Lifecycle of Massive Stars

Už jsme mluvili o životním cyklu hvězd
o zhruba stejné hmotnosti jako Slunce.

V rámci tohoto videa chci mluvit
o masivních (hmotnějších) hvězdách.

Když mluvím o masivních hvězdách,

pak mám na mysli hvězdy s hmotností
více než devětkrát hmotnost Slunce.

Hlavní myšlenka je úplně stejná, začneme
opět s obrovským mrakem, především vodíku,

a mrak musí být větší než mraky,

které kondenzovaly, aby vznikly hvězdy,
jako je naše Slunce.

Začneme s tím, a nakonec to bude
gravitace, co dá vše dohromady,

a jádro bude dostatečně žhavé a husté,
aby vodík začal fúzi (slučování jader).

A nyní začíná fúze.
Slučování jader vodíku.

Jde o fúzi vodíku
uprostřed, takže se zapálí

a okolo je další materiál mraku, čili
zbytek vodíku, který je nyní tak horký,

že jde o opravdovou plazmu připomínající
polévku elektronů a atomových jader

na rozdíl od dobře vytvořených atomů,
zejména blízko středu jádra.

Nastává fúze vodíku, což jsme viděli
při asi 10 milionech kelvinů.

A aby to bylo jasné, protože hovoříme
o masivních hvězdách,

již v této fázi tam bude
větší gravitační tlak,

a to dokonce i v této fázi,
během hlavní fáze tvorby hvězdy,

protože je mnohem hmotnější, tedy hoří
rychleji a za vyšší teploty.

Teď to bude rychlejší a žhavější
než při hmotnosti našeho Slunce.

A i tato fáze se bude dít
v mnohem kratší časové periodě

než u hvězdy o hmotnosti
našeho Slunce.

Délka života našeho Slunce je
odhