Menu
Csatlakozz Te is Facebook közösségünkhöz!

A csillagok születése és működése

A csillagok születése és működése

Fotó: eso.org

A csillagok nem léteztek mindig, mert azok is születnek és elpusztulnak. A csillagok kialakulása egy összetett folyamat, de ne ijedjen meg kedves olvasó nem nehéz megérteni. Kezdjük is rögtön a csillagközi térben. Tehát a hatalmas csillagközi térben sok az ún. nebula, magyarul a csillagköd, csillagfelhő. Ezek a csillagfelhők óriási kiterjedésű por, és gáz felhők. Az ilyen felhők mérete a fényéves nagyságrendbe tartozik, sőt egyesek több tíz fényéves méretűek, és a többivel együtt sok száz fényéves kiterjedt nebula halmazokat alkotnak, ilyen az Orion-köd is.

A csillagok születése és működése

Ilyen egzotikus csillagködökről, hatalmas nebulákról készített megszámlálhatatlanul sok, káprázatos, színárnyalatokban a szivárványt megszégyenítő színekben mutatkozó, s a tudósok számára nélkülözhetetlen képet pl. a híres Hubble űrteleszkóp is. A csillagfelhőt általában az univerzum két leggyakoribb eleme a hidrogén, és hélium alkotja, de más esetben ennél nehezebb elemek pl. szén, oxigén, nitrogén, szilícium, stb. Ezekben a csillagködökben időnként az egyik helyen sűrűbb az anyag-felhalmozódás, vagyis egyes területeken sűrűbb a gázok összetétele.

Az ilyen sűrűbb kiterjedtebb gázfelhőket a csillagfelhőben, molekulafelhőknek nevezzük. A molekulafelhőknek az anyaga sűrűbbnek számít, és emiatt a tömege is nagyobb ezeknek.
Mint tudjuk, minél nagyobb egy testnek a tömege, annál nagyobb gravitációs vonzó erővel rendelkezik.

Tehát a sűrűbb molekulafelhőnek nagyobb a tömege, és emiatt a gravitációja is, mint a ritkább közegű környezetének.

Ezek a gázt, és port tartalmazó molekula felhők a saját gravitációjuk hatására egyre jobban kezdenek összehúzódni, vagyis a méretük kisebbé válik, és a közegük is sűrűbb lesz így az idő előrehaladtával. Ezekben a felhőkben a sűrűbb pontokban az atomok is közelebb haladnak, és mozognak egymáshoz. Fontos tudni, hogy az atomok, melyek a felhők anyagát alkotják taszítják egymást, és ez a molekula felhő, így nem lesz sűrűbb. De ha valóban elég sűrű az anyag felhalmozódás a molekulafelhőben, akkor érvényre jut a mozgó atomok között a taszító erő mellett a gravitációs vonzás is, és az atomok így egyre közelebb kerülnek egymáshoz.

Tehát a csillagködben lévő molekulafelhő anyaga egyre jobban kezd sűrűsödni mert feladják a taszítást az atomok, mint a kibékülő emberek.

Tartós részecske felhalmozódás csak akkor keletkezhet ha van mód az energia felesleg leadására, hiszen ha nem lehet leadni a feles energiát, akkor értelemszerűen megbomlik az egyensúly, és nem jönnek létre összetettebb dolgok. Az energia leadásnak módja leginkább elektromágneses sugárzás formájában történik, s ebben az esetben abban is kell történnie. Ahhoz, hogy az atomok vonzani kezdjék egymást a közöttük lévő távolságnak a centiméter százmilliomod részénél is kisebbnek kell lennie, mert csak így lehet legyőzni az atomok közötti taszító erőt, ami sok százszor nagyobb a gravitációs vonzó erőnél. Elég meredeken hangozhat amit olvas, de ez a természet ősi törvénye. Szóval a centiméter 100 milliomod részénél is közelebb kell kerülniük ahhoz, hogy energia robbanásban egyesüljenek.

