• Articles
• admin

Anta at du ønsket å bygge en stjerne. Kanskje du er en del Av En Avansert Kardashev type 3 sivilisasjon, og du må lage en stjerne for ditt tredje klasse vitenskapsprosjekt. Hvordan ville du gå om å skape en stjerne?

på et grunnleggende nivå er det ganske enkelt å bygge en stjerne. Bare samle en stjernes verdi av gass og støv, la den kollapse sammen under sin egen vekt, og gitt nok tid en stjerne vil danne. Slik dannes stjerner naturlig. Men siden vi kan bli gradert på dette prosjektet, ville det være fint å ha en ide om hvor mye masse vi måtte trenge, og hva størrelsen og temperaturen til den resulterende stjernen kan være.

svaret avhenger ganske mye av hvilket materiale du bruker, og hvordan materialet oppfører seg under forskjellige temperaturer og trykk (det som noen ganger kalles tilstandsligningen). Siden det vanligste materialet i universet er hydrogen, kan vi holde ting enkelt og anta at vi skal bygge vår stjerne ut av rent hydrogen. Siden hydrogen har en veldig enkel tilstandsligning, er det en enkel sak å beregne hva som vil skje når vi bygger vår stjerne.

når vi begynner å samle hydrogen sammen, vil to ting begynne å skje. Den første er at gravitasjonsattraksjonen mellom hydrogenatomer vil begynne å kollapse gassen under egen vekt. Den andre er at trykket av hydrogenet vil presse tilbake mot vekten. Gitt tid vil gassen nå hydrostatisk likevekt, hvor trykket av gassen er lik vekten, og da har du en stabil ball av hydrogen. Dette i seg selv er ikke nok til å lage en stjerne. Hvis Du samlet En Saturns masseverdi av hydrogen, ville du ha en Saturn-størrelse planet, ikke en stjerne. Den åpenbare løsningen er å bare legge til mer hydrogen, noe som vil gjøre planeten din større og større. Til slutt vil din ball av gass vokse til En Jupiter-størrelse planet, og du fortsetter å legge til mer hydrogen.

men det viser seg at noe interessant skjer når du fortsetter å legge til mer hydrogen på planeten din. Jo mer hydrogen du har, jo mer masse du har, og det betyr mer vekt. Gassen presses sterkere, og som et resultat komprimerer den. Så hvis du dobler massen Av Din Saturn-størrelse planet, får du ikke en planet dobbelt så stor Som Saturn. Du får en planet som er litt større Enn Saturn, men med høyere tetthet. For Eksempel Er Jupiter mer enn tre ganger Saturns masse, men bare ca 15% større i størrelse. Jupiter har en gjennomsnittlig tetthet omtrent dobbelt Så stor Som Saturn.

når du fortsetter å legge til mer masse, vil planeten din bli større opp til ca 3 Jupiter-masser. På det tidspunktet er vekten av hydrogenballen din så stor at det å legge til mer faktisk gjør planeten mindre. Som et resultat vil en planet 10 ganger Massen Av Jupiter være omtrent samme størrelse Som Jupiter selv. Dette utgjør en reell utfordring for astronomer som studerer eksoplaneter. Bare fordi en planet Er Jupiter størrelse betyr ikke at Den har En Jupiter masse. Det samme gjelder for mindre planeter. En «Superjord» planet litt større Enn Jorden kan være en steinete planet eller en liten Neptun-lignende planet avhengig av hva den er laget av.

Når hydrogenkulen din når rundt 15 Jupitermasser, går den inn i regimet av brune dverger. Å legge til mer masse fortsetter å gjøre det mindre, men ved dette punktet begynner temperaturen på interiøret å spille en betydelig rolle. Vår enkle modell av hydrostatisk likevekt er ikke nok. Hydrogenet i midten blir presset så sterkt at det varmes opp betydelig. Så mens en brun dverg er omtrent samme størrelse Som Jupiter, kan Den være mer enn 10 ganger varmere. Å legge til mer masse fortsetter å krympe den brune dvergen litt, men det kommer et punkt der interiøret blir så varmt at det øker hydrogenets trykk raskere enn den ekstra vekten kan klemme. Akkurat som det er en maksimal størrelse for en planet, er det en minimumsstørrelse for en brun dverg. Den minste størrelsen er omtrent 80% Av Jupiter, hvor en brun dverg har en temperatur på ca 2000 K. En slik brun dverg ville se ut som en liten, svak stjerne.

men en sann stjerne er en der kjernefysisk fusjon oppstår i kjernen. En stjernes lys og varme skyldes ikke gravitasjonskontraksjon, men heller skapelsen av energi ved å fusjonere hydrogen til helium. Dette begynner å skje når hydrogenkulen din når rundt 90 Jupitermasser, som tilfeldigvis er omtrent samme masse som en brun dverg på minst størrelse. Nå som du har laget en stjerne, legger du til mer hydrogen bare gjør det større og varmere. Fordi stjerner smelter hydrogen i kjernen, endres størrelsen og tettheten over tid. Men hvis vi bare vurderer stabile hovedsekvensstjerner, så er det et enkelt forhold mellom masse og størrelse. Så du kan bare bestemme hvor mye hydrogen du skal bruke, og beregne størrelsen på stjernen din.

selvfølgelig er dette bare en enkel hypotetisk stjerner. Ekte stjerner er ikke laget utelukkende av hydrogen, og avhengig av deres opprinnelse og alder kan de oppføre seg veldig annerledes enn vår enkle stjerne. Detaljene vil bli igjen som en lekserøvelse for leseren.