Besar-besaran bermaksud besar, kurang besar bermaksud kecil, bukan? Tidak semudah itu mengenai bintang dan ukurannya. Sekiranya kita membandingkan planet Bumi dengan Matahari, nampaknya mungkin meletakkan 109 planet kita di atas satu sama lain, hanya untuk membuka jalan dari satu hujung bintang ke ujung yang lain. Tetapi ada bintang yang lebih kecil dari Bumi dan jauh lebih besar daripada orbit Bumi di sekitar Matahari. Bagaimana ini boleh berlaku? Apa yang menentukan ukuran bintang? Mengapa “matahari” sangat berbeza?
Soalannya tidak mudah, kerana kita hampir tidak melihat ukuran bintang.
Pandangan teleskopik bintang yang mendalam di langit malam dengan jelas menunjukkan bintang-bintang dengan pelbagai ukuran dan kecerahan, tetapi semua bintang ditunjukkan sebagai titik. Perbezaan ukuran adalah ilusi optik yang berkaitan dengan ketepuan kamera pemerhatian
Walaupun di teleskop, kebanyakan bintang kelihatan seperti titik cahaya sederhana kerana jarak yang sangat besar dengan kita. Perbezaan warna dan kecerahan mereka mudah dilihat, tetapi ukurannya sebaliknya. Objek dengan ukuran tertentu pada jarak tertentu akan memiliki diameter sudut yang disebut: ukuran jelas yang objek duduk di langit. Bintang yang paling dekat dengan Matahari, Alpha Centauri A, terletak hanya 4.3 tahun cahaya dan 22% lebih besar daripada radius Matahari.
Dua bintang seperti matahari, Alpha Centauri A dan B, terletak hanya 4.37 tahun cahaya dari kita dan mengorbit satu sama lain pada jarak antara Saturnus dan Neptunus. Walaupun dalam gambar Hubble ini, mereka kelihatan sebagai sumber titik yang terlalu jenuh; tiada cakera yang kelihatan
Walaupun begitu, nampaknya diameter sudutnya hanya 0,007 ", atau detik busur. Arka 60 saat terdiri daripada satu minit busur; Arka 60 minit adalah 1 darjah, dan 360 darjah adalah bulatan penuh. Bahkan teleskop seperti Hubble hanya dapat melihat 0,05 "; terdapat sangat sedikit bintang di Alam Semesta yang sebenarnya teleskop dapat "dilihat" dalam resolusi yang baik. Biasanya, ini adalah bintang gergasi yang berdekatan, seperti Betelgeuse atau R Doradus - bintang terbesar di seluruh langit dari segi diameter sudut.
Imej radio Betelgeuse bintang yang sangat besar. Salah satu daripada beberapa bintang yang kita lihat sebagai sumber titik dari Bumi
Nasib baik, ada pengukuran tidak langsung yang membolehkan kita mengira ukuran fizikal bintang, dan sangat diharapkan. Sekiranya anda mempunyai objek sfera yang menjadi sangat panas sehingga memancarkan sinaran, jumlah radiasi yang dipancarkan oleh bintang ditentukan oleh dua parameter: suhu objek dan ukuran fizikalnya. Sebabnya adalah bahawa satu-satunya tempat yang memancarkan cahaya di Alam Semesta adalah permukaan bintang, dan luas permukaan sfera selalu dihitung menggunakan formula yang sama: 4πr2, di mana r adalah jejari sfera. Sekiranya anda dapat mengukur jarak ke bintang ini, suhu dan kecerahannya, anda tahu jejarinya, dan oleh itu ukurannya, hanya kerana ini adalah undang-undang fizik.
Video promosi:
Tembakan jarak dekat gergasi merah UY Scuti, diproses dengan teleskop Rutherford Observatory. Bintang terang ini mungkin hanya "titik" bagi kebanyakan teleskop, tetapi sebenarnya bintang terbesar yang diketahui oleh manusia.
Ketika kita membuat pemerhatian, kita melihat bahawa beberapa bintang berukuran hanya beberapa puluh kilometer, sementara yang lain berukuran 1,500 kali dari ukuran Matahari. Di antara bintang-bintang hebat, yang terbesar adalah UY Scuti dengan diameter 2.4 bilion kilometer, yang lebih besar daripada orbit Musytari di sekitar Matahari. Sudah tentu, contoh bintang yang luar biasa ini tidak dapat dinilai berdasarkan majoriti. Jenis bintang yang paling biasa adalah bintang urutan utama seperti Matahari kita: bintang yang terbuat dari hidrogen dan mendapat tenaganya dengan menyatukan hidrogen menjadi helium di intinya. Dan saiznya terdapat dalam pelbagai saiz, bergantung pada jisim bintang itu sendiri.
Kawasan pembentuk bintang muda di Bima Sakti kita sendiri. Apabila awan gas dipadatkan oleh graviti, protostar menjadi panas dan menjadi lebih padat, sehingga pelakuran akhirnya bermula di teras mereka.
Semasa anda membentuk bintang, pengecutan graviti menukar tenaga berpotensi (tenaga berpotensi graviti) menjadi zarah kinetik (haba / gerakan) di teras bintang. Sekiranya terdapat jisim yang cukup, suhu akan menjadi cukup tinggi untuk memicu peleburan nuklear di kawasan paling dalam, di mana inti hidrogen ditukar menjadi helium dalam reaksi berantai. Pada bintang berjisim rendah, hanya sebahagian kecil pusat itu sendiri yang akan mencapai ambang 4.000.000 darjah dan pelakuran akan bermula dan bergerak perlahan. Sebaliknya, bintang terbesar boleh beratus-ratus kali lebih besar daripada Matahari dan mencapai suhu teras beberapa puluh juta juta darjah, menyatukan hidrogen ke helium pada kadar berjuta-juta kali lebih cepat daripada Matahari kita.