Amikor a molekula felhő anyaga sűrűsödni kezd, akkor a belsejének a hőmérséklete emelkedni kezd.
A hőmérséklet azért kezd emelkedni, mert a mind jobban összesűrűsödő gázfelhőben az atomok mozgása a sűrűsödés növekedésével egyre jobban felgyorsul, és közismert tény, hogy minél gyorsabban mozognak egy testben az atomok az a test annál jobban felmelegszik. Olyan ez mint amikor pl. a hideg kemény vajat, vagy jeget dörzsölni kezdjük, akkor először a külső részén, majd belül is el kezd melegedni, s olvadni. Azaz a súrlódás szépen átjárja az egész tested forrósítva azt.

A csillagok születése és működéseA hőmérséklet növekedésével az atomok a felhő centrumába zuhannak, hiszen a felhőnek a sűrűsödéstől nagyobbá váló tömege miatt a gravitációja is növekszik. Valójában az atomok zuhanása a gravitáció miatti összesűrűsödés maga. Amikor a hőmérséklet eléri az 55000 C fokot, a hidrogén atomok már olyan gyorsan mozognak , hogy egymással ütközve kilökik a maguk körül lévő elektronokat, és a felhő egyik részét így negatív töltésű elektronok, a felhő másik részét pedig pozitív töltésű protonok alkotják. Tehát létrejön egy olyan felhő, melyben a töltések ketté vállnak. A csillagok alapanyaga mindig a hidrogén, mert ez az anyag az univerzum legegyszerűbb, és leggyakoribb anyaga. A molekulafelhők a csillag ködökben általában 160 millió kilométeres nagyságúak, de ebben az 55000 c fokos stádiumban már csak 16 millió kilométeres nagyságúak, hiszen ennyire összezsugorodtak.
Ezt a helyzetez már embrionális állapotú csillagnak hívjuk.

Ahogy ennek a forró gázfelhőnek a gravitációja növekszik a tartalma is egyre sűrűbbé válik, emiatt a gravitációja még nagyobb lesz. A gáz felhő összezsugorodása tehát folytatódik tovább, és ezért a belsejének a hője is egyre magasabbá válik.

Ha a csillag kezdemény gázfelhője a következő 7-8 millió év során 16 millió kilométerről 1,6 millió kilométerre zsugorodott, akkor a belsejében olyan gyorsan mozognak már az atomok, hogy a maghőmérséklet elér egy kritikus szintet, ami 15 millió Celsius fok!
15 millió Celsius fokon a születendő csillag belsejében, a hidrogén atommagok protonjai, olyan sebességgel száguldanak, hogy ha összeütköznek, egybe olvadnak új részecskéket létre hozva. Emlékeznek ez az a pont amikor az atomok közötti taszítás már legyőzhető ha, azaz itt már képesek egybeolvadni, újatommá válni. Ha két proton a megfelelő sebességgel a megfelelő irányszögben találkozik, akkor összeütközve egybe olvadnak, és a két proton együtt egy deutérium atommagot eredményez. Így lesz a hidrogénből először deutérium. Ez a folyamat a fúzió, mely során a könnyebb elemek egyesüléséből új, és nehezebb elemek születnek meg. A hidrogén atommagok fúziójakor óriási mennyiségű energia szabadul fel hőként és fényként, vagyis a fúzióból nagymennyiségű elektromágneses sugárzás jön létre, mert a hő, és a fény is elektromágneses hullámok sugárzása.

Ez az elektromágneses sugárzás, ami a hidrogén atommagok magegyesüléséből jött létre, tartalmaz egy 1,44Giga elektron volt (részecske fizikai mértékegység: az az energia amivel egy részecske felgyorsítható) energiájú fotont, vagyis egy fényrészecskét, továbbá egy semleges töltésű neutrínót (nagyon kis tömegű, az energia közvetítésben kiemelt fontosságú elemi részecske), és egy pozitront ami egy anti-anyag részecske. Attól a pillanattól fogva, amikor beindul a gázlabda belsejében a stabil magfúzió, onnantól számít csillagnak. A csillagok születését a belsejükben beinduló stabil magfúzió, szaknyelven a hidegfúzió létrejötte jelzi.

