Hoe Stars Werken

{h1}

Wanneer je 's nachts opkijkt en duizenden sterren ziet, heb je je ooit afgevraagd waar je naar kijkt? Leer wat sterren zijn en hoe ze leven en sterven!

Het is een donkere, heldere, maanloze nacht. Je kijkt omhoog in de lucht. Je ziet duizenden sterren in patronen of sterrenbeelden gerangschikt. Het licht van deze sterren heeft grote afstanden afgelegd om de aarde te bereiken. Maar wat zijn sterren? Hoe ver weg zijn ze? Zijn ze allemaal hetzelfde? Zijn er andere planeten om hen heen?

In dit artikel zullen we kijken naar de fascinerende wereld van de sterren. We zullen de aard van sterren, soorten sterren onderzoeken, hoe sterren zich vormen en hoe sterren sterven. Als je hebt gelezen hoe de zon werkt, weet je al veel over de aard van de dichtstbijzijnde ster van de aarde. Terwijl je de volgende pagina's leest, kom je nog meer te weten over wat je aan de nachtelijke hemel kunt zien.

Sterren en hun eigenschappen

Sterren zijn enorme, gloeiende ballen van hete gassen, meestal waterstof en helium. Sommige sterren zijn relatief dichtbij (de dichtstbijzijnde 30 sterren bevinden zich binnen 40 parsecs) en andere zijn ver, ver weg. Astronomen kunnen de afstand meten door een methode genaamd parallax te gebruiken, waarbij de verandering in de positie van een ster in de lucht op verschillende tijdstippen gedurende het jaar wordt gemeten. Sommige sterren staan ​​alleen in de lucht, anderen hebben metgezellen (binaire sterren) en sommige zijn onderdeel van groot clusters met duizenden tot miljoenen sterren. Niet alle sterren zijn hetzelfde. Sterren zijn er in alle maten, helderheden, temperaturen en kleuren.

Sterren hebben vele functies die kunnen worden gemeten door het licht dat ze uitstoten te bestuderen:

  • temperatuur-
  • spectrum of golflengten uitgestraald licht
  • helderheid
  • helderheid
  • grootte (radius)
  • massa-
  • beweging (naar of van ons af, snelheid van spin)

En als je sterren bestudeert, wil je deze termen in je stellaire vocabulaire hebben:

  • absolute magnitude - schijnbare magnitude van de ster als deze zich 10 parsecs van de aarde bevond
  • schijnbare magnitude - de helderheid van een ster zoals waargenomen vanaf de aarde
  • helderheid - totale hoeveelheid energie uitgestraald door een ster per seconde
  • parsec - afstandsmeting (3,3 lichtjaar, 19,8 triljoen mijl, 33 biljoen kilometer)
  • lichtjaar - afstandsmeting (6 biljoen kilometer, 10 biljoen kilometer)
  • spectrum - licht van verschillende golflengten uitgezonden door een ster
  • zonnemassa - massa van de zon; 1,99 x 1030 kilogram (330.000 aardmassa's)
  • zonnestraal - straal van de zon; 418.000 mijl (696.000 kilometer)

Temperatuur en spectrum

Sommige sterren zijn extreem heet, andere zijn cool. Je kunt het zien aan de kleur van het licht dat de sterren afgeven. Als je naar de kolen kijkt in een houtskoolgrill, weet je dat de rood gloeiende kolen koeler zijn dan de witgloeiende kolen. Hetzelfde geldt voor sterren. Een blauwe of witte ster is heter dan een gele ster, die heter is dan een rode ster. Dus, als je kijkt naar de sterkste kleur of golflengte van het licht uitgezonden door de ster, dan kun je de temperatuur ervan berekenen (temperatuur in graden Kelvin = 3 x 106/ golflengte in nanometers). Het spectrum van een ster kan je ook de chemische elementen vertellen die in die ster zitten omdat verschillende elementen (bijvoorbeeld waterstof, helium, koolstof, calcium) licht absorberen op verschillende golflengten.

Helderheid, helderheid en straal

Het sterrenbeeld Orion gezien vanuit de spaceshuttle Endeavour (STS-54)

Het sterrenbeeld Orion gezien vanuit de spaceshuttle Endeavour (STS-54)

Als je naar de nachtelijke hemel kijkt, kun je zien dat sommige sterren helderder zijn dan andere, zoals te zien is in deze afbeelding van Orion.

Twee factoren bepalen de helderheid van een ster:

  1. helderheid - hoeveel energie het in een bepaalde tijd uitstraalt
  2. afstand - hoe ver het is van ons

Een zoeklicht geeft meer licht dan een penlight. Dat wil zeggen, het zoeklicht is meer lichtgevend. Als dat zoeklicht echter 5 mijl (8 kilometer) van u verwijderd is, zal het niet zo helder zijn omdat de lichtintensiteit afneemt met de afstand in het kwadraat. Een zoeklicht op 5 mijl afstand van u ziet er misschien net zo helder uit als een penlight op 15 centimeter afstand van u. Hetzelfde geldt voor sterren.