Sistem klasifikasi spektral Morgan-Keenan semasa dengan julat suhu setiap kelas bintang yang ditunjukkan di atas di Kelvin. Sebilangan besar bintang (75%) adalah bintang kelas M, yang mana hanya 1 dari 800 yang cukup besar untuk menjadi supernova
Bintang terkecil mempunyai tekanan luaran dan sinaran luaran terkecil, dan bintang paling besar mempunyai tekanan terbesar. Sinaran dan tenaga luaran ini menjadikan bintang dari keruntuhan graviti, tetapi mungkin mengejutkan anda bahawa jaraknya agak sempit. Bintang terkecil, kerdil merah seperti Proxima Centauri dan VB 10, hanya menyumbang 10% dari ukuran Matahari, sedikit lebih besar daripada Musytari. Tetapi gergasi biru terbesar, R136a1, adalah 250 kali jisim Matahari, tetapi diameternya hanya 30 kali lebih besar. Sekiranya anda mensintesis hidrogen menjadi helium, ukuran bintang tidak akan banyak berubah.
Tetapi tidak setiap bintang mensintesis hidrogen menjadi helium. Bintang terkecil sama sekali tidak mensintesis apa pun, dan bintang terbesar berada pada tahap yang lebih bertenaga dalam kehidupan mereka. Kami dapat membahagikan bintang mengikut jenis mengikut ukuran dan menyerlahkan lima kelas umum
Bintang Neutron: Sisa supernova yang mengandungi jisim satu hingga tiga matahari, tetapi dimampatkan menjadi satu inti atom gergasi. Mereka masih mengeluarkan radiasi, tetapi dalam jumlah kecil kerana ukurannya. Bintang neutron biasa berukuran 20-100 kilometer.
Bintang kerdil putih: Terbentuk ketika bintang seperti matahari membakar bahan bakar helium terakhir di intinya, dan lapisan luar membengkak sebagai lapisan dalaman berkontrak. Biasanya bintang kerdil putih mempunyai 0,5 hingga 1,4 kali jisim Matahari, tetapi dalam jumlah fizikal ia hampir dengan Bumi: kira-kira 10,000 kilometer di seberang, terdiri daripada atom yang sangat termampat.
Bintang Urutan Utama: Ini termasuk kerdil merah, bintang seperti suria, dan raksasa biru yang telah kita sebutkan sebelumnya. Ukurannya sangat berbeza, dari 100,000 kilometer hingga 30,000,000 kilometer. Tetapi bintang terbesar ini, jika diletakkan di tempat Matahari, tidak akan menelan Merkuri.
Red Giants: Menunjukkan apa yang berlaku apabila inti kehabisan hidrogen. Kecuali jika anda seorang kerdil merah (dalam hal ini, anda akan menjadi kerdil putih), pemampatan graviti akan memanaskan inti anda dengan cukup untuk mula menyatu helium menjadi karbon. Peleburan helium ke karbon memancarkan tenaga lebih banyak daripada peleburan hidrogen ke helium, jadi bintang itu berkembang dengan sangat pesat. Fiziknya ialah daya keluar (sinaran) di pinggir bintang mesti mengimbangkan daya masuk (graviti) agar bintang menjadi stabil, dan semakin besar daya yang cenderung ke arah luar, semakin besar bintang itu. Gergasi merah biasanya berdiameter 100-150,000,000 kilometer. Itu cukup untuk menelan Merkuri, Venus, dan mungkin Bumi.
Bintang supergiant: Bintang paling besar yang akhirnya menyatu helium dan mula menyatu unsur yang lebih berat di terasnya: karbon, oksigen, silikon dan sulfur. Bintang-bintang ini ditakdirkan untuk menjadi supernova atau lubang hitam, tetapi sebelum itu ia akan membengkak hingga berbilion kilometer atau lebih. Antaranya adalah bintang terbesar seperti Betelgeuse, dan jika kita meletakkan bintang seperti itu di tempat Matahari kita, ia akan menelan semua planet pepejal kita, tali pinggang asteroid dan juga Musytari.
Matahari masih relatif kecil jika dibandingkan dengan raksasa, tetapi akan tumbuh dengan ukuran Arcturus dalam fasa gergasi merahnya
Untuk bintang terkecil dari semua, seperti bintang neutron dan kerdil putih, peraturannya adalah bahawa tenaga yang terperangkap hanya dapat melarikan diri melalui kawasan permukaan kecil yang membuatnya tetap terang untuk waktu yang lama. Tetapi untuk semua bintang lain, ukuran ditentukan oleh keseimbangan sederhana: kekuatan sinaran keluar di permukaan harus sama dengan daya tarikan graviti ke dalam. Daya radiasi yang besar bermaksud bahawa bintang membengkak ke ukuran yang besar, dengan bintang terbesar membengkak hingga berbilion kilometer.
Bumi, jika perhitungannya betul, tidak akan ditelan oleh Matahari dalam fasa gergasi merah. Tetapi planet itu sendiri akan menjadi sangat panas
Seiring dengan bertambahnya sinar matahari, intinya memanas, mengembang dan semakin panas dari masa ke masa. Dalam satu hingga dua miliar tahun, akan cukup panas untuk mendidihkan lautan Bumi jika kita tidak meletakkan planet ini ke orbit yang lebih selamat. Dalam beberapa ratus juta tahun, Matahari akan menjadi besar dan cerah. Tetapi mari kita hadapi: tidak kira seberapa besar Matahari kita, ia tidak akan menjadi lebih besar daripada bintang neutron dan supergiant terbesar, walaupun ia lebih besar.
ILYA KHEL
