A vörös óriások kialakulása

Az előző videóban volt egy hidrogénatomokból álló nagy felhőnk, amely végül egy nagy nyomású, nagy tömegű, mondhatni hidrogénatom gömbbé sűrűsödik össze. Amikor a nyomás és a hőmérséklet elég magas lett ‒ és ez az, amit láttunk az előző videóban ‒, sikerült elérnünk, hogy a hidrogén protonok, a hidrogén atommagok elég közel kerüljenek egymáshoz. A hidrogén magok elég közel jutottak egymáshoz ahhoz, hogy fellépjen az erős kölcsönhatás, létrejöjjön a fúzió, és energia szabaduljon fel. És akkor ez a tényleges energia elkezdi ellensúlyozni az éppen aktuális gravitációs erőt, tehát az egész csillag ‒ most már csillag ‒ nem omlik össze. És ha egyszer itt vagyunk, akkor a csillagunk a fősorozaton van. Ebben a videóban azt szeretném, hogy ‒ elindulva ettől a kiinduló ponttól ‒ gondoljuk végig, hogy mi történik a csillagban ezután. Tehát a fősorozaton van egy csillag magunk. Szóval ez a mag ‒ a csillag magja. És van hidrogén, ami összeolvad héliummá. Egy csomó energia felszabadul. Ez az energia akadályozza meg a mag összeomlását, ez egyfajta külső erő, amely ellensúlyozza a gravitációs erőt, ami mindent össze akar roppantani, ami mindent össze akar préselni. Tehát van a mag, a csillag magja, egy olyan csillagé, mint a Nap, ez az energia felmelegíti az összes többi gázt a magon kívül, és létrehozza ezt a rendkívül fényes objektumot, amelyet csillagnak látunk ‒ vagy a mi esetünkben, a mi Napunk esetében magát a Napot. Most, hogy a hidrogén héliummá egyesül, el tudod képzelni, hogy egyre több és több hélium jön létre a magban. A zöld lesz a hélium. Egyre több és több hélium keletkezik a magban. Különösen középen: minél közelebb kerülsz a középponthoz, annál magasabb lesz a nyomás, annál gyorsabban fog megtörténni ez a fúzió, ez a gyújtás. És minél nagyobb a csillag tömege, annál nagyobb a nyomás, annál gyorsabban megy végbe a fúzió. Tehát van ez a hélium, ami a mag belsejében keletkezik, mivel a hidrogén a magban összeolvad. Mi fog történni ezután? A hélium egy sűrűbb atom. Nagyobb tömeget tömörít össze kisebb helyen. Tehát ahogy egyre több és több hidrogén alakul át héliummá, maga a mag szükségszerűen egyre kisebb lesz. Hadd rajzoljak ide egy kisebb magot! Tehát maga a mag összezsugorodik. Most már sokkal több hélium van benne. És nézzük a végső pontot, amikor már az egész mag héliumból áll, amikor a mag kimerült. De sokkal sűrűbb, ugyanaz az anyagmennyiség, ami ebben a gömbben volt, most egy sűrűbb gömbben van, egy hélium gömbben. Éppen ugyanannyi lesz a vonzása, a gravitációs vonzása, de a dolgok még közelebb tudnak kerülni hozzá. Tudjuk, hogy minél közelebb vagy egy testhez, annál nagyobb a gravitációs erő. Tehát ahelyett, hogy a hidrogén fúziója csak a magban valósulna meg, most már a mag körüli héjban fog összeolvadni a hidrogén. Tehát most már a hidrogén fúzió a mag körüli héjban lesz. Hadd tisztázzam! Ez nem egyik pillanatról a másikra történik, hanem fokozatos folyamat. Ahogy egyre több és több hélium van a magban, a mag egyre sűrűbbé és sűrűbbé válik, így a nyomás még nagyobb és nagyobb lesz a mag közelében, mivel minden közelebb kerül az egyre tömörebb