A csillagban létrejövő hidegfúzió nagy elektromágneses energia felszabadulással jár, és mint tudjuk a látható fény is elektromágneses sugárzás, vagyis a fúzió beindulásával a csillag szó szerint felragyog!

A csillag belsejében létrejövő, óriási belülről kifelé táguló erő megállítja a csillag további összehúzódását mert ellen tart a gravitáció okozta zsugorodásnak, így egy egyensúlyi állapot áll be. Tehát a csillag belsejéből jövő kifelé ható nyomás, és a befelé ható gravitációs vonzás okozta egyensúlyi állapotban végleg megtartja az alakját szóval a gázfelhő már nem fog tovább zsugorodni. A csillagok belsejében az atommag fúzió hatalmas energiája a relativitás elv egyik fizikai törvényének köszönhető, mert általános tény, hogy a testekhez a saját tömegükkel arányos energia rendelhető.

Ez a tömeg energia ekvivalencia törvénye, és arról szól, hogy a testekben hatalmas energia van megkötve, amely normális körülmények között sohasem szabadul fel, csak nagyon speciális esetekben pl. magfúzió, maghasadás hatására.

Tehát a testekben hatalmas energia van nyugalomban. Ezt az energiát nyugalmi energiának nevezik.
A nyugalmi energia a testet alkotó atomok belsejében van megkötve, pontosabban az atommagokban. Ha tovább gondoljuk ezt elénk tárul a tény mely szerint az anyag összesűrűsödött energia, és minden anyag energiából áll, s a csillagok meg ennek az energiának a hasznosítói, fenntartói.

A csillagok születése és működéseAz atom közepe az atommag, és az atommagot pozitív töltésű protonok, és semleges töltésű neutronok építik fel. A protonok, és a neutronok ún. elemi részecskék. Az elemi részecskéket egy kötési energiának nevezett erő tartja össze. A kötési energia is ugyanaz, mint az a nyugalmi energia, mint amiről írtam.

A kötési energia akkora mint amekkora ahhoz kell, hogy az atommagot elemi részecskéire szedjük szét. Ha tehát egy atomot szétszedünk elemi részecskéire, akkor az atom tömegével majdnem arányos energia szabadul fel, mert az előbb említett kötési energia is kiszabadul, akkor aránylag nagy erő jön létre. De ha mondjuk egy több milliárd atomból álló test összes atomjának energiája egyszerre válik szabaddá, akkor csillagászati mennyiségű energia keletkezik, azaz a test teljes nyugalmi energiája felszabadul. Ha a test anyagát alkotó atomok energiája, fúzió, vagy maghasadás hatására szabadul fel, akkor az addig anyagi állapotú test tiszta energiává válik. Pontosabban tiszta elektromágneses energia sugárzássá. Az elektromágnesesség mint tudjuk az általános energia, és minden anyag, mi is természetesen elektromágneses energiából állunk.

A relativitás elv ezen fizikai törvénye arról is szól, hogy az anyag energiává tud alakulni, de az energia is tud anyaggá válni. Amikor a fúzió során a hidrogén atommagok egymással ütközve egybe olvadnak, egy új atommag jön létre, és ennek az új atommagnak mind a mérete, mind pedig a kötési energiája, is megnövekszik, mert egy nagyobb atommag összetartásához, nagyobb magerőre, kötési energiára van szükség.

