"Le soleil laissera un diamant de la taille de la Terre." L'astronome Mikhail Lisakov - sur l'évolution des étoiles

Il existe de nombreux mythes que les astronomes rencontrent souvent. Par exemple, beaucoup sont sûrs que Jupiter pourra un jour se transformer en étoile. Et chaque étoile explosera à la fin de sa vie.

Physicien et astronome Mikhail Lisakov dit sur le forum "Scientifiques contre Mythes", quel chemin de vie chaque étoile traverse. Il a également précisé ce qui arrivera à notre Soleil à la fin de l'évolution et expliqué pourquoi l'or est un métal cosmique. Ce forum est hébergé parANTROPOGENESIS.RU"- a posté une vidéo sur leur Chaîne Youtube. Et Lifehacker a résumé la conférence.

Quel corps céleste peut être considéré comme une étoile

Il y a une formulation frivole: une étoile est un objet dont on voit des rayons.

En fait, ce n'est pas vraiment une blague. Si nous regardons des photographies de l'espace prises avec des télescopes, nous verrons des nuages ​​brumeux et des points lumineux. Les petits grains de brouillard sont des galaxies. Les points lumineux à plusieurs rayons sont des étoiles.

Le système optique d'un télescope moderne est conçu de telle manière que lorsque la lumière est réfractée sur une photo, des rayons apparaissent réellement dans les étoiles. Mais sur les anciennes cartes du ciel, quand il n'y avait pas de tels télescopes, les gens représentaient les étoiles de la même manière.

Pour comprendre quel est le secret, les scientifiques ont mené une petite étude. Ils ont brillé dans les yeux des gens avec une source petite mais brillante et ont pris des photos rétine. Il s'est avéré que tous les sujets sur la rétine produisaient des images très similaires. C'est-à-dire un centre clair et un nuage de lignes fines se croisant en ce point. Alors c'est vrai: les étoiles sont des corps célestes brillants qui ont des rayons.

Et maintenant sérieusement. Comprendre comment une étoile diffère d'un autre espace objetsRegardons son centre. Il y a un noyau dans lequel une réaction thermonucléaire se poursuit en permanence. En conséquence, les éléments légers se transforment en éléments plus lourds et de l'énergie est libérée en raison de cette transition. Il est transféré aux couches externes de l'étoile. Par exemple, en mélangeant de grandes masses de matière. Ce processus ressemble ébullition eau dans une casserole. C'est ainsi que nous voyons la surface de notre Soleil.

Une réaction thermonucléaire continue est la principale caractéristique distinctive d'une étoile.

Pour une telle fusion, il faut amener des particules chargées positivement, les protons, très proches les unes des autres. Pour soutenir ce processus, une température et une pression très élevées sont nécessaires. Et à la suite de la réaction, un atome d'hélium est obtenu à partir de deux atomes d'hydrogène ou de quatre protons.

Mais on sait que quatre protons pèsent plus que cet atome. Donc, vous devez comprendre où va la différence.

Si trois atomes d'hélium entrent en collision, un atome de carbone se forme à la suite de la fusion thermonucléaire. Mais cela nécessite une température encore plus élevée. Cependant, le processus ne s'arrête pas non plus au carbone. Puis l'oxygène commence à être synthétisé, puis le magnésium. Et ainsi de suite jusqu'au fer. La synthèse d'éléments plus lourds au cœur d'une étoile ne se fait plus spontanément. Il a besoin d'énergie supplémentaire de l'extérieur.

Il existe un mythe selon lequel Jupiter devait également devenir une étoile, car Soleil, mais quelque chose s'est mal passé. C'est un mythe, car la masse de cette planète n'est pas suffisante pour supporter une réaction thermonucléaire constante. La température et la pression ne seront pas assez élevées. Par conséquent, Jupiter ne peut devenir une étoile qu'à une seule condition: il augmentera sa masse d'environ 15 fois. Mais cela est impossible.

