כוכבים כבני אנוש נולדים, מתפתחים ומתים. התגובות הגרעיניות שבליבות הכוכבים, בהן מסות הופכות לאנרגיה יש התחלה וסוף. השמש, למשל, בילתה כ- 107 שנים בשלבי ההכנה שלה; היא תבלה כ- 1010 שנים בסדרה הראשית, בערך 109 שנים במצב ענק אדום, ולאחר מכן זמן קצר יותר במצבים לא יציבים. מאוחר יותר ייווצרו בליבה יסודות כבדים עד שייצור אנרגיה יפסק. רצף אבולוציוני זה עשוי להשתוות לתקופות חיי האדם: 9 חודשים ברחם, 70 שנות חיים נורמליים, 6 שנות הזדקנות מהירה, ואולי שנה של מחלה סופנית. הכוכבים מתפתחים למצבים סופניים מוזרים, הכוללים צורות מדהימות של חומר צפוף ותהליכים פיזיקליים אקזוטיים.
במרכז הערפילית נמצא פולסר ערפילית הסרטן – כוכב ניטרונים מסתובב. ערפילית זו היא העצם האסטרונומי הראשון שזוהה עם סופרנובה מתועדת.
בתמונה שילוב של קרינה בתחום הנראה עם קרינת x.
באדיבות teachastronomy
גורלו של כוכב נשלט על ידי שני כוחות מתחרים. כוח הכבידה הוא הכוח המעודד את התמוטטות הכוכבים לעבר המרכז, ותגובות ההיתוך של האנרגיה יוצרות לחץ הקרינה המספק כוח שפועל כלפי חוץ. כאשר כוכב נמצא בסדרה הראשית קיים איזון בליבת הכוכב בין כוחות אלה – באמצעות שיווי משקל הידרוסטטי (hydrostatic). אבל כאשר כמות המימן פוחתת, קטן גם הלחץ התומך בשכבות החיצוניות, והליבה מתחילה להתמוטט. בעקבות ההתמוטטות מתגבר הייצור של האנרגיה בליבה קורסת, הלחץ גדל ויכול לגרום להרחבה של השכבות החיצוניות, כך גדל הכוכב והופך לענק אדום. בתחילה עשויה הליבה להצית את השכבות שמעליה בהן יש עדיין מימן. בסופו של דבר, דועכת התגובה הגרעינית של המימן. משמעות הדבר היא כי פוחת לחץ החוצה, שנוצר על ידי חום ששוחרר בתגובות הגרעיניות. כך שהליבה חייבת להמשיך להתכווץ בשל כוחות הכבידה הדוחסים אותה כלפי פנים. למרות שכמה מהשכבות העליונות עשויות להתפרץ החוצה, רוב המסה של הכוכב נדחסת לגודל קטן.
מה קורה לאחר שהמימן במרכז הכוכב אוזל והליבה מתחילה להתכווץ? במהלך תהליך התכווצות הכבידתית, כאשר הגז מצטופף הוא מתחמם. כך האטומים בליבה נעים מהר יותר ומתנגשים בעוצמה גדולה יותר מאשר קודם. הם מגיעים למצב שבו אטומי הליום בליבה מתנגשים בעוצמה גדולה דייה כדי להתחיל תגובות היתוך. בשלב זה הליבה מפסיקה לצרוך מימן, ועכשיו הליום מותך ליסודות כבדים יותר. לאחר שהליום אוזל, מתרחשת התכווצות נוספת ויסודות אחרים הופכים לדלק גרעיני. בסופו של דבר, לא נותר דלק היכול לשחרר אנרגיה חדשה, כדי ליצור לחץ שיכול להתנגד לכוח הכבידה. הכוכב חייב להתכווץ למצב צפוף מאוד. ישנם ארבעה שלבים עיקריים בעידן ההזדקנות: הענקים, כוכבים משתנים, ההתפוצצויות מכמה סוגים, ומצב סופני בעל צפיפות גבוהה.
שימו לב, שהכוכבים הנפוצים ביותר – אלה בעלי מסת שמש אחת או פחות – עשויים לעבור את השלב הענקים ולאחר מכן להתכווץ בצורה חלקה למדי ולהגיע לתצורה קטנה בעלת צפיפות גבוהה. אבל כוכבים מסיביים הנדירים, מעל כ- 8 מסות שמש עוברים שלבים של אי-יציבות. בסופו של דבר הם מגיעים לשלבים שבהן צפיפות הליבה גבוהה מזו של כוכבים דמויי שמש, בשל כוח כבידה גדול יותר הנובעה מסתם הגדולה. כוכבים אלה מייצרים כמה מהגופים האקזוטיים ביותר שהתגלו על ידי אסטרונומים, כגון פולסרים וחורים שחורים.
באדיבות teachastronomy
כל הדברים הטובים חייבים להיגמר. כל הכוכבים בשמי הלילה ימותו יום אחד, אחרי שהדלק הגרעיני יאזול. במאבק בין כוח הכבידה לבין הלחץ שנגרם על ידי תגובות גרעיניות, כוח הכבידה הוא תמיד המנצח הסופי. כתוצאה מכך, כל כוכב מת כגוף קומפקטי. כוכבים בעלי מסה נמוכה מתים מוות שקט, דועכים לאט כמו ננסים לבנים, כדי להפוך לגחלים לוחשות. כוכבים בעלי מסה גבוהה ימותו תוך מופע פירוטכני מרהיב, כאשר יאירו את השמים בפעם אחרונה כסופרנובה.
כוכבים הם מפעלים ליצירת יסודות כבדים. לאורך הדרך, הם משחררים גם שבריר זעיר מהאנרגיה האצורה בחומר המרכיב אותם, בצורת קרינה. קרינה זו העוברת לחלל לא תשוב לעולם. במקרה של הכוכב שלנו – השמש, הקרינה מספקת את החום והאור התומך בחיים על פני כדור הארץ. האטומים שלנו היו פעם חלק מדורות קודמים של כוכבים, והאטומים שמניעים את הביולוגיה נוצרו בליבות כוכבים. התפתחות הכוכבים נוגעת בכולנו.
Author: Chris Impey