A nagy tömegű csillagok életciklusa

Beszéltünk már azoknak a csillagoknak az életciklusáról, amelyek nagyjából olyan tömegűek ‒ kicsit nagyobbak vagy kisebbek ‒, mint a Nap. Ebben a videóban a sokkal nagyobb tömegű csillagokról szeretnék beszélni. Amikor nagy tömegű csillagot mondok, akkor azokról a csillagokról beszélek, amelyeknek a tömege nagyobb a Nap tömegének a 9-szeresénél. Szóval az általános elv teljesen ugyanaz. Kezdetben van ez a főleg hidrogénből álló hatalmas felhő. Most ennek a felhőnek nagyobbnak kell lennie, mint azoknak, amelyek olyan csillaggá sűrűsödtek össze, mint a mi Napunk. De ezzel kezdődik, és végül a gravitáció fogja összetartani. A magja elég forró és sűrű lesz a hidrogén gyújtáshoz, a hidrogénfúzió beindulásához. Tehát ez hidrogén, és most már összeolvad. Hadd írjam le! Ez most már összeolvad. Hidrogénfúzió. Inkább így írom. Hidrogénfúzió van középen. Itt beindult a fúzió, és körülötte ott van a felhő többi anyaga. A többi hidrogén. Most már, mivel annyira felforrósodott, ez valójában plazma. Ez lényegében elektronok és atommagok valamiféle „levese” ‒ szemben a jól megformált atomokkal ‒, különösen a maghoz közel. Tehát most hidrogénfúzió zajlik, láttuk, hogy ez 10 millió Kelvin körül történik. Nagyon világossá szeretném ezt tenni. Mivel nagyon nagy tömegű csillagokról beszélünk, már ebben a szakaszban is nagyobb lesz a gravitációs nyomás, már ebben a szakaszban is ‒ a csillag fősorozati szakaszában ‒, mert ez nagyobb tömegű, és így gyorsabban és magasabb hőmérsékleten fog égni. Tehát ez gyorsabb és forróbb lesz, mint valamilyen, a mi Napunkhoz hasonló csillag. És így ez a szakasz sokkal rövidebb ideig fog tartani, mint a Naphoz hasonló tömegű csillagok esetében. A Nap 10 vagy 11 milliárd évig fog élni összesen. Itt most olyan dolgokról fogunk beszélni, amik talán 10 millió évig tartanak. Tehát 1000-szer rövidebb idő. Mindenesetre nézzük, mi történik! Tehát az eddig történtek sémája az, hogy gyorsabb lesz, mert nagyobb a nyomás, nagyobb a gravitáció, nagyobb a hőmérséklet. De nagyjából ugyanúgy fog történni, ahogy láttuk a Naphoz hasonló csillagok esetében. Egyszer majd ez a hélium ‒ bocsánat, ez a hidrogén ‒ összeolvad héliummaggá, körülötte lesz a hidrogénből álló héj, lesz körülötte egy hidrogénhéj, hidrogénfúzió lesz körben a héjban, és aztán e körül van a csillag többi anyaga. Hadd jelöljem be! Ez itt a hélium mag. Egyre több hélium jön létre, ahogy a hidrogén itt a héjban összeolvad. A mi Napunkhoz hasonló méretű vagy tömegű csillagok ekkor kezdenek átalakulni vörös óriássá, mert a mag egyre sűrűbb és sűrűbb és sűrűbb, ahogy egyre több hélium termelődik. És ahogy egyre sűrűbb és sűrűbb lesz, egyre nagyobb gravitációs nyomás nehezedik a hidrogénre, a hidrogénhéjra itt kívül, ahol még mindig zajlik a fúzió. Ez több külső energiát szabadít fel, ami kitolja a jelenlegi csillag sugarát. Tehát ez az általános folyamat, és látni fogjuk, hogy ahogy csillag egyre nagyobb és nagyobb tömegű lesz, egyre nehezebb és nehezebb elemek fognak keletkezni