Tehát tulajdonképpen a hidegfúzió miatt a hidrogén atommagok egybeolvadásakor a tömegükkel arányos energia keletkezett. Van még egy érdekes dolog ezzel kapcsolatban, mert egy furcsa, hajmeresztő jelenség is előfordul a fúzió során, ami biztosítja a csillagok ragyogását. Képzeljék hogy mikor a heves folyamatokban két energia gömbnek (két hidrogén atomnak) sikerül összeütköznie akkor deutérium lesz, mint a közismert nehéz víz alkotója. Ám rengeteg esetben két, két hidrogén atom azaz négy hidrogénatom összeütközik, és természetesen egybeolvadnak héliummá. Ám az agyzsibbasztó ebben az, hogy amíg nem találkozott egymással a 4 hidrogén atom nagyobb volt a tömegük mint mikor egyé váltak. Olyan mintha 4 labdát egyszerre egymáshoz nyomnánk, s együtt könnyebbek lennének mint mikor még külön voltak, pedig azt gondolnánk hogy ugyanakkorának kellene lenniük együtt. Pl. a 4-ből mindegyik labda tömege 20 dkg együtt 80 dkg, de az atomoknál olyan ez mintha együtt a 4 db 20dkg-os labda csak 60 dkg lenne 80 helyett. De hát a kvantumok világában hagyományos logikát keresni teljesen felesleges, ám mégis van válasz, hogy hová tűnt el a héliummá összeállt hidrogénatomok tömege. A válasz az energia. Einstein páratlan felfedezése itt jön megint képbe, hogy az anyag igazából csak energia, és nem létezik külön anyag, és energia.

Amint mondtam azzal, hogy a 4 proton egy hélium atommaggá lett egy új nagyobb kötési energiát igénylő atommag keletkezett, a kötési energia létrejötte szintén energia felszabadulás is részben. Mert az a tömeg ami látszólag elveszett, nem veszett el, hanem energiává alakult, elektromágneses sugárzássá. Minden efféle új nehezebb atommagot eredményező fúziós folyamat energiát szabadít fel, s ha sok a potencionálisan fúzionáló (egybeütköző) atom, akkor folyamatos az energia, ami újabb energiát idéz ahhoz elő, hogy a többi atom is fuzionáljon, azaz így kialakul egy páratlanul csodálatos komplex önfenntartó energia forrás, aminek leghatásosabb megvalósítói a csillagok, és köztük a mi napunk.

A csillagok születése és működéseMegjegyzem egy nap majd a jövőben ugyanezt mesterségesen megvalósító fúziós energia termelő atomreaktorok fognak épülni, melyek a mai hasadásos reaktorokat elavulttá teszik majd, mert energia felszabadításuk tiszta, és sokkal fenntarthatóbb lesz.
A csillagok tehát a relativitás elv alapján állítanak elő energiát. Ez bizony nagyon is így működik mert pl. a mi napunk a hidegfúzió során átlagosan mintegy 600 millió tonna hidrogénből állít elő 200 millió tonnányi héliumot másodpercenként. Tehát látszólag 400 millió tonnányi tömeg veszett el, pedig nem, mert e tömeg ugyanennyi a Napot fenntartó, és a mi bőrünket barnító fényenergiává változott. Mekkora számok nem igaz? Pedig egy csillagnak ez csak rutinmunka.

Ugye milyen hajmeresztő a valóság ha a dolgok mögé látunk, hisz a jobban végig gondoljuk, akkor egy folyamatosan működő nukleáris bomba ragyog ránk az égről. Egy nukleáris bomba, ami megtalálta a módját, hogy ne robbanjon fel. A Nap fénye bármily éltető, és kellemes tavasszal egy hosszabb borongós időszak után mégis ugyanaz a radioaktív sugárzás, mint ami Hirosimában is éreztette magát. Ettől azért nem kell megijedve elzárkózni a Naptól, mert azért nem olyan erős már ilyen messzeségből a sugara hisz 150 millió kilométerre vagyunk tőle.

