Stjernenes livsløp

Hva er en stjerne? Stjernene har fascinert mennesker gjennom alle tider, og før i tiden hadde de mange forestillinger om hva en stjerne kunne være. Noen mente de var lysende insekter som var plassert på nattehimmelen av gudene for at sjøfolk og andre reisende skulle kunne finne retningen. I dag har vi en annen forklaring på hva en stjerne egentlig er. En stjerne er en stor lysende ”kule” i verdensrommet som består av lette gasser som holdes sammen av stjernens egen gravitasjonskraft.

En stjerne fødes…

Stjerner fødes og dør kontinuerlig overalt i universet. De blir til inne i gigantiske tåker av støv og gass. Disse tåkene er områder ute i verdensrommet hvor støv og gass har hopet seg sammen, og de kalles stjernetåker. Gassen inne i en slik tåke er 25 000 billioner ganger tynnere enn lufta på Jorda. Til tross for dette, har gassen den ørlille tyngdekraften som skal til for å få partier av tåken til å trekke seg sammen. Dette er fordi hvert av støv- og gasspartiklene i en stjernetåke påvirkes av svake gravitasjonskrefter fra alle de andre støv- og gasspartiklene i tåken, og hvis tettheten i stjernetåken blir stor nok, kan tåken begynne å trekke seg sammen. Samtidig som dette skjer begynner temperaturen i stjernetåken å øke etter hvert som partiklene kolliderer oftere og oftere. Når massen til støvet og gassen som kolliderer blir stor nok, kan temperaturen komme opp i flere millioner grader, og til slutt blir de så varme og tette at kjernereaksjoner starter inni dem og de blir til stjerner. Kjernereaksjonen som foregår inne i kjernen til en stjerne, kalles fusjon. Den vanligste typen fusjon er prosessen der hydrogenkjerner slår seg sammen til heliumkjerner. Denne kjernereaksjonen skjer blant annet i vår nærmeste stjerne, Sola. Når fusjonen kommer i gang i en stjerne, oppstår det en balanse mellom gravitasjonskreftene som forsøker å trekke partiklene i tåken tettere innover, og trykk-kreftene som presser utover på grunn av den høye temperaturen. Denne balansen gjør at den glohete ”stoffklumpen” blir stabil over svært lang tid. En stjerne er født!

Lagunetåken (bildet over) er 5000 lysår unna Jorda,så vi ser den slik den var før pyramidene ble bygd. Dette nærbilde viser en nyfødt stjerne (den røde stjernen).

Disse søylene ligger midt i Ørnetåken (bildet over), 7000 lysår unna oss. Den største av disse gass-søylene er ca 10 000 milliarder km høye. Nye stjerner oppstår inne i den, men er skjult av den tette gassen.

Varmen og lyset fra stjernene kan få tåkene til å gløde i flotte farger. De blå stjernene er de varmeste stjernene, mens de røde stjernene er litt kaldere.

Hva skjer inni en stjerne?

Når en stjerne dannes begynner en fusjonsprosses inne i stjernen der hydrogenatomer omdannes til heliumatomer. Det er denne prosessen som skaper energien i stjernene, i form av stråling, varme og lys. Denne prosessen kan foregå i flere millioner eller milliarder år før stjernen har fusjonert alt hydrogenet i kjernen om til helium. Fusjoneringen skjer ved temperaturer fra 12 – 45 millioner grader, høyest temperatur i de største stjernene. Når kjernen går tom for hydrogen, altså brensel, klarer ikke trykket i stjernen å holde stjernen oppe. Kjernen begynner derfor å trekke seg sammen, noe som fører til at gassen blir komprimert. Gassen som komprimeres får høyere temperatur, den kan komme opp i flere hundre millioner grader, noe som fører til at nye fusjonsprosesser hvor det dannes tyngre stoffer enn helium, kommer i gang. Heliumkjerner kan da begynne å smelte sammen til karbon og oksygen. Disse prosessene skaper mye energi, noe som hindrer videre sammentrekning av stjernens kjerne. Deretter brenner stjernen helium en god stund til. Men samtidig som stjernens kjerne trekker seg sammen, ekspanderer stjernens ytre lag. Stjernen blir da til en rød kjempe. Etter at stjernen har brent opp heliumet, kan kjernen trekke seg sammen igjen og bli enda varmere, noe som kan føre til at nye stoffer blir dannet. Hvilke stoffer som blir dannet kommer an på massen til stjernen. Hvis massen til den røde kjempen er mer en to ganger massen til vår sol, blir temperaturen i de sentrale områdene så høy at det kan dannes atomkjerner helt opp til jern. Ved jern stopper fusjonsprosessene opp fordi videre fusjonsprosesser ikke vil frigjøre energi.

Tegning av kjernereaksjonene som skjer inne i en stjerne etter at kjernen har gått tom for hydrogen.

En stjerne dør…

Etter å ha gitt lys i flere millioner eller milliarder år, går stjerner tomme for drivstoff og dør. Hvor lenge en stjerne lever kommer an på hvor stor stjernen er. Jo større den er, jo fortere dør den. Dette kan kanskje virke rart, men i følge nettsiden til BBC – Science & Nature (http://www.bbc.co.uk/science/space/stars/death/index.shtml) så er det slik at jo mer masse en stjerne har, dess varmere blir den og da brenner den opp ”drivstoffet” sitt fortere. Når en stjerne har brukt opp alt drivstoffet sitt vil stjernens kjerne kollapse under sin egen gravitasjonskraft, samtidig som stjernens atmosfære eller ytterlag blir ustabilt og begynner å utvide seg. Stjernen blir da til det vi kaller en rød kjempe, en stjerne som er i siste fase av livet sitt. I sentrum av en rød kjempe er temperaturen flere hundre millioner grader, altså mye varmere enn i sentrum av alminnelige stjerner. Til slutt vil stjernen trekke seg sammen igjen og det som skjer videre da er avhengig av hvor stor massen stjernen har. Stjerner som opprinnelig hadde masse opp til 7 – 8 ganger større enn vår sol, vil miste mye masse mot slutten av sine liv og vil bli til hvite dvergstjerner som varer mye lenger og forsvinner roligere enn større stjerner. (Skjult inni kjernen til en hvit dverg ligger en ekstremt stor diamant.) Stjerner med større masse vil få en mer voldsom død ved å bli til en supernova. Når en rød kjempe med større masse enn vår sol går tom for brensel og energi, klarer ikke kjernen å motstå tyngdekreftene, noe som fører til at kjernen raser sammen på bare sekunder. Sammenbruddet fører til at de ytterste lagene av kjernen blåses utover i en supernovaeksplosjon. En slik eksplosjonen kan gi så mye lys at den stråler sterkere enn en hel galakse. En enda større variant kan også inntreffe, den kalles en hypernova. Det er en enda kraftigere eksplosjon enn en supernova. Supernovaer og hypernovaer inntreffer sjelden, og varer bare i få måneder. I enkelte supernovaer knuses trolig kjernen selv, og blir til et sort hull, eller den kan bli til en nøytronstjerne (en nøytronstjerne er en ”bitteliten” rest av en stor stjerne som har eksplodert som en supernova, og et sort hull er et objekt i rommet med så stor massekonsentrasjon at ingenting kan slippe unna, ikke engang lyset.) Med tiden blir også støv og gass fra døde stjerner til nye stjerner.

Et eksempel på rød kjempe er Antares stjernen, den røde stjernen på bilde.

Se animasjon av hvordan kjernen til en hvit dverg ser ut her:http://www.astro.uio.no/ita/nyheter/diamant_0204/Sparkling2.mov

Se film om livet til en stjerne her (språk: engelsk, varighet: 2 min):http://hubblesite.org/gallery/video/starslife/starslife_640x480_mov

Hvis annet videoformat ønskes prøv:http://hubblesite.org/gallery/video/starslife/

En supernova

Stjernenes gjenferd:

Disse spøkelsesartige objektene er lysende vrakrester etter døde stjerner. Astronomene kaller dem planetariske tåker. En planetarisk tåke er en voksende, ofte symmetrisk gassky rundt en døende stjerne. I sentrum av slike tåker er en hvit dverg – som er alt som er igjen av den kollapsende kjernen til den opprinnelige stjernen. Den hvite dvergen er liten, og kjølner sakte og taper energi slik at den blekner. Hvite dverger har enormt tett masse – en teskjefull av massen vil veie et halvt tonn på Jorda. Lyset de sender ut får gassen og støvet rundt dem til å gløde. Vår Sol vil om 5 milliarder år danne en planetarisk tåke, etter at den i form av en rød kjempe har oppslukt både Merkur og Venus, og kanskje til og med Jorda. Denne planetariske tåken ble dannet da en døende rød kjempe kastet sine ytre lag utover i form av to store vinger.

To ekspanderende gassbobler har dannet seg rundt den lille hvite dvergen i midten av bildet.

For ca tusen år siden var Katteøyetåken en rød kjempe. Stjernens ytre lag har nå utvidet seg til å bli skall av gass. De blir opplyst av en hit dverg i midten.