Hva gjør en stjerne til en rød superkjempe?

Stjernebildet Orion holder den røde superkjempestjernen Betelgeuse (den røde stjernen i øvre venstre del av stjernebildet. Den skal eksplodere som en supernova -- endepunktet til massive stjerner. Rogelio Bernal Andreo, CC By-SA.30

Røde superkjemper er blant de største stjernene på himmelen. De starter ikke på den måten, men etter hvert som forskjellige typer stjerner eldes, gjennomgår de endringer som gjør dem store...og røde. Det hele er en del av stjernelivet og stjernedøden.

Definere røde superkjemper

Når astronomer ser på største stjerner (i volum) i universet ser de veldig mange røde superkjemper. Imidlertid er disse gigantene ikke nødvendigvis – og er nesten aldri det største stjerner etter masse . Det viser seg at de er et sent stadium av en stjernes eksistens, og de forsvinner ikke alltid stille.

Opprette en rød superkjempe

Hvordan dannes røde superkjemper? For å forstå hva de er, er det viktig å vite hvordan stjerner endrer seg over tid. Stjerner går gjennom spesifikke trinn gjennom hele livet. Endringene de opplever kalles 'stjerneutvikling'. Det starter med stjernedannelse og ungdommelig stjernehette. Etter at de er født i en sky av gass og støv, og deretter antenner hydrogenfusjon i kjernene deres, lever stjerner vanligvis av noe astronomer kaller ' hovedsekvens '. I løpet av denne perioden er de i hydrostatisk likevekt. Det betyr at kjernefysisk fusjon i kjernene deres (der de smelter sammen hydrogen for å lage helium) gir nok energi og trykk til å forhindre at vekten av deres ytre lag kollapser innover.

Når massive stjerner blir røde superkjemper

En stjerne med høy masse (mange ganger mer massiv enn solen) går gjennom en lignende, men en litt annen prosess. Den endrer seg mer drastisk enn sine sollignende søsken og blir en rød superkjempe. På grunn av sin høyere masse, når kjernen kollapser etter hydrogenforbrenningsfasen, fører den raskt økte temperaturen til sammensmelting av helium veldig raskt. Hastigheten av heliumfusjon går i overdrift, og det destabiliserer stjernen.

En enorm mengde energi presser de ytre lagene av stjernen utover og den blir til en rød superkjempe. På dette stadiet er gravitasjonskraften til stjernen igjen balansert av det enorme utadgående strålingstrykket forårsaket av den intense heliumfusjonen som finner sted i kjernen.

Stjernen som forvandles til en rød superkjempe gjør det til en pris. Den mister en stor prosentandel av massen ut til verdensrommet. Som et resultat, mens røde superkjemper regnes som de største stjernene i universet, er de ikke de mest massive fordi de mister masse når de eldes, selv når de utvider seg utover.

Egenskaper til røde superkjemper

Røde superkjemper ser røde ut på grunn av deres lave overflatetemperaturer. De varierer fra ca 3500 - 4500 Kelvin. I følge Wiens lov er fargen som en stjerne stråler sterkest med direkte relatert til overflatetemperaturen. Så mens kjernene deres er ekstremt varme, sprer energien seg over stjernens indre og overflate, og jo mer overflateareal det er, jo raskere kan den avkjøles. Et godt eksempel på en rød superkjempe er stjernen Betelgeuse, i stjernebildet Orion.

De fleste stjerner av denne typen er mellom 200 og 800 ganger radiusen vår sol . De aller største stjernene i galaksen vår, alle røde superkjemper, er omtrent 1500 ganger så store som hjemmestjernen vår. På grunn av sin enorme størrelse og masse krever disse stjernene utrolig mye energi for å opprettholde dem og forhindre gravitasjonskollaps. Som et resultat brenner de gjennom kjernebrenselet sitt veldig raskt, og de fleste lever bare noen få titalls millioner år (deres alder avhenger av deres faktiske masse).

Andre typer supergiganter

Mens røde superkjemper er de største typene stjerner, finnes det andre typer superkjemper. Faktisk er det vanlig for stjerner med høy masse, når fusjonsprosessen deres går forbi hydrogen, at de svinger frem og tilbake mellom forskjellige former for superkjemper. Nærmere bestemt å bli gule superkjemper på vei til å bli blå superkjemper og tilbake igjen.

Hyperkjemper

De mest massive av superkjempestjernene er kjent som hyperkjemper. Imidlertid har disse stjernene en veldig løs definisjon, de er vanligvis bare røde (eller noen ganger blå) supergigantiske stjerner som er av høyeste orden: de mest massive og de største.

Døden til en rød superkjempestjerne

En stjerne med veldig høy masse vil svinge mellom forskjellige supergigantiske stadier når den smelter sammen tyngre og tyngre elementer i kjernen. Til slutt vil den tømme alt atombrenselet som driver stjernen. Når det skjer, vinner tyngdekraften. På det tidspunktet er kjernen først og fremst jern (som tar mer energi å smelte sammen enn stjernen har) og kjernen kan ikke lenger opprettholde strålingstrykk utover, og den begynner å kollapse.

Den påfølgende kaskaden av hendelser fører til slutt til en Type II supernova begivenhet. Etterlatte vil være kjernen til stjernen, etter å ha blitt komprimert på grunn av det enorme gravitasjonstrykket til en nøytronstjerne ; eller når det gjelder de mest massive stjernene, a svart hull er skapt.

Hvordan solcellestjerner utvikler seg

Folk vil alltid vite om solen vil bli en rød superkjempe. For stjerner på størrelse med Solen (eller mindre), er svaret nei. De går gjennom en rød kjempefase skjønt, og det ser ganske kjent ut. Når de begynner å gå tom for hydrogenbrensel, begynner kjernene deres å kollapse. Det øker kjernetemperaturen ganske mye, noe som betyr at det genereres mer energi for å unnslippe kjernen. Den prosessen skyver den ytre delen av stjernen utover, og danner en rød kjempe . På det tidspunktet sies det at en stjerne har flyttet fra hovedsekvensen.

Stjernen tøffer sammen med kjernen som blir varmere og varmere, og til slutt begynner den å smelte sammen helium til karbon og oksygen. I løpet av all denne tiden mister stjernen masse. Den blåser av lag av den ytre atmosfæren til skyer som omgir stjernen. Til slutt krymper det som er igjen av stjernen til å bli en sakte avkjølende hvit dverg. Materialskyen rundt den kalles en 'planetarisk tåke', og den forsvinner gradvis. Dette er en langt mer skånsom 'død' enn massive stjerner omtalt ovenfor opplever når de eksploderer som supernovaer.

Redigert avCarolyn Collins Petersen.