A testek nyugalmi energiája a saját tömegüknek és a fénysebesség négyzetének a szorzatával egyenlő. Ez tehát roppant hatalmas erő. Ezt fejezi ki matematikai formában Albert Einstein híres képlete az E=m.c2 is. Egyszerűbben arról van szó, hogy az a rengeteg energia együtt ami egy tömeggel rendelkező anyag létrejöttéhez kell olyan nagy mint amekkora energia akkor keletkezik, ha az anyagot energiává alakítjuk. Lásd nukleáris fegyverek, már a nevükben is benne van. A fénysebesség négyzete meg ezt az energiát adja meg egyfajta univerzális állandóként ezért lehet a fénysebesség négyzetéhez viszonyítani ezen agyviharos számolásokat.

A hidrogénből nem csak hélium lesz hanem a 15 millió fokos hőmérsékleten a deutériumhoz (4 helyett 2 proton együtt) az ütközések során csatlakozik egy további proton. Így lesz a deutériumból trícium, mert most 3 proton van együtt. A trícium atommagja egy protont és két neutront tartalmaz, mert a fúzió során először két proton állt össze deutériumot alkotva. Másodszorra pedig a két protont tartalmazó deutériumhoz egy további proton fuzionált, és emiatt a három darab protonból kettő elveszítette a töltését, ezzel pedig semleges neutronná vált. Mivel a 3-ból 2 neutron lett így a tömege elég nagy lett, mert a neutron az anyag tömegét adja.
A trícium egy a Földön rendkívül ritka, instabil radioaktív izotóp (fokozatosan, sugározva elbomló anyag).

Gyakoribb esetben a deutériumhoz két további proton fuzionál, és így négy darab proton lesz egy helyen. Ebből a négy darab protonból kettő az ütközés folyamatában elveszíti a töltését, és neutronná válik. Tehát egy olyan atommag jött létre aminek az atommagját két proton, és két darab neutron alkotja.

Ez az atom a hélium, mint ahogy már szó esett róla. Az ilyen magreakciók során a napban, és minden más csillag milliárdjaiban, a hidrogénből ekképp lesz hélium. Tehát a csillagok általában hidrogénből állítanak elő héliumot, és a hidrogénnek a héliummá alakulásából származik az energiájuk, vagyis emiatt világítanak, és sugároznak ki magukból fényt, hőenergiát.

Tekintsünk előre messze a jövőbe, s lássuk a Napszerű azaz a leggyakoribban előforduló csillagfajták működési idejét. Az ilyen csillagok mint a Nap sok-sok milliárd évig ragyognak csak úgy öregesen, és nem nagyon változnak. Ám az életük vége fele mégiscsak elindulnak bennük a változások, hiszen természetüket tekintve ez a jövő vár rájuk. Idővel ahogy a csillag a belsejében lévő hidrogént folyamatosan égeti el, tüzeli mind inkább héliummá, és fénnyé, végül a héliumból túl sok lesz, s kevesebb lesz az eredeti hidrogénmennyiségből. Na itt kezd a dolgok rendje felborulni.

Ahogy a hidrogén atomok fokozatosan nehezebb héliummagokká egyesülnek úgy a csillagmagjára egyre nagyobb nyomás nehezedik. A fokozódó hőnyomás forrósítja a csillagot. Ez a forrósodás a mi Napunknál 100 millió évente 1%-ot jelent. Azaz 1 milliárd év alatt 10%-ot.

