A csillagok hatalmas, világító plazmagömbök. Nagyon sok van belőlük galaxisunkban. A csillagok fontos szerepet játszottak a tudomány fejlődésében. Sok nép mítoszaiban is feljegyezték őket, navigációs eszközként szolgáltak. Amikor feltalálták a teleszkópokat, valamint az égitestek mozgási törvényeit és a gravitációt, a tudósok rájöttek, hogy minden csillag hasonlít a Naphoz.
Definíció
A fő sorozat csillagai közé tartoznak mindazok, amelyekben a hidrogén héliummá alakul. Mivel ez a folyamat a legtöbb csillagra jellemző, az ember által megfigyelt világítótestek többsége ebbe a kategóriába tartozik. Például a Nap is ebbe a csoportba tartozik. Az Alpha Orionis, vagy például a Szíriusz műholdja nem tartozik a fő csillagsorozatok közé.
Sztárcsoportok
E. Hertzsprung és G. Russell tudósok először foglalkoztak a csillagok spektrális típusaival való összehasonlításának kérdésével. Készítettek egy diagramot, amely a csillagok spektrumát és fényességét jelenítette meg. Később ezt a diagramot róluk nevezték el. A legtöbb rajta található világítótestet a fő égitestének neveziksorozatok. Ebbe a kategóriába tartoznak a csillagok a kék szuperóriásoktól a fehér törpékig. A Nap fényességét ezen a diagramon egységnek vesszük. A sorozat különböző tömegű csillagokat tartalmaz. A tudósok a világítótestek következő kategóriáit azonosították:
- Supergiants – I. osztályú fényerő.
- Giants – II. osztály.
- A fő sorozat csillagai – V osztály.
- Subdwarfs – VI. osztály.
- Fehér törpék – VII. osztály.
Folyamatok a világítótestekben
A felépítés szempontjából a Nap négy feltételes zónára osztható, amelyeken belül különféle fizikai folyamatok játszódnak le. A csillag sugárzási energiája, valamint a belső hőenergia mélyen a lámpatest belsejében keletkezik, és átkerül a külső rétegekre. A fősorozatú csillagok szerkezete hasonló a Naprendszer világítótestének szerkezetéhez. A Hertzsprung-Russell diagramon ebbe a kategóriába tartozó bármely világítótest központi része a mag. Ott folyamatosan zajlanak a nukleáris reakciók, amelyek során a hélium hidrogénné alakul. Ahhoz, hogy a hidrogénatommagok ütközhessenek egymással, energiájuknak nagyobbnak kell lennie, mint a taszítási energiának. Ezért az ilyen reakciók csak nagyon magas hőmérsékleten mennek végbe. A Nap belsejében a hőmérséklet eléri a 15 millió Celsius fokot. Ahogy távolodik a csillag magjától, csökken. A mag külső határán a hőmérséklet már fele a középső rész értékének. A plazma sűrűsége is csökken.
Nukleáris reakciók
De nem csak a fő sorozat belső szerkezetében hasonlítanak a csillagok a Naphoz. E kategória világítótesteit az is megkülönbözteti, hogy bennük a magreakciók háromlépcsős folyamaton keresztül mennek végbe. Egyébként proton-proton ciklusnak nevezik. Az első fázisban két proton ütközik egymással. Az ütközés következtében új részecskék jelennek meg: deutérium, pozitron és neutrínó. Ezután a proton ütközik egy neutrínó részecskével, és létrejön a hélium-3 izotóp magja, valamint egy gamma-kvantum. A folyamat harmadik szakaszában két hélium-3 atommag egyesül, és közönséges hidrogén keletkezik.
Ezen ütközések során a nukleáris reakciók során folyamatosan neutrínó elemi részecskék keletkeznek. Leküzdik a csillag alsó rétegeit, és a bolygóközi térbe repülnek. A neutrínókat a földön is regisztrálják. Az a mennyiség, amit a tudósok műszerek segítségével rögzítenek, összemérhetetlenül kevesebb, mint amennyinek a tudósok feltételezése szerint lennie kellene. Ez a probléma a napfizika egyik legnagyobb rejtélye.
Sugárzózóna
A következő réteg a Nap és a főbb csillagsorozat szerkezetében a sugárzási zóna. Határai a magtól egy vékony rétegig terjednek, amely a konvektív zóna - a tachocline - határán helyezkedik el. A sugárzási zóna nevét onnan kapta, ahogyan az energia a magból a csillag külső rétegeibe kerül - sugárzás. fotonok,amelyek folyamatosan termelődnek a sejtmagban, ebben a zónában mozognak, ütközve a plazmamagokkal. Ismeretes, hogy ezeknek a részecskéknek a sebessége megegyezik a fény sebességével. Ennek ellenére a fotonoknak körülbelül egymillió év kell ahhoz, hogy elérjék a konvektív és sugárzási zóna határát. Ez a késés a fotonoknak a plazmamagokkal való állandó ütközésének és újbóli kibocsátásuknak köszönhető.