maghoz, mert most még sűrűbb. És ahogy ez a nyomás a mag közelében egyre jobban növekszik és növekszik, a fúziós reakció egyre gyorsabb és gyorsabb lesz, egészen addig, amíg el nem éred ezt a pontot. Hadd tegyem világossá! Van egy hélium magod. A mag összes hidrogénje elhasználódott. Ugyanakkor itt még van hidrogén, a magon kívül, most már hatalmas nyomás alatt, valójában itt nagyobb a nyomás, mint a magban volt, amikor tiszta hidrogénből állt. Mert akkora a tömeg itt kívül, ami mondhatni, befelé mutató erőt vagyis gravitációs erőt gyakorol, és megpróbál eljutni a még sűrűbb hélium maghoz, mert ugye minden közelebb tud kerülni. Tehát most a fúzió még gyorsabb lesz. És nagyobb sugárban történik. Tehát a fúzió gyorsabb, egyre nagyobb térben, az erő pedig elkezdi ‒ az energia, ami a fúzió során felszabadul ‒, elkezdi kifújni a csillagnak ezeket a külső rétegeit még távolabbra. Tehát ez egy folyamat ‒ ahogy a hidrogén átalakul héliummá, a hidrogén összeolvad héliummá a magban, a hidrogén itt, a magon kívül, ezen a területen, itt kívül, elkezd egyre gyorsabban és gyorsabban égni. Nem kellene azt mondanom, hogy ég; elkezd egyesülni egyre gyorsabban és gyorsabban, egyre nagyobb és nagyobb sugárban. Meglepő lehet, hogy a fúzió gyorsabban megy végbe és nagyobb térben. Ennek az az oka, hogy még sűrűbb a mag, ami még nagyobb gravitációs nyomást eredményez. Amikor ez történik, a csillag fényesebbé válik. És még.. mivel a fúziós reakció egyre intenzívebb és egyre nagyobb sugárban megy végbe, ez képes a csillag anyagát még nagyobbra kitágítani, vagyis magának a csillagnak a sugara egyre nagyobb és nagyobb és nagyobb lesz. Tehát ha ez a csillag így nézett ki ‒ talán fehérrel rajzolom, ez nem fehér. Most mi történt a színváltómmal? Itt van. Szóval ez a csillag itt így nézett ki. Ez a csillag ‒ mivel a fúziós reakció gyorsabb, és nagyobb sugarú gömbben zajlik ‒ sokkal nagyobb lesz. Nem is tudom méretarányosan lerajzolni. A Napunknak, amikor majd eljut ebbe az állapotba, 100-szorosára nő majd az átmérője. És ezen a ponton ez egy vörös óriás. Azért nevezik így, mert vörösebb, mint itt ez, és annak ellenére, hogy a fúzió sokkal több energiát termel, ez az energia nagyobb felületen oszlik el. Tehát a vörös óriás tényleges felszíni hőmérséklete ezen a ponton valójában alacsonyabb lesz. Szóval nagyobb hullámhosszú fényt bocsát ki, vörösesebb fényt, mint ez itt. Ez a test, a mag, nem égett olyan hevesen, mint ez itt, de az energia kisebb felületen oszlott el, így ennek magasabb a felszíni hőmérséklete. Itt tehát a mag ég tovább ‒ bocsánat, a mag már nem ég, a mag most már hélium, ez nem ég. A mag egyre sűrűbbé és sűrűbbé válik, mivel a hélium összetömörödik. De a hidrogén fúzió itt intenzívebb, magasabb hőmérsékleten zajlik. Ennek ellenére a felszín kevésbé forró, mert nagyobb a felszín területe. Tehát a megnövekedett hő hatását enyhíti az, hogy a csillag mekkorára nőtt. Tehát ez folytatódik. A magban folyamatosan nő a nyomás, mert egyre több és több hélium termelődik. És ez a mag folyamatosan omlik össze. A hőmérséklet pedig folyamatosan nő. Azt mondtuk, hogy az első gyújtás, az első fúzió körülbelül kb. 10 millió Kelvin hőmérsékleten következik be. Ez a dolog viszont addig melegszik, amíg eléri a 100 millió Kelvint. Most egy olyan csillagról beszélek, amelynek körülbelül akkora a tömege, mint a Napnak. Néhány csillagnak nem elég nagy a tömege ahhoz, hogy a mag annyira összesűrűsödjön, hogy a hőmérséklete elérje a 100 millió Kelvint. De beszéljünk csak arról az esetről, amikor ez megtörténik! Tehát végül eljutunk erre a pontra ‒ vagyis még mindig itt vagyunk a vörös óriás állapotban, van itt ez a hatalmas csillagunk. Van ez a hélium mag, ez a hélium mag folyamatosan sűrűsödik és sűrűsödik és sűrűsödik. És aztán van egy hidrogén héj, ami folyamatosan összeolvad héliummá itt a mag körül, tehát ez a hidrogénhéj. Hidrogén fúzió zajlik itt ebben a sárga héjban, ezt a részt kifújja, emiatt lesz a csillag sugara egyre nagyobb és nagyobb, ezért tágul. De amikor a hőmérséklet kellően magas lesz ‒ és most azt hiszem, meg fogod érteni, hogyan keletkeznek egyre nehezebb elemek az univerzumban, az összes nehéz elem, amit magad körül látsz, beleértve azokat, amelyek benned vannak, így keletkeztek, a hidrogénből kiindulva ‒, amikor ebben a magban a forróság eléri a 100 millió Kelvint az óriási nyomás miatt, akkor elkezdődik magának a héliumnak a fúziója. Szóval akkor lesz itt egy mag, amiben elkezd összeolvadni maga a hélium. Most egy olyan helyzetről beszélünk, ahol héliumod van, és hidrogéned volt. Mindenféle egyesülés létre fog jönni, de a hélium leginkább szénné és oxigénné fog átalakulni, de más elemekké is át fog alakulni. Ez már sokkal bonyolultabb, nem akarok belemenni az összes részletbe. De hadd mutassam meg a periódusos rendszert! Az előző videóban nem volt meg, valahogy elvesztettem. De nézzük a hidrogént! Egy protonja van, valójában nincs neutronja. Összeolvadt a fősorozaton héliummá, két protonná, két neutronná. Négyre van szükséged ebből, hogy egy olyat kapj. Mert lényegében ennek az atomtömege 4, ha a hélium-4-ről beszélünk. És akkor a hélium, ha egyszer eljutunk 100 millió Kelvinre, elkezdhet összeolvadni. Ha veszel nagyjából hármat belőle ‒ vannak még részecskék, amelyek jönnek-mennek a reakcióban ‒, eljuthatsz a szénhez. Ha négyet veszel belőlük, ‒ legalábbis kiindulási részecskeként ‒, kapsz egy oxigént. Tehát kezdenek létrejönni az egyre nehezebb elemek. Szóval mi történik? Itt van ez a hélium, összeolvad szénné és oxigénné, tehát elkezded felépíteni a szén és oxigén magot. Most abba fogom hagyni, észrevettem, hogy már túlléptem a 10 perces határt, amit felállítottam magamnak. De azt szeretném, ha elgondolkodnál azon, hogy mi várható, várhatóan mi történik, ha ennek a csillagnak a tömege soha nem lesz olyan nagy, hogy elkezdődjön a szénné és oxigénné alakulás? Vagy ha nagy tömege van, ha rendkívül nehéz csillag, amely végül képes lesz ennek a szén és oxigén magnak a hőmérsékletét 600 millió Kelvinre felemelni, és elkezdi összeolvasztani a magját még nehezebb elemekké. De gondolkozzunk arról, hogy mi történik a Naphoz hasonló csillagban, amelynek soha nem lesz akkora a tömege, soha nem lesz akkora a nyomása, hogy elkezdődjön a szén és az oxigén kialakulása. Ez lesz a a következő videó témája.