Persze a folyamat idővel gyorsítja magát mert a nehezebbé váló belső csillagmagban nő az atomok ütközésének gyakorisága, szóval melegebb lesz a helyzet. Ez előidézi azt is hogy már a hélium atomok is egyesüljenek szén atomokká. Igen a héliumból lesz a szén. A szén atommagja 6 neutront, és 6 protont tartalmaz. Tehát a két hélium 4-4 protonjából, és 4-4 neutronjából egy 6 neutront, és 6 protont tartalmazó atommag keletkezik, és mondanom sem kell miért csak hat proton, s 6 neutron lesz a széné 8 helyett, hisz a maradék emlékezzen energiává alakul, mert a tömeg lesz energia. Amikor a szén létre jön 100 millió Celsius fokos meleg lesz a csillagban. Megint nagy számot mondtam, de itt érkezik el a csillag egy Vörös óriásnak nevezett állapot felé. Röviden. A Nap típusú csillagok hidrogént égetve a hélium szénné alakulásához biztosítanak hőenergiát, ez megnöveli a magban a nyomást ami növeli a forróságot egészen 100 millió Celsius fokot megközelítő szintig ahol már a hélium fuzionál szénné. Ettől a csillag fokozatosan hatalmasabb belső erőre tesz szert, és növekedni kezd a mérete. A csillag mérete így aztán addig nő ameddig el nem éri a Nap átmérőjének a 256 szorosát. A mi napunkból is majd így lesz kb. 6 milliárd év múlva vörös óriás csillag. A vörös óriások azért vörös színűek, mert már a magjukban gyenge az energia termelés, mely már nem jut el a külső régiókig, hogy fényesebbé tegye őket, hisz az energia már inkább a sűrűbbé váló magba irányul befelé.

Egyszerűbben minél forróbb valami annál inkább a sárga, vagy kék tartományba tolódik a színe (nem véletlen, hogy léteznek ezért kékóriások is), minél alacsonyabb a hőmérséklete, annál inkább a vörös tartományba tolódik el, nem véletlenül nevezik ezt a jelenséget vörös eltolódásnak. Ugyan is a csökkenő hőenergia alacsonyabb rezgésszámú sugarakat áraszt, amiknek növekszik a hullámhossza, s csökken a frekvenciája. A vörös eltolódás, mindig a gyengülő energia, a kihűlés, és a öregedés jele kozmikus értelemben.

A csillagok születése és működéseA vörös óriás méret úgy jön létre, hogy a belső fokozódó nyomás a csillag képlékeny közegét belülről kifelé felfújja, mint egy lufit, gondoljon a hőtágulásra. Végül miután elérte a vörös óriás szintet már nem sokáig fog fennmaradni. Hiszen a vörös óriás méretet fenntartani újabb rengeteg energiát igényelne, de hát nincs miből már ezt az energiát felszabadítani, hisz a hidrogén nagy része mostanra elégett.

Ezért a vörös óriások, és maga ez a szakasz alig több mint 100 millió esztendeig tart, tehát a csillagnak azt megelőző életidejéhez képest igen rövid időszaka ez. A csillagmagjában már szén keletkezik ami még nehezebb a héliumnál, viszont most már nincs elég energia a magban ahhoz, hogy a szén tovább fuzionáljon nehezebb elemekké, ezért lassan leáll a működés, véget ér az önfenntartó energia rendszer, hisz túl nagy a deficit (hiány). Nem lesz több a csillagot fenntartó fokozatos belülről kifelé ható nyomás. A csillagmagja ezért összezsugorodik a ránehezedő irdatlan nyomástól egy általában a Föld átmérőjénél kétszer nagyobb objektummá. Mivel a vörös óriás hatalmas mérete miatt a külsőbb részeit már csak az utolsó belülről kifelé haladó sugárnyomás tartja, így lassan a magról leválik a vörös óriás nagy része a külsőbb régiók. Olyan ez mintha az öreg csillag levetné óriási kabátját, s hagyná azt szertefoszlani tova az űrbe. Szóval a vörös óriás lassan szétfoszlik impozáns csillagfelhőt alkotva, és csak az apró összezsugorodott belsőmagja marad meg. Ez a mag a végső csillagfázis a fehér törpe nevű állapot. A fehér törpék mindig ősi Naptípusú csillagok maradványai.