Tachocline
A napnak és a fősorozatú csillagoknak is van egy vékony zónájuk, ami láthatóan fontos szerepet játszik a csillagok mágneses terének kialakításában. Tachocline-nak hívják. A tudósok azt sugallják, hogy itt zajlanak le a mágneses dinamó folyamatai. Ez abban rejlik, hogy a plazmaáramlások megnyújtják a mágneses erővonalakat, és növelik az általános térerősséget. Arra is utalnak, hogy a plazma kémiai összetételében éles változás következik be a tachocline zónában.
Konvektív zóna
Ez a terület jelenti a legkülső réteget. Alsó határa 200 ezer km mélységben található, a felső pedig eléri a csillag felszínét. A konvektív zóna elején még elég magas a hőmérséklet, eléri a 2 millió fokot. Ez a mutató azonban már nem elegendő a szén-, nitrogén- és oxigénatomok ionizációs folyamatához. Ez a zóna annak a módjáról kapta a nevét, ahogyan a mély rétegekből az anyag folyamatosan átkerül a külsőbe – konvekció vagy keveredés.
Egy előadásban kbA fő sorozatú csillagok jelezhetik azt a tényt, hogy a Nap egy hétköznapi csillag a galaxisunkban. Ezért számos kérdés – például energiaforrásaival, szerkezetével és a spektrum kialakulásával kapcsolatban – közös a Napnál és más csillagoknál is. Világítótestünk elhelyezkedését tekintve egyedülálló – bolygónkhoz ez a legközelebbi csillag. Ezért felületét részletes vizsgálatnak vetik alá.
Photosphere
A Nap látható héját fotoszférának nevezik. Ő az, aki szinte minden energiát kisugároz, ami a Földre érkezik. A fotoszféra szemcsékből áll, amelyek hosszúkás forró gázfelhők. Itt kis foltok is megfigyelhetők, amelyeket fáklyáknak neveznek. Hőmérsékletük megközelítőleg 200 oC-kal magasabb, mint a környező tömegé, ezért fényességükben különböznek egymástól. A fáklyák akár több hétig is létezhetnek. Ez a stabilitás abból adódik, hogy a csillag mágneses tere nem engedi, hogy az ionizált gázok függőleges áramlásai vízszintes irányban eltérjenek.
Fontok
A fotoszféra felszínén néha sötét területek is megjelennek – a foltok magjai. A foltok gyakran olyan átmérőre nőhetnek, amely meghaladja a Föld átmérőjét. A napfoltok általában csoportosan jelennek meg, majd nagyobbra nőnek. Fokozatosan kisebb területekre bomlanak fel, amíg teljesen eltűnnek. Foltok jelennek meg a napegyenlítő mindkét oldalán. 11 évente a számuk, valamint a foltok által elfogl alt területük eléri a maximumot. A foltok megfigyelt mozgása szerint Galilei képes volt ráészleli a nap forgását. Később ezt a forgatást spektrális elemzéssel finomították.
A tudósok mostanáig azon töprengenek, hogy miért pont 11 év a növekvő napfoltok száma. Az ismeretek hiányosságai ellenére a napfoltokról és a csillagok tevékenységének más aspektusainak gyakoriságáról szóló információk lehetőséget adnak a tudósoknak arra, hogy fontos előrejelzéseket tegyenek. Ezen adatok tanulmányozásával előrejelzések készíthetők a mágneses viharok kialakulásáról, a rádiókommunikáció területén fellépő zavarokról.
Különbségek más kategóriákhoz képest
A csillag fényereje az az energiamennyiség, amelyet a világítótest egy időegység alatt bocsát ki. Ez az érték a bolygónk felszínét elérő energiamennyiségből számítható, feltéve, hogy ismert a csillag távolsága a Földtől. A fő sorozatú csillagok fényessége nagyobb, mint a hideg, kis tömegű csillagoké, és kisebb, mint a forró csillagoké, amelyek 60 és 100 naptömeg között vannak.
A hideg csillagok a legtöbb csillaghoz képest a jobb alsó sarokban vannak, a forró csillagok pedig a bal felső sarokban. Ugyanakkor a legtöbb csillagban, ellentétben a vörös óriásokkal és a fehér törpékkel, a tömeg a fényességi indextől függ. Minden csillag élete nagy részét a fő sorozaton tölti. A tudósok úgy vélik, hogy a nagyobb tömegű csillagok sokkal kevesebbet élnek, mint a kis tömegűek. Első pillantásra ennek fordítva kell lennie, mert több hidrogént kell elégetniük, és tovább kell használniuk. Azonban a csillagoka masszívak sokkal gyorsabban fogyasztják az üzemanyagot.
