pentru cucerirea spatiului

Folosind tehnologii din ce in ce mai avansate, oamenii de stiinta au reusit sa descopere si sa studieze stele dintre cele mai indepartate, pe baza luminii emise de acestea si pe baza spectrului caruia aceasta apartine.

Cu ajutorul telescopului Hubble (Figura 9) s-au putut aduna date importante despre stele, cat si despre anumite planete. Pe baza acestor date, folosind computere foarte performante, se pot face calcule    precise asupra duratei de viata, marimii si distantei exacte de la Pamant, masei, temperaturii precum si multe alte caracteristici ale stelelor respective .

Proiectele spatile mai recente isi propun trimiterea unor expeditii in afara sistemului nostru solar. Cele mai greu de evitat obstacole sunt distanta enorma ce trebuie parcursa si viteza foarte mica a navelor spatiale (comparata cu cea a luminii) realizate cu tehnologia detinuta astazi. O expeditie doar pana la marginea sistemului nostru solar ar dura multi ani terestri. Cel mai departat corp ceresc pe care a pasit un om este Luna, singurul satelit natural al Pamantului.

Oamenii de stiinta se multumesc pentru moment cu analize spectrale si studii efectuate de prin apropierea Pamantului (Figura 10, 11).

Bibliografie

Encyclopedia of Space and the Universe. Editura Eyewitness Encyclopedias 1999.

Encyclopedia of Science. Editura Eyewitness Encyclopedias

. Astronomy Online (www.astronomy.com).

. M mo Encyclopedia. Editura Aquila 1996.