Stelo

Reviziita versio de ĉi tiu paĝo, aprobita je 28 dec. 2014, estis bazita sur ĉi tiu versio.

Por samtitolaj artikoloj vidu la paĝojn Stelo (monunuo), Stelo (figuro), Asterikso kaj STELO.

Stelo estas astro lumanta per propra lumo.

Steloj ne estas punktoj, kiel ili aspektas, sed globoj da varmega gaso, kiel nia Suno. Tiaj steloj elradias multegan energion en formo de lumo. Kiel oni povas facile konstati per vitra prismo, en la ŝajne blanka lumo ĉeestas ĉiuj koloroj, sed la plej forta emisio okazas en la ondolongo, aŭ koloro, kiu dependas de la temperaturo de la stela surfaco: relative malvarmaj steloj kies surfaco havas "nur" 3000 gradojn aspektas ruĝecaj, dum varmegaj steloj kiuj atingas 10-20 mil gradojn estas blankaj kaj bluecaj. Nia Suno aspektas flava, ĉar ĝia surfaca varmo estas 6000 gradoj. La astronomoj klasifikas la stelojn laŭ iliaj koloroj (aŭ pli precize, spektra tipo), en sep grupoj nomataj per literoj, de la plej varmaj blankaj steloj, ĝis la ruĝaj malpli varmaj: O,B,A,F,G,K,M. Astronomoj inventis memorigan frazon por tiu sekvo, kiu povas esti tradukata en Esperanton per la frazo "Or-hara Bela Amata Fraŭl(in)o - Gaje Kisu Min!"

La energifonto de steloj estas fuzio de atomaj kernoj. La protonoj kaj neŭtronoj de du atomoj kuniĝas por formi unu atomon el alia elemento. Troa maso iĝas energio laŭ la formulo de Albert Einstein: E=mc²

La diagramo de Hertzsprung-Russell (H-R diagramo)

Ĉefa

sekvenco

Se oni ordigas la stelojn en diagramo montranta ilian lumecon kontraŭ la spektroklaso (kiu respektivas temperaturon aŭ koloron de la stelo), evidentiĝas ke la plimulto de la steloj troviĝas apud la diagonalo kiu etendiĝas de la mallumaj, malvarmaj steloj ĝis la tre lumaj kaj varmegaj. Tiu diagonalo nomiĝas "La ĉefa sekvenco". Evidentiĝas ke tio estas la loko kie ĉiuj steloj pasigas la plimulton de sia vivo, kiam la hidrogeno malrapide "brulas" en ilia centro. Ankaŭ nia Suno troviĝas sur la ĉefa sekvenco. Ekzistas aliaj pli "ekzotikaj" specoj de steloj, kiel blankaj nanoj kaj ruĝaj gigantoj, kiuj troviĝas en aliaj partoj de la diagramo. La diagramo nomiĝas je la nomo de ĝiaj inventintoj, Hertzsprung kaj Russell, kaj ĝi estas unu el la plej gravaj aparatoj de stela astrofiziko.

La interna strukturo

La kondiĉoj en la interno de steloj estas tre diferencaj ol ĉe ilia surfaco. La temperaturo bezonata por la nuklea fuzio estas dekoj kaj eĉ centoj da milionoj da gradoj, kaj la denseco kaj premo estas enormaj. Ekzemple, la gaso en la centro de nia Suno estas 150 oble pli densa ol akvo, kaj ĝia temperaturo estas 15 milionoj da gradoj. Kial do la ekstera temperaturo de la steloj estas nur kelkmiloj da gradoj? La nuklea fuzio okazas nur en la centra parto de la stelo. Poste troviĝas malpli varma gaso, tra kiu la varmego el la centra parto disvastiĝas kaj samtempe malvarmiĝas. La nuklea energio kiu estas produktata en la centroj de la steloj, malrapide fluas eksteren tra la dikaj tavoloj de la stela materio, kaj alvenante ĝis la stela surfaco ĝi estas disradiata kiel lumo.