a magban. Ezek az egyre nehezebb elemek ‒ ahogy a csillag egyre sűrűbb lesz ‒ végül majd begyulladnak, ilyenformán fenntartva a magot. De mivel maga a mag egyre sűrűbb és sűrűbb lesz, a kilökött anyag egyre távolabbra kerül, egyre nagyobb energiával. Habár, ha a csillag elég nagy tömegű, nem lesz képes olyan messzire kilökni, mint a vörös óriások, mint a Nap-típusú csillagok. Nézzük, hogyan folytatódik ez a séma! Tehát végül ez a hélium ‒ ha egyszer elég sűrű lesz ‒, be fog gyulladni, és elkezd összeolvadni szénné. Akkor ki fog alakulni a szén mag, ez tehát a szén mag, körülötte a hélium mag. A hélium mag közepéhez közel van a héliumhéj, ami összeolvad ‒ a héj héliumból áll, nem hidrogénből ‒, átalakul szénné, a szén magot egyre sűrűbbé és forróbbá teszi. És aztán e körül hidrogénfúzió zajlik. Óvatosnak kell lenni. Itt hidrogénfúzió van, és körülötte van a csillag többi része. És ez a folyamat folytatódik. Végül ez a szén elkezd összeolvadni. Egyre nehezebb elemek fognak kialakulni a magban. Ez az ábra a Wikipédiából van, egy meglehetősen idős, nagy tömegű csillagot ábrázol. Folyamatosan alakulnak ki ezek az egyre nehezebb elemekből álló héjak, az egyre nehezebb elemekből álló magok, egészen addig, amíg végül eljutunk a vasig. Főleg az 56-os vasról beszélünk, az 56-os tömegszámú vasról. A periódusos rendszerben ez a 26 a rendszáma, ez az, hogy mennyi protonja van. Az 56-ot veheted úgy, hogy ez a protonok és a neutronok száma, habár ez így nem pontos. De ezen a ponton ‒ azért állunk itt meg, mert a vas fúziójával nem tudunk energiát nyerni. A vas egyesülése nehezebb elemekké ‒ a vason túli elemekké ‒ valójában energiát igényel, tehát ez lényegében egy endoterm folyamat lenne. Tehát a vas fúziója nem segítene fenntartani a magot. Tehát amit akarok ebben ‒ csak hogy egyértelmű legyen ‒ az, hogy lényegében így jönnek létre a nehezebb elemek. A hidrogénnel kezdtük, a hidrogén összeolvad héliummá, a hélium összeolvad szénné, aztán az összes többi dolog különféle kombinációkban ‒ nem fogok belemenni a részletekbe ‒ összeolvad egyre nehezebb elemekké. Neon, oxigén, itt látod. Szilícium. És nem csak ezek jönnek létre. de ezek a fő alkotóelemek, amelyek kialakulnak a magban. A folyamat során ez az összes anyag ‒ lítium, berílium, bór ‒, az összes többi anyag is kialakul. Tehát így jönnek létre az elemek a vasig. És emellett kialakulhatnak a nikkel-56-ig is tulajdonképpen, csak hogy pontosak legyünk. Valamennyi nikkel-56 is lesz itt, aminek ugyanakkora a tömege, mint a vas-56-nak, csak 2-vel kevesebb neutronja és 2-vel több protonja van, tehát nikkel-56 is létrejön, létrejöhet, egyfajta nikkel-vas mag lesz. De ennyit erről, hogy hová juthat el egy csillag, attól függetlenül, hogy mekkora a tömege, legalábbis ahogy a hagyományos fúzión, a hagyományos gyújtási mechanizmuson keresztülmegy. Most, hogy itt hagylak, szeretném, ha elgondolkodnál azon, mi történhet ezután, most, hogy a csillagunkban már nem lehetséges fúzió. Valójában azt fogjuk látni, hogy szupernova lesz belőle.