Astronomen (professioneel of amateur) kunnen de helderheid van een ster meten (de hoeveelheid licht die deze uitstraalt) met behulp van a fotometer of ladingsgekoppelde inrichting (CCD) aan het uiteinde van een telescoop. Als ze de helderheid van de ster en de afstand tot de ster kennen, kunnen ze de helderheid van de ster berekenen:

[lichtkracht = helderheid x 12,57 x (afstand)2].

Helderheid is ook gerelateerd aan de grootte van een ster. Hoe groter een ster is, hoe meer energie hij uitstraalt en hoe lichter hij is. Je kunt dit ook zien op de houtskoolgrill. Drie gloeiende rode houtskoolbriketten stoten meer energie uit dan een gloeiende rode houtskoolbriket bij dezelfde temperatuur. Evenzo, als twee sterren dezelfde temperatuur hebben maar verschillende maten, dan zal de grote ster meer lichtgevend zijn dan de kleine. Zie de zijbalk voor een formule die laat zien hoe de helderheid van een ster is gerelateerd aan de grootte (radius) en de temperatuur.

Wet van Stefan-Boltzmann

Dit is de relatie tussen lichtsterkte (L), straal (R) en temperatuur (T): L = (7,125 x 10-7)R2T4 waarbij de eenheden zijn gedefinieerd als L - watt, R - meters en T - graden Kelvin

Massa en beweging

Het Hertzsprung-Russell-diagram. De zon, de twaalf helderste sterren van het noordelijk halfrond en de witte dwerggezelsterren aan Sirius en Procyon worden getoond.

Het Hertzsprung-Russell-diagram. De zon, de twaalf helderste sterren van het noordelijk halfrond en de witte dwerggezelsterren aan Sirius en Procyon worden getoond.

In 1924 toonde astronoom A. S. Eddington aan dat de helderheid en de massa van een ster met elkaar in verband stonden. Hoe groter een ster (d.w.z. meer massief) is, des te lichter het is (lichtsterkte = massa3).

Sterren om ons heen bewegen met betrekking tot ons zonnestelsel. Sommigen gaan van ons weg en sommigen komen op ons af.De beweging van sterren beïnvloedt de golflengten van licht die we van hen ontvangen, net zoals het hoge geluid van een sirene van een brandweerwagen lager wordt als de truck langs je heen beweegt. Dit fenomeen wordt het Doppler-effect genoemd. Door het spectrum van de ster te meten en te vergelijken met het spectrum van een standaardlamp, kan de hoeveelheid van de Dopplerverschuiving worden gemeten. De hoeveelheid van de Dopplerverschuiving vertelt ons hoe snel de ster ten opzichte van ons beweegt. Bovendien kan de richting van de Dopplerverschuiving ons de richting van de beweging van de ster vertellen. Als het spectrum van een ster wordt verschoven naar het blauwe uiteinde, dan beweegt de ster naar ons toe; als het spectrum wordt verschoven naar het rode einde, dan beweegt de ster zich van ons af. Evenzo, als een ster op zijn as draait, kan de Doppler-verschuiving van het spectrum worden gebruikt om de rotatiesnelheid te meten.

Zodat je kunt zien dat we een beetje kunnen vertellen over een ster uit het licht dat hij uitstraalt. Bovendien hebben amateurastronomen tegenwoordig apparaten zoals grote telescopen, CCD's en spectroscopen tegen relatief lage kosten in de handel verkrijgbaar. Daarom kunnen amateurs dezelfde soorten metingen en uitstekend onderzoek doen dat vroeger alleen door professionals werd gedaan.

Classifying Stars: De eigenschappen samenbrengen

Aan het begin van de twintigste eeuw classificeerden twee astronomen, Annie Jump Cannon en Cecilia Payne, de spectra van sterren op basis van hun temperaturen. Cannon deed de classificatie en Payne legde later uit dat de spectrale klasse van een ster inderdaad bepaald werd door de temperatuur.

Hoe Stars werken: naar

Spectrale klassen van sterren

In 1912 tekenden de Deense astronoom Ejnar Hertzsprung en de Amerikaanse astronoom Henry Norris Russell onafhankelijk van elkaar de helderheid versus temperaturen voor duizenden sterren en vonden een verrassende relatie zoals hieronder getoond. Dit diagram heet a Hertsprung-Russell of H-R diagram onthulde dat de meeste sterren langs een vlotte diagonale kromme liggen, genaamd de hoofdreeks met hete, lichtgevende sterren in de linker bovenhoek en koele, donkere sterren rechtsonder. Uit de hoofdreeks, zijn er koele, heldere sterren in de rechterbovenhoek en hete, donkere sterren linksonder.

Als we de relatie tussen helderheid en straal toepassen op het H-R-diagram, nemen we waar dat de straal van de sterren toeneemt terwijl je linksonder diagonaal naar rechts boven loopt:

  • Sirius B = 0,01 zonnestraal
  • Zon = 1 zonnestraal
  • Spica = 10 zonnestralen
  • Rigel = 100 zonnestralen
  • Betelgeuze = 1000 zonnestralen

Als u de relatie tussen massa en helderheid toepast op het H-R-diagram, ziet u dat de sterren langs de hoofdreeks variëren van de hoogste (ongeveer 30 zonnemassa's) in de linkerbovenhoek tot de laagste (ongeveer 0,1 zonnemassa) rechtsonder. Zoals je kunt zien in het H-R diagram, is onze zon een gemiddelde ster.

De tabel vat de soorten sterren in het universum samen op basis van helderheid:

Hoe Stars werken: sterren

Classes of Stars van Luminosity

Witte dwergensterren worden niet geclassificeerd omdat hun stellaire spectra verschillen van de meeste andere sterren. Het H-R-diagram is ook nuttig voor het begrijpen van de evolutie van sterren vanaf de geboorte tot de dood.

Het leven van een ster

Gaspijlers in een stervormingsgebied - M16 (Adelaarsnevel)

Gaspijlers in een stervormingsgebied - M16 (Adelaarsnevel)

Zoals we eerder al noemden, zijn sterren grote ballen van gassen. Nieuwe sterren vormen van grote, koude (10 graden Kelvin) wolken van stof en gas (meestal waterstof) die tussen bestaande sterren in een sterrenstelsel liggen.

  1. Meestal een soort van ernststoornis gebeurt naar de wolk, zoals de passage van een nabije ster of de schokgolf van een exploderende supernova.
  2. De verstoring veroorzaakt klonten vormen in de cloud.
  3. De klonten zakken naar binnen gas naar binnen trekken door zwaartekracht.
  4. Het instorten klonteren comprimeert en warmt op.
  5. Het instorten de massa begint te roteren en af ​​te vlakken naar een schijf.
  6. De schijf blijft sneller draaien, trekt meer gas en stof naar binnen en warmt op.
  7. Na ongeveer een miljoen jaar of zo, een kleine, hete (1500 graden Kelvin), dicht kernvormen in het midden van de schijf genaamd a protoster.
  8. Terwijl gas en stof binnenin de schijf blijven vallen, geven ze energie op aan de protoster, welke warmt op meer
  9. Wanneer de temperatuur van de protoster ongeveer 7 miljoen graden Kelvin bereikt, waterstof begint te zekering om helium te maken en laat energie los.
  10. Materiaal blijft miljoenen jaren in de jonge ster vallen omdat de ineenstorting als gevolg van de zwaartekracht groter is dan de uitgaande druk die wordt uitgeoefend door kernfusie. Daarom, de de interne temperatuur van protostar neemt toe.
  11. Als voldoende massa (0,1 zonnemassa of meer) in de protoster instort en de temperatuur heet genoeg wordt voor aanhoudende fusie, dan is de protostar heeft een enorme hoeveelheid gas in de vorm van een straal genaamd a bipolaire stroming. Als de massa niet voldoende is, zal de ster zich niet vormen, maar in plaats daarvan een worden bruine dwerg.
  12. De bipolaire stroming ruimt gas en stof op van de jonge ster. Een deel van dit gas en stof kan zich later verzamelen om planeten te vormen.

De jonge ster is nu stabiel doordat de uiterlijke druk van waterstoffusie de innerlijke aantrekkingskracht van de zwaartekracht in evenwicht houdt. De ster komt in de hoofdreeks; waar het op de hoofdreeks ligt, is afhankelijk van de massa.

Nu de ster stabiel is, heeft hij dezelfde delen als onze zon:

  • kern - waar de kernfusiereacties plaatsvinden
  • stralingszone - waar fotonen energie van de kern afvoeren
  • convectieve zone - waar convectiestromen energie naar het oppervlak transporteren

Het interieur kan echter variëren met betrekking tot de locatie van de lagen. Sterren zoals de zon en die minder zwaar dan de zon hebben de lagen in de hierboven beschreven volgorde.Sterren die meerdere keren massiever zijn dan de zon hebben convectieve lagen diep in hun kernen en stralende buitenlagen. Daarentegen kunnen sterren die zich bevinden tussen de zon en de meest massieve sterren alleen een stralingslaag hebben.

Leven op de hoofdreeks

Sterren op de hoofdreeks branden door waterstof in helium te smelten. Grote sterren hebben meestal hogere kerntemperaturen dan kleinere sterren. Daarom verbranden grote sterren de waterstofbrandstof snel in de kern, terwijl kleine sterren het langzamer verbranden. De tijdsduur die ze aan de hoofdreeks besteden, hangt af van hoe snel de waterstof op is. Daarom hebben massieve sterren een kortere levensduur (de zon zal ongeveer 10 miljard jaar branden). Wat er gebeurt als de waterstof in de kern verdwenen is, hangt af van de massa van de ster.

De dood van een ster

Hubble Space Telescope-foto van de Rotten Ei planetaire nevel

Hubble Space Telescope-foto van de Rotten Ei planetaire nevel

Enkele miljarden jaren nadat het leven is begonnen, sterft een ster. Hoe de ster sterft, hangt echter af van welk type ster het is.

Sterren zoals de zon

Wanneer de kern geen waterstofbrandstof meer heeft, zal deze samentrekken onder het gewicht van de zwaartekracht. Er vindt echter enige waterstoffusie plaats in de bovenste lagen. Terwijl de kern samentrekt, warmt hij op. Dit verwarmt de bovenste lagen, waardoor ze uitzetten. Naarmate de buitenste lagen uitzetten, neemt de straal van de ster toe en wordt deze een rode reus. De straal van de rode gigantische zon zal net voorbij de baan van de aarde zijn. Op een bepaald punt hierna zal de kern heet genoeg worden om het helium in koolstof te doen smelten. Wanneer de heliumbrandstof opraakt, zal de kern uitzetten en afkoelen. De bovenste lagen zullen uitzetten en materiaal uitwerpen dat zich rond de stervende ster verzamelt om een ​​a te vormen planetaire nevel. Uiteindelijk zal de kern afkoelen tot een witte dwerg en dan uiteindelijk in een zwarte dwerg. Dit hele proces duurt enkele miljarden jaren.

Hoe Stars werken: stars

Hubble Space Telescope-foto van de ringen rond Supernova 1987A

Sterren die meer massaal zijn dan de zon

Wanneer de kern geen waterstof meer bevat, smelten deze sterren helium in koolstof, net als de zon. Echter, nadat het helium verdwenen is, is hun massa voldoende om koolstof te versmelten tot zwaardere elementen zoals zuurstof, neon, silicium, magnesium, zwavel en ijzer. Als de kern eenmaal in ijzer is gedraaid, kan deze niet meer branden. De ster stort in door zijn eigen zwaartekracht en de ijzeren kern warmt op. De kern raakt zo dicht opeen gepakt dat protonen en elektronen samenkomen om neutronen te vormen. In minder dan een seconde krimpt de ijzeren kern, die ongeveer zo groot is als de aarde, naar een neutronenkern met een straal van ongeveer 10 kilometer. De buitenste lagen van de ster vallen naar binnen op de neutronenkern, waardoor deze verder wordt verpletterd. De kern warmt op tot miljarden graden en explodeert (supernova), waardoor grote hoeveelheden energie en materiaal in de ruimte worden vrijgegeven. De schokgolf van de supernova kan stervorming in andere interstellaire wolken initiëren. De overblijfselen van de kern kunnen een vormen neutronenster of a zwart gat afhankelijk van de massa van de originele ster.

  • Astronomy HyperTextbook: Stellar Evolution
  • Hubble Space Telescope Images: Stellar Evolution
  • Star Clock: Stellar Evolution op een pc
  • Hubble-momentopname legt de levenscyclus van sterren vast
  • De beginnersgids voor het maken van een ster


Video Supplement: Spoelkeuken bij 3sterren restaurant De Leest - COOKING WITH THE STARS.




Onderzoek


Team Retraces Historic, And Dangerous, Everest Climb
Team Retraces Historic, And Dangerous, Everest Climb

10 Manieren Space Probeert Je Te Vermoorden
10 Manieren Space Probeert Je Te Vermoorden

Science Nieuws


Aardbevingen En Tsunami'S: Hoe Ze Werken
Aardbevingen En Tsunami'S: Hoe Ze Werken

De Hersenen Van Psychopaten Onthullen Geheimen Van Hun Immorele Gedrag
De Hersenen Van Psychopaten Onthullen Geheimen Van Hun Immorele Gedrag

Nieuwsclip Gekoppeld Kolen Aan Klimaatverandering - 106 Jaar Geleden Vandaag
Nieuwsclip Gekoppeld Kolen Aan Klimaatverandering - 106 Jaar Geleden Vandaag

Waarom Te Veel Glimlachen Kan Slecht Voor Je Zijn
Waarom Te Veel Glimlachen Kan Slecht Voor Je Zijn

Toilet To Tap: Brouwerij Maakt Bier Uit Gerecycleerd Afvalwater
Toilet To Tap: Brouwerij Maakt Bier Uit Gerecycleerd Afvalwater


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com