הכוכבים הם כדורי גז זוהרים (בדומה לשמש) הם רחוקים כל כך, שאפילו הקרוב ביותר מביניהם נראה כמו נקודת אור בכל הטלסקופים הגדולים. אסטרונומים בעת העתיקה העניקו שמות לכוכבים ארגנו אותם בקבוצות ועקבו בעזרתם אחרי עונות השנה. הם גם מסמנים את קווי המתאר של גלקסיות. הכוכבים הם איפשרו העלת השערה ראשונה ביחס לחלוקת החומר ביקום.
באדיבות וויקיפדיה
למרות שמבנה כוכבים נראה פשוט ליד מבנים מורכבים כמו גלקסיות, אסטרונומים החוקרים כוכבים צריכים לשלב רעיונות מכל רחבי הפיזיקה המודרנית כדי להבין איך (ואיפה) נוצר אור הכוכבים. כדי למדוד את המרחקים אליהם (ומכאן להמשיך ולמדוד המרחקים לצברי כוכבים, לגלקסיות ולעומקי היקום), עלינו להבין את תורת היחסות הכללית ואת השפעת הקרינה על החומר והחלל. כדי לקבוע את הגילאים והיסודות מהם מורכבים הכוכבים, עלינו להבין את מכניקת הקוונטים ואת ההיתוך הגרעיני. במטרה להבין איך כוכבים נוצרים ומתפתחים יש להכיר כיצד ארבעת כוחות היסודים של הטבע פועלים. כוכבים למעשה מוכחים לנו כי חוקי הפיזיקה נכונים בכל רחבי היקום. נקודות האור הרחוקות האלה בשמי הלילה והשמש שלנו חולקים את אותם חוקים פיזיקאלים – אותו חוק כוח כבידה, אותו סוג של מקור אנרגיה (היתוך גרעיני האטום), אותם העקרונות של מכניקת הקוונטים. בנוסף לכך, הידע שלנו על כוכבים תומך בתפיסת העולם הקופרניקאית לפיה השמש שלנו אינה אלא כוכב טיפוסי, בגיל העמידה בעל גודל בינוני.
אך לכוכבים חשיבות מעבר ללימודי האסטרונומיה – החשיבות שלהם היא יסודית. הכוכבים מספקים ליקום אור, אנרגיה ועושר של יסודות כימיים. ללא כוכבים לא תהיה קרינה שתספק חום ואור לכוכבי הלכת. ללא הכוכבים לא היו יסודות כבדים יותר ממימן והליום, והחיים אינם אפשריים ללא יסודות כמו פחמן, חנקן או חמצן. כוכבים מעידים כי הכימיה שאנו רואים סביבנו אינה כימיה יוצאת דופן. היסודות המרכיבים את כוכבי הלכת והאנשים נוצרו בדורות של כוכבים קדומים, שחיו ומתו לפני שהמערכת השמש נוצרה. תהליך דומה מתרחש בכל רחבי הגלקסיה שלנו, ובכל 100 מיליארד הגלקסיות שביקום. הכימיה היא אוניברסלית.
הכוכבים מסמנים גם את המעבר בין השכונה המקומית שלנו (מערכת השמש) לבין היקום כולו. הכוכב הקרוב ביותר לכדור הארץ הוא השמש. מרחק הכוכב הבא הקרוב ביותר אלינו כ- 260,000 פעמים המרחק שלנו מן השמש. מרחקו גם שווה ל- 6800 פעמים המרחק של פלוטו מאיתנו. אם ניצור מודל שבו מערכת השמש היא בגודל של קלף משחק, הכוכבים השכנים שלנו יהיו בגודל קטן יותר מאשר הנקודה בסוף משפט זה, מרחקם לפי קנה מידה זה יהיה כמאה מטרים זה מזה.
מרחק קיצוני זה הופך את המחקר הכוכבים לאתגר. אנחנו יכולים לאתר את הפרטים של פני השטח של כוכבים אחרים רק במקרים נדירים. באמצעות אינטרפרומטר אופטי הגדול ביותר, אנחנו יכולים לצלם תמונות ברזולוציה נמוכה מאוד של כוכבים קרובים ביותר. עד כה, פחות מתריסר כוכבים צולמו. הרשימה כוללת את: אלטאיר, בטלגוס, רגולוס, ושלושה חברים של מערכת משולשת של אלגול. התצפיות בבטלג'וס מעניינות במיוחד משום שהן חושפות באמצעות נוכחותם כתמי-כוכבים את קיומה של הסעה על פני כוכבים אחרים. כתמי-הכוכבים על פני השטח של כוכבים אחרים נוצרים בשל שינויים הדרגתיים, שנצפו בבהירות הכוכב. שינויים אלה מתאימים לקצב הסיבוב של הכוכב סביב צירו. כאשר חלק מכוכב עם יותר כתמים כוכבים נראה, כמות האור הכללי המגיעה אלינו קטנה בהשוואה לכמות האור המגיעה מצד עם פחות כתמים. מאחר שכמות הכתמים בהם מכוסה הכוכב משתנה עם הזמן, תנודות הבהירות שלו אינה קבועה. ניתן ליצור מודלים של מבנה ופיזור כתמי-הכוכב כך שיתאימו תנודות שנצפו בבהירות הכוכב. ניתן להסיק פרטים רבים על פעילות מגנטית של כוכב מרוחק בעזרת מידע על התפרציות המתרחשות על פניו.