Megjegyzendő, hogy a fehér törpe stádiumot megelőzően a csillag magjában a vörös óriás állapotot eredményező 3 He4 C12 + γ
fúziós folyamat zajlik, azaz a képlet is mutatja, három hélium atommag egyesül egyetlen szén atommaggá, energia-kibocsátás kíséretében. Az utolsó gamma jel a képlet végén az energia ami a relativitás elvnek megfelelően keletkezik.

Ez a fehér törpe csillag azért is alakul ki, mert mialatt a csillagmagja egyre nehezebbé válik, azalatt fokozódik a csillag külső részei felé mozgó energia nyomás az az energia, ami még abból az időből származik mikor még volt honnan keletkeznie. Az energiának meg nincs tömege. Tehát ha túl sok az energia, akkor a csillag mérete addig növekedik, amíg szét nem foszlik, hisz gyorsabbá válik a növekedés, mint azt a gravitáció ellensúlyozni tudná. Emlékezzen, a csillag egyensúlya úgy jön létre, hogy a gravitáció összehúzza az anyagot, ám a belső nyomás meg ennek ellen tartva egyensúlyt teremt. De egy öreg csillag felboruló rendszerében már ez nincs meg. Amekkora erővel a csillag magja zsugorodik ugyanakkora erővel tágulnak a külső részei. Tehát a mag zsugorodása fordítottan arányos a külső régiók növekedésével.

A fehér törpe zsugorodása lassú folyamat, nem olyan gyors mint a szuperóriás csillagok robbanásszerű magösszeomlása. Mivel lassabb, és viszonylag egyenletesebb, van idő arra, hogy a nagy nyomástól lassabban váljon degenerálttá az anyag. A degenerált anyag azt jelenti, hogy az anyag elér egy olyan sűrű állapotot, ami sokszorosa a normálisnak. Az anyagban ekkor az erős gravitációtól szétszakadnak a normális atomi kötések, és nagyon közel kerülnek egymáshoz azok, szélsőségesebb esetben az atomok elektronjai egybeolvadnak az atom protonjaival, ezzel neutronokat létrehozva. Ez az egzotikus állapot a degenerált anyag A degeneráltság, és az ezt is fenntartó un. degenerációs-nyomás az ami egymástól külön tartja az elemek, azaz az anyag atomjait, ennek következtében lehetnek különböző energia szinteken az atomok körüli elektronok. Tehát a degenerációs nyomásnak köszönhető, hogy változatos az elektronok helyzete az atomok körül, ezzel több különböző tulajdonságú atom létezhet ezekből meg különböző elemek épülhetnek fel. A degenerációs nyomás eredményezi azt, hogy az univerzumban létezzen a kémia jelensége, mert az elemeknek így különböző tulajdonsága lehet. A degeneráltság a Wolfgang Pauli fizikus által a 1924-ben megfogalmazott híres Pauli-féle kizárási elvből következik. A kizárási elv arról szól, hogy az atomok elektronjai, és az atommagok alkotói a protonok, és neutronok, között különböző, vagyis anti szimmetrikus energia állapotok vannak ezért minden részecske a saját helyén ül és akar is ülni.

A csillagok születése és működéseEnnek következménye a változatos atomszerkezetek, s vele együtt az anyag létrejötte. Azzal, hogy nem azonos minden részecske energiája így nem tudnak azonosulni, és egybeolvadni tehát létezhet a keménység fogalma, azaz a szilárd anyag, mert eltudnak különülni az anyagok szerkezetileg, és energia különbségeik miatt "kényszerülnek" is erre. Ugyan is a kizárási elv kimondja, hogy egy atomban nem létezhet egyszerre egy helyen, vagyis azonos energia szinten két olyan elektron aminek szimmetrikusak a tulajdonságai, csak úgy lehet két elektron azonos energia szinten, ha különbözők azaz antiszimmetrikusak. Máskülönben kirúgná a fizika törvénye arról az energia szintről a részecskét, amelyik szimmetrikus a másikkal. Mint ahogy a mágnes két azonos része nem létezhet együtt mert taszítják egymást. Ha nem létezne a Pauli kizárási elv, akkor mindenanyag azonosulni tudna egymással, és megszűnnének a kémiai elemek. Bár ilyen szimmetrikus részecskék okozzák a szupravezetést, és a szuperfolyékonyságot, mégis ezek nem lehetnek az atomok alkotói.