Comment sont les étoiles ?

Si vous regardez le ciel nocturne par temps clair, vous pouvez voir différents types d'étoiles :

• Lumineux ou sombre. On pensait autrefois que les moins visibles étoiles ils sont juste plus loin de nous. Mais ensuite, les astronomes ont appris à mesurer les distances aux objets spatiaux. Et ils ont découvert que la luminosité des luminaires ne dépend pas de leur distance, mais de leur puissance. Pour certaines étoiles, ce paramètre est en effet plus grand que pour d'autres.
• Multicolore - bleu, jaune, rougeâtre, blanc. Différentes nuances d'étoiles ne sont pas non plus une illusion. Chacun d'eux a sa propre température de rayonnement.

Les scientifiques ont construit un graphique où l'axe horizontal est la température de l'étoile, ou sa couleur. L'axe vertical est la luminosité, la saturation de la lumière. Ensuite, nous mettons toutes les étoiles connues sur ce graphique. Et ils ont vu que la plupart d'entre eux étaient situés en diagonale - des géants bleus les plus puissants et les plus chauds aux petites naines rouges. Cette diagonale s'appelait la séquence principale.

Les étoiles massives et brillantes, plus chaudes, sont situées dans la partie bleue du spectre. Ils sont très peu nombreux et vivent relativement peu de temps. Mais dans la région rouge gauche du spectre, nous voyons beaucoup plus d'étoiles. Leur masse est beaucoup plus petite, elles sont plus froides et brillent faiblement. Mais leur durée de vie est bien plus longue que celle des géantes bleues. Le soleil est plus proche du milieu - dans la région jaune du spectre.

Mais il y a quelques autres zones sur le graphique. Considérez ceux au-dessus de la séquence principale. Les étoiles y arrivent, dans lesquelles, au cours du processus de fusion thermonucléaire, tout l'hydrogène a pris fin, c'est-à-dire s'est éteint. Il s'avère une sorte de "maison de retraite" pour les stars - un endroit où les luminaires tombent au coucher du soleil de leur vie. La réaction de fusion continue en eux et les éléments plus légers continuent de se transformer en éléments lourds.

Mais il existe une autre zone assez visible d'amas d'étoiles - en dessous de la séquence principale. Les astronomes l'appellent le "cimetière".

Comment se passe l'évolution stellaire ?

Parlons maintenant plus en détail des événements qui se produisent dans une longue vie stellaire.

Les astronomes appellent tous les changements dans l'état des étoiles évolution stellaire. Elle n'a presque rien de commun avec évolution biologique. La seule coïncidence est que les deux processus se poursuivent pendant des millions et des milliards d'années.

L'évolution stellaire est un cycle de vie complet de chaque luminaire. Pendant ce temps, l'étoile change au-delà de la reconnaissance. Mais le genre de changements qui l'attendent dépend de la masse. Il est possible de diviser conditionnellement les objets spatiaux en trois groupes.

1. Etoiles de faible masse

Par exemple, Proxima Centauri. Ils naissent dans un nuage de gaz et de poussière et deviennent des naines rouges. Et puis ils vivent très longtemps dans un état inchangé, jusqu'à ce qu'ils manquent d'hydrogène. Un tel sort attend une étoile si sa masse est environ 10 fois inférieure à celle du soleil.

2. Étoiles de taille comparable au Soleil

Ce sont des objets plus lourds et plus intéressants. Leur masse est suffisante pour que l'étape suivante, la synthèse du carbone à partir de l'hélium, commence dans le cœur après la combustion de l'hydrogène. En conséquence, ils gonflent à la taille d'un géant rouge. Par exemple, le Soleil, à la suite de ce processus, augmentera de sorte qu'il avalera Mercure et Vénus. Et puis il grandira presque jusqu'à l'orbite de la Terre. Cela se produira dans environ cinq milliards d'années. Ce sera formidable si les gens trouvent un moyen d'ici là. être loin de notre lumière.

