Kaip gimsta naujos žvaigždės nuo dulkių debesų iki įsižiebiančių saulių mūsų Galaktikoje

Kiekvieną naktį matome žvaigždžių taškus, tačiau didžioji jų gyvenimo dalis lieka nuo mūsų paslėpta. Žvaigždė gimsta labai lėtai ir tyliai, tankiuose dujų bei dulkių debesyse, kuriuos astronomai vadina žvaigždėdaros regionais.

Mokslininkai šiandien gali stebėti beveik visus šio proceso etapus – nuo šaltų tamsių debesų iki įsižiebiančių jaunų saulių. Tam pasitelkiami radijo, infraraudonųjų spindulių ir rentgeno teleskopai, kurių akiai nebaisios dulkės.

Kas yra žvaigždžių lopšiai?

Naujos žvaigždės formuojasi milžiniškuose molekuliniuose debesyse, kurių dydis kartais viršija kelis šimtus šviesmečių. Tai labai reti, bet milžiniškės masės dujų ir dulkių sankaupos, daugiausia sudarytos iš vandenilio.

Tokiame debesyje vidutiniškai mažiau dalelių nei geriausioje Žemės vakuuminėje kameroje, tačiau masteliai čia kitokie. Bendra masė gali siekti šimtus tūkstančių saulių, todėl gravitacija ima veikti labai pastebimai.

Molekuliniai debesys dažnai atrodo kaip tamsūs siluetai žvaigždžių fone. Juos galima išvysti plika akimi tokiose vietose kaip Paukščių Tako Juodoji ūkas ar Oriono kompleksas, tačiau tik specialūs prietaisai parodo tikrą jų tankio žemėlapį.

Šiuos regionus nuolat trikdo sprogstančių žvaigždžių smūgio bangos, artimų žvaigždžių spinduliuotė ir galaktikos judėjimas. Būtent tokie sukrėtimai dažnai tampa žvaigždžių gimimo pradžia.

Kaip gravitacija pradeda kolapsą?

Kai kuriuose debesies plotuose vietinis tankis ima didėti. Jei gravitacinė trauka tampa stipresnė už dujų slėgį ir šiluminį judėjimą, prasideda gravitatinis kolapsas: medžiaga ima kristi į centrą.

Toks susitraukiantis gumulas vadinamas branduoliu. Iš pradžių jis beveik nesiskiria nuo aplinkos, tačiau po truputį tankėja, įkaista ir tampa vis kompaktiškesnis.

Šiame etape žvaigždė dar neišskiria šviesos branduolinių reakcijų būdu, nes jos vidus per daug šaltas. Energetika čia paremta gravitacijos darbiniu „kuro“ mechanizmu: medžiagai krentant į vidų, jos potencialioji energija virsta šiluma.

Pro mūsų akis šis etapas slepiasi storose dulkių uždangose. Todėl astronomai naudoja radijo bangų ir infraraudonųjų spindulių teleskopus, kurie geba prasiskverbti pro dulkes ir parodyti besiformuojančius branduolius.

Prožvaigždė ir medžiagos diskas

Galiausiai debesies šerdis tampa tokia tanki ir karšta, kad jos centre susiformuoja prožvaigždė. Tai dar ne žvaigždė įprasta prasme, bet jau gana ryškus objektas, gausiai spinduliuojantis infraraudonaisiais spinduliais.

Krentanti medžiaga nesislenka tiesiai į centrą, nes beveik visur kosmose yra sukimasis. Dėl to aplink prožvaigždę susiformuoja plokščias dujų ir dulkių diskas, kuriame vėliau gali užgimti planetos.

Diskas ne tik maitina prožvaigždę, bet ir padeda išnešti perteklinį kampinį momentą. Dalis medžiagos nuo poliarinių sričių išmetama siaurais srautais, vadinamais čiurkšlėmis, kurios gali nusidriekti per kelias šviesmečių dešimtis.