Tehát az anyag ilyen értelemben a részecskék antiszimmetrikus energiáinak az illúziója, hogy úgy mondjam. Minél nagyobb a degenerációs nyomás annál nagyobb lesz a degenerált anyag létrejötte, s ennek sűrűsége. A fehér törpékben természetesen ilyen szintűvé lett az anyag. A degenerációs nyomás léte, azaz a Pauli elvből fakadó antiszimmetrikus energia állapotai a részecskéknek teszik lehetővé a szuper sűrű degenerált anyag létrejöttét is.

Bár a témától eltérve megjegyzem több csillagfajtánál olyan nyomás nehezedik a magjukra, hogy azok akkora sebességgel zsugorodnak össze, hogy a szuperkeménység legmagasabb szintjét elérve majdnem megszűnnek, mert végtelenül kicsire zsugorodnak össze. Ez ellentmondásosan hangozhat, de nem ha belegondolunk, hogy az anyag, és energia egymás létállapotai. Hiszen a végtelenül kicsire zsugorodó anyag tömege nem elveszik hanem átalakul ezúttal gravitációs energiává, ezért nagyobb a gravitációja egy óriási tömegű objektumnak. Ezért lehet elérni ezt a végső degeneráltsági állapotot s így létezhetnek fekete-lyukak is.

Visszatérve ezek a fehér törpe csillagok nagyon forróak megközelítőleg 120 millió Celsius fokosak. Mivel nincs már bennük energia a további fúzióhoz, nem keletkezik bennük anyag, így a ragyogásuk már csak a maradék anyag eltüzeléséből származik. Mivel nagyon kicsi a méretük emiatt elképesztően sűrűek. Képzeljék el, hogy egy Nap méretű anyaghalmaz csak valamivel nagyobbá zsugorodik össze mint a Föld. Ezért olyan sűrűek, hogy egy üveggolyónyi anyag belőlük a majdnem a Mount Everest tömegével egyezik meg. Olyan mértékű a degenerált anyag sűrűsége, mintha egy négyzetcentiméternyi felületre 10000 elefánt állna rá együtt. Ha egy négyzet centis felületen ekkora a nyomás gondolhatják, hogy egy ember méretű felületen mekkora lehet, valóban csillagászati.
Mivel kicsi a felületük így kevés az energia veszteségük még akkor is ha már csak égetik, és nem termelik az energiát, vagyis nehéz kioltani azt a 100 millió fokos meleget különösen akkor ha még kevés is a felület arra, hogy eltávozzon. Ennek következtében még gyakorlatilag képesek 20-30 milliárd évig halványan ragyogni, mint az ősi csillagok szellemének utolsó szikrái. Gyakori látványosság az az űrteleszkópok számára mikor egy hatalmas csillagfelhő belsejében egy halvány fehér pont pislákol, ez a tipikus jele annak, hogy ott egy csillag volt, és talán egy ősi naprendszer is.

Egy nap majd a mi Napunk is átesik ezeken a fázisokon belőle is vörös óriás, majd fehér törpe lesz, és talán majd egy távoli naprendszer lakói ugyanúgy fogják érdeklődéssel figyelni a mi fehér törpévé vált Napunkat, mint ahogy ma mi figyelünk más fehér törpéket.

Láthattuk, hogy a csillagok valóban összetett, és páratlanul csodálatos rendszerek, amiben lenyűgöző folyamatok mennek végbe!

Kapcsolódó videók

Napfényesség és Áldás | Napi Elemózsia © 2017