La vivo de steloj

Steloj havas diversajn fazojn dum ilia ekzisto: ili naskiĝas, evoluas, kaj mortas. Kiaj estas la ĉefaj etapoj en la stela vivo? Ĉar dum ilia evoluo ŝanĝiĝas kaj la surfaca temperaturo kaj la lumeco de stelo, oni povas reprezenti la evoluon per la trako kiun la stelo pasas en la H-R diagramo.

Steloj estas kreataj el la interstela gaso. Gasa nubo ŝrumpas kaj varmiĝas, ŝanĝiĝanta de tre luma sed malvarma nubo al malpli luma sed pli varma objekto kiun oni nomas proto-stelo. Tiu fazo daŭras kelkajn milionojn da jaroj, ĝis kiam la centro de la proto-stelo varmiĝas sufiĉe por starti nuklean fuzion de hidrogeno. Tiu varmoproduktas premon kiu haltigas la ŝrumpadon kaj la stelo stabiliĝas sur la ĉefa sekvenco.

En tiu ĉi fazo, la stelo foruzas la hidrogenon en sia centro, kaj tiu premo subtenas la stelon kontraŭ la propra gravito. Tiu fazo daŭras tre longe: por la Suno ĝi daŭros dek miliardoj da jaroj, el kiuj jam pasis proksimume la duono. Por diferencaj steloj la vivodaŭro sur la ĉefa sekvenco varias - depende de la stela maso: paradokse, ju pli grandas la stela maso, des pli mallongas ĝia vivo, ĉar la brulado de steloj kun granda maso estas multe pli rapida ol ĉe steloj malpli pezaj, ĉar, pro la pli grandaj premo kaj varmo en ilia centro, la nuklea brulado estas multe pli rapida ol en la malpli pezaj steloj. Ekzemple, la vivodaŭro de stelo kun maso kvaroble pli granda ol tiu de la Suno, daŭras nur 3% de la tempo kiun vivas la Suno, nome 300 milionoj da jaroj, anstataŭ 10 miliardoj.

Kiam la hidrogeno en la centro de stelo estas elĉerpita, restas tie nur heliumo -la "cindro" de la hidrogena "brulado". En tiu fazo la fuzio okazas ne en la centro, sed en ŝelo de hidrogeno ĉirkaŭ la heliuma centro, kaj tiu ŝela fuzio, kiu estas pli rapida kaj energia ol la centra, produktas abundan varmegon kiu kaŭzas ŝveligon de la stelo. En tiu fazo la stelo estas tre granda - kelkcentoble la grandeco de nia Suno, sed la ŝvelita surfaco, kiu estas tre malproksima de la energio-fonto, malvarmiĝas. La rezulto estas ruĝa giganto: ŝvelita stelo, tre maldensa kun grandega diametro, sed relative malalta surfaca temperaturo je ĉirkaŭ 3000 kelvinoj. Post tiu fazo, kiu estas mallonga relative al la ĉefa-sekvenco, la stela centro plu ŝrumpas kaj varmiĝas, ĝis kiam ĝi atingas temperaturon de cent milionoj da gradoj, kiam la heliumo ekfuzias transformiĝante en karbonon, oksigenon kaj pli pezajn elementojn. Dum tiu fazo la stelo fariĝas ne-stabila kaj ĝia lumeco kaj grandeco cikle ripete ŝanĝiĝas.

La morto de steloj: blankaj nanoj kaj supernovaoj

Dum tiuj lastaj fazoj de la interna "brulado" kiu fariĝas pli kaj pli rapida, la premo sufiĉas por forĵeti la eksterajn tavolojn de la stelo, kiu fariĝas ekspansianta nebulaĵo ĉirkaŭ arda steleca nukleo. Tiu fazo nomiĝas planeduma nebulozo. La postrestanta nukleo estas tre varma, blanke arda sed ne tre luma, kaj iom post iome ĝi malvarmiĝas kaj ŝrumpas pli, ĝis nova speco de premo, de la elektronoj, haltigas la ŝrumpadon. Tio estas la lasta fazo de la stela vivo - ĝi nun estas blanka nano. Ĝia grandeco estas simila al tiu de la Tero, sed ĝi estas treege densa - unu kuba centimetro de la materio de blanka nano povas pezi pli ol tuno.