Ensuite, une telle étoile perd une coquille, qui se transforme en une nébuleuse planétaire. Au centre reste un point brillant - l'ancien noyau. Et le luminaire se déplace conditionnellement au cimetière.

3. étoiles massives

Leur masse est plus de 10 fois supérieure à celle du soleil. Ils vivent rapidement et finissent par devenir soit trou noirou dans une étoile à neutrons. Nous parlerons plus en détail de la façon dont se produit l'évolution des énormes luminaires.

Comment apparaissent les étoiles à neutrons et les trous noirs ?

Dans les étoiles très lourdes, la température et la pression permettent à la réaction thermonucléaire de se poursuivre jusqu'au stade de la formation du fer. Par conséquent, dans leur structure, les noyaux des géants ressemblent à des oignons. Au centre même, ils ont du fer, puis une couche de silicium, d'oxygène, de néon, etc.

Lorsque toute la matière se transforme en fer, le moteur de fusion s'éteint. Il est déjà énergétiquement non rentable pour lui de continuer à travailler. Par conséquent, le rayonnement de l'étoile s'arrête. Mais la gravité restes.

Et puis la gravité force toutes les couches externes à s'effondrer et à voler vers le centre.

Puis l'étoile explose comme une supernova. Mais il y a deux options ici :

1. Les forces quantiques arrêteront le processus d'effondrement. La densité de la matière stellaire laissée après l'explosion deviendra si élevée que les électrons seront pressés dans les protons et formeront ainsi des particules neutres - les neutrons. En raison des effets quantiques, les neutrons ne permettront pas à la gravité de poursuivre le processus de compression. En conséquence, une étoile à neutrons se forme - un objet avec une densité de matière extrêmement élevée.
2. La gravité est plus forte que les forces quantiques. Ensuite, le processus d'effondrement se poursuit jusqu'à ce que l'objet se transforme en trou noir.

Il existe un mythe selon lequel les trous noirs absorberont progressivement toute la matière univers. Mais ce n'est pas.

Il arrive que des étoiles naissent et vivent par paires. Imaginez que l'un se transforme en trou noir et que l'autre devienne une géante rouge. Ensuite, le premier tirera lentement la substance du second. Un disque de particules chaudes se forme autour d'un trou noir. S'il y a trop de telles particules, nous observerons le processus inverse.

D'où viennent l'or et les autres métaux lourds dans l'Univers ?

Nous avons découvert que le fer et les éléments plus légers sont synthétisés au cours d'une réaction thermonucléaire à l'intérieur d'une étoile. Voyons comment se forment les éléments plus lourds que le fer.

Cela nécessite des neutrons supplémentaires, et en grande quantité. Sous certaines conditions, ils peuvent être « poussés » dans le noyau d'un atome d'un élément plus léger. En conséquence, les neutrons peuvent perdre des électrons lors du processus de désintégration bêta. Ensuite, les particules neutres se transformeront en protons et la charge de l'atome augmentera. Cela signifie qu'il y aura une augmentation du numéro de série - l'élément deviendra plus lourd.

La question se pose: où trouver autant de neutrons libres. Auparavant, on pensait qu'un grand nombre d'entre eux apparaissaient après des explosions de supernova. Mais en 2017, les scientifiques ont pu observer un autre processus: la fusion de deux étoiles à neutrons. Le résultat est un objet et beaucoup de débris. En conséquence, un « tsunami » se produit à partir de ces fragments, qui sont constitués de neutrons purs. La densité d'un tel flux est assez grande - elle est comparable à la densité eau.

Un grand nombre de neutrons sont "poussés" dans tout atome qui se rencontre sur le chemin de ce flux. Ensuite, ils se désintègrent en protons et en électrons et, par conséquent, des éléments plus lourds sont obtenus. Par exemple, or.

Aujourd'hui, les scientifiques savent que la plupart des métaux lourds de notre univers se sont formés de cette façon.