באדיבות NASA
בעוד שקשה לאסוף פרטים על פני השטח של הכוכב, הרי שקל להבחין במאפיינים רבים אחרים של כוכבים. למשל, בעזרת טלסקופים ממקדים קרינה חלשה שמגיעה מכוכבים רחוקים, ומעבירים אותה דרך ספקטרומטר. ניתוח הספקטרום מגלה כמה מאפיינים כוכביים, כמו: טמפרטורה, כוח הכבידה, סיבוב פני השטח, וההרכב הכימי. כל אלה נמדדים ישירות באמצעות ניתוח ספקטרום הכוכב. תכונות אחרות, כמו גודל ומסה, ניתן להסיק רק באמצעות מודל פיזי של המבנה של הכוכב, אשר נבנה באמצעות עקרונות היסוד של הפיזיקה המודרנית.
מצאנו כוכבים ענקיים שרדיוסם גדול מ- 9 יחידות אסטרונומיות. רדיוס זה הוא כמעט בגודל של מסלול שבתאי! בקצה השני, מצאנו גם שרידים כוכביים בגודל של כדור הארץ, ואפילו כוכב קטן כמו אסטרואיד! יש כוכבים אדומים וכוכבים כחולים. יש כוכבים עם אטמוספירות בעלות צפיפות נמוכה, כך שאדם הנמצא בתוכה יכול היה לראות את כף ידו כשזורעו מושטת קדימה. כוכבים בעלי צפיפות גבוהה עד כדי כך ש תכונותיהם דומות לתכונות יהלום. יש כוכבים מבודדים וכוכבים הצמודים במסלולם עם כוכב אחד או יותר. חלק מהכוכבים מפוצצים בגז ואבק ואחרים הנאכלים על ידי שכניהם. כאשר אנו מתבוננים בשמים מתברר עד מהרה כי הכוכבים מגיעים בשפע של גדלים, צפיפויות, הרכבים וסביבות התפתחות. עובדות אלה מציבות אתגר בעת בניית מודל פיזי שיכול להסביר את כל מה שנצפה, אבל זהו אתגר שאסטרונומים תיאורטיים שמחים להתענג עליו.
על ידי לימוד דגימות גדולות של ספקטרום כוכבים ניתן לחשוף דפוסים המאפיינים כוכבים. המחקר והסיווג של אוכלוסיות הוא חלק חיוני של המדע. למרות שהסיווג לבדו אינו מבטיח הבנה, אך הסיווג יכול להצביע על הדרך קדימה. לדוגמה, פליאונטולוגיה מתחילה עם איסוף וסיווג של מאובנים. תהליך זה אינו מספק מידע על מאובנים ישנים יותר מאחרים. על ידי חיבור הסיווג שלנו שבו שכבות גיאולוגיות של מאובנים, אנו מתחילים לקבל מושג איך המינים החלו להתפתח על פני כדור הארץ בהנחיית הברירה הטבעית. באופן דומה, ברגע שהאסטרונומים החלו למדוד תכונות שונות של כוכבים, הם החלו לסווג את הכוכבים ולספק השערות לגבי מחזור חייהם.
אחד המפתחות לפענוח הכוכבים היה ההכרה שכל הכוכבים מתפתחים בצבירים כדוריים וצבירים פתוחים שנוצרו בערך באותו זמן ומאותו חומר. כוכבים בתוך קבוצות אלה שונים רק במסה שלהם. כאשר מבינים את השפעת המסה, ניתן להשתמש בצבירים שונים כדי להבין את השפעות הגיל והרכב היסודות מהם בנוי הכוכב. ההכרה כי כוכבים מייצרים אור באמצעות היתוך גרעיני, אפשר היה להתחיל לבנות מודלים של כוכבים ולנסות להתאים הדמיות למציאות.
באדיבות NASA
לא ניתן לראות אפילו את חייהם של כוכבים שאורך חייהם הקצר ביותר, שכן חיי אדם אינם מהווים את החלק הזעיר ביותר מתוך חיי הכוכב. עדיין , אפשר לצפות בכוכבים בעלי מסה נתונה בגילאים שונים על ידי תצפית בשמים ובדיקה איך כוכבים בעלי מסה דומה מתפתחים. זה כמו לנסות להבין איך בני אדם גדלים על ידי התבוננות באנשים בקניון צפוף במהלך יום אחד. אמנם אפשר שנראה פעוט הלומד ללכת, אך לא ניתן לראות התפתחות של אדם אחד. אבל, אפשר להסיק זאת על ידי התאמת המאפיינים שנצפו לאנשים בעלי גיל שונה. כך ניתן לקבוע כיצד גברים ונשים מתנהגים בכל גיל.
פרטים על חיי כוכבים נידונים במאמרים אחרים. באופן כללי, אנו מבינים כי כוכבים מפעילים כוח משיכה על גופים הנמצאים בסביבתם, באמצעות היתוך הם יוצרים יסודות כבדים מיסודות קלים. האור שאנו רואים הוא תוצר לוואי של תגובות היתוך גרעיניות. אנו מבינים כי כוכבים בעלי מסה גבוהה יוצרים יסודות כבדים יותר וחיים במשך זמן קצר יחסית. לעומתם כוכבים ננסיים קטנים יכולים להמיר רק מימן להליום בקצב איטי ובמשך זמן ארוך מאד. אנו יודעים כי משך חייהם של כוכבים מסיביים ביותר קצר ממשך חייו של המין האנושי, בעוד שכוכבים קלים חיים לאורך זמן רב יותר מגיל היקום עד כה. אנו יודעים כי כוכבים מותירים אחריהם קריסות מרהיבות ובהן שרידים המכילים מצבי חומר אקזוטיים ביותר. ככל שאנו מוספים ללמוד על כוכבים, הם ממשיכים להלהיב את דמיוננו.
Author: Chris Impey