Steloj kun pli granda maso ol tiu de la Suno - pli ol okoble tiu de la Suno - evoluas en alia maniero. Unue, ilia vivo estas multe pli mallonga, sed pli elstara diferenco estas la fina etapo de tia stelo. Post la elĉerpiĝo de la nuklea brulaĵo en la centro, la stela kerno kolapsas pro sia propra gravito, kaj pro la granda maso, eĉ degenera elektrona premo ne povas haltigi la kolapson. En daŭro de sekundoj la tuta kerno de la stelo, kiu konsistas en tiu fazo ĉefe el fero, kolapsas kaj atingas la enorman densecon de la materio en la atomaj nukleoj. Je tiu denseco, la internuklea forto haltigas la kolapson kaj renversigas ĝin, kiel giganta risorto. La rezulto estas katastrofa eksplodo, kiu liberigas en malmultaj sekundoj energion pli grandan ol produktos la Suno dum ĝia tuta vivdaŭro. Tiu energio disrompas la stelon kaj disĵetas ĝian plimulton en la kosmon je rapideco de 10,000 km/sek. Ĝi ankaŭ produktas fortegan radiadon, kiu lumas dum monatoj je lumeco miliard-oble pli granda ol la lumeco de la Suno. Trans la grandegaj interstelaj distancoj, tiu eklumiĝo aspektas kvazaŭ subite naskiĝis nova stelo, kaj tial oni nomis tiun fenomenon supernovao - por distingi ĝin de novao - alia fenomeno kiu iom simile kaŭzas ekbrilon de la stelo, sed multe malpli grandan. Supenovao estas tre malofta fenomeno, kaj en nia Galaksio oni vidas ĝin nur unufoje en kelkcentoj da jaroj. En la jaro 1987 okazis supernovao-eksplodo en apuda satelita galaksio de nia Galaksio, la Magelanaj Nuboj, kiu provizis gravajn sciaĵojn kaj konfirmis la teoriajn modelojn.

Nebulozoj kaj pulsaroj

La stela materialo disĵetita en la interstelan spacon per supernovao-eksplodo kreas grandan brilan nebulozon - ekzemple la fama nebulozo en la konstelacio Kankro estis kreita el la supernovao spektita de ĉinaj astrologoj en la jaro 1054. Tamen, ne la tuta stelo disrompiĝas en la eksplodo - la densega nukleo restas, kiu konsistas plejparte el neŭtronoj. Ĝia grandeco estas proksimume 10 km, sed ĝia maso similas al la maso de nia Suno, sekve ĝi estas treege densa: unu kuba centimetro de tiu materialo pezas miliardon da tunoj. En la jaro 1967 oni malkovris tre rapidajn kaj tre regulajn radio-pulsojn venantajn el la kosmo, ekster la Tero. Unue iuj kredis ke ili alvenis de ekster-teraj estuloj (kaj tial nomis tiun objekton kaj similajn poste trovitajn per la literoj LGM, angle mallongigo por Little Green Men ("etaj verdaj homoj"), sed poste evidentiĝis ke temas pri natura fenomeno. La regula signalo venadis de objekto kiu ricevis la nomon pulsaro -stelo tre rapide turniĝanta, elsendante fokusitan ŝprucon de radio-ondoj, kaj ni vidas la pulson kiam la ŝpruco estas direktita al ni, kiel lumturo. Nuntempe oni konas kelkcentojn pulsarojn en nia Galaksio, multaj el ili troviĝas en la centro de supernovaa nebulozo, kiel ankaŭ la Krabo. Oni konstatis ke la pulsaroj estas ĝuste neŭtronaj steloj postlasitaj de supernovao eksplodoj.