Tokių jaunų objektų nuotraukose dažnai matyti simetriški, į priešingas puses nukreipti dujų „paukščiai“. Jie yra ženklas, kad viduje vyksta intensyvus medžiagos kritimas ir spinduliavimas.

Kada žvaigždė įsižiebia?

Prožvaigždės šerdis ilgainiui kaista toliau, nes gravitacija suspaudžia vis didesnį medžiagos kiekį. Pasiekus maždaug 10 milijonų laipsnių temperatūrą, centre prasideda vandenilio sintezė į helį.

Tuo momentu gimsta žvaigždė, kuri pereina į vadinamąją pagrindinę seką. Branduolinės reakcijos ima gaminti pakankamai energijos, kad atsvertų gravitacijos trauką ir sustabdytų tolesnį susitraukimą.

Žvaigždės ryškumas ir paviršiaus temperatūra priklauso nuo jos masės. Kuo didesnė masė, tuo karštesnė ir trumpiau gyvenanti žvaigždė, o mažesnės masės žvaigždės švyti blyškiau, bet gali išlikti stabilios dešimtis milijardų metų.

Mūsų Saulė yra vidutinės masės žvaigždė, kuri pagrindinėje sekoje praleis maždaug 10 milijardų metų. Šiuo metu ji maždaug įpusėjusi savo stabilios egzistencijos etapą.

Ar žvaigždės gimsta pavieniui?

Didžioji dalis žvaigždžių gimsta ne po vieną, o grupėmis. Tame pačiame molekuliniame debesyje per panašų laiką susiformuoja šimtai ar net tūkstančiai žvaigždžių, sudarančių spiečius.

Tokie spiečiai pradiniame etape būna gana kompaktiški ir tankūs. Artimos žvaigždės stipriai veikia viena kitą gravitaciškai ir spinduliuote, todėl masyviausių žvaigždžių vėjai gali išpūsti dujas ir sustabdyti tolesnę žvaigždėdarą regione.

Praėjus keliems šimtams milijonų metų, dauguma spiečių išsisklaido ir jų nariai išsibarsto po galaktiką. Tačiau jų sudėtis ir judėjimas vis dar išduoda bendrą kilmę, todėl tyrinėtojai gali atsekti žvaigždžių „giminystę“.

Saulė greičiausiai irgi gimė daugianariame spiečiuje. Jo likusių narių paieška tapo viena iš įdomiausių pastarųjų metų užduočių, kurią padeda spręsti itin tikslūs žvaigždžių judėjimo matavimai.

Kodėl žvaigždžių gimimas svarbus mums?

Žvaigždės yra visų sunkesnių cheminių elementų, nei vandenilis ir helis, šaltinis. Anglis, deguonis, kalcis ir geležis, iš kurių sudarytas mūsų kūnas ir Žemė, kadaise susiformavo žvaigždžių gelmėse ir supernovų sprogimų metu.

Be nuolat atsinaujinančių žvaigždžių kartų galaktikose nebūtų nei uolinių planetų, nei mums pažįstamų molekulių. Žvaigždėdara yra tarsi ilgalaikis kosminis perdirbimo ciklas, kuris palaiko cheminių medžiagų įvairovę.

Suprasdami, kaip gimsta žvaigždės, galime geriau suvokti ir savo pačių kilmę. Tai leidžia atsakyti į klausimus, kaip susiformavo Saulės sistema, kodėl mūsų planeta atsidūrė gyvenamojoje zonoje ir kokios sąlygos kitose žvaigždėse gali būti palankios gyvybei.

Ateinančiais dešimtmečiais tobulesni teleskopai leis tyrinėti dar ankstesnius žvaigždėdaros etapus ir tolimas galaktikas, kur žvaigždės gimė tada, kai Visata buvo labai jauna. Tai suteiks naujų užuominų apie kosminę istoriją, kurios dalis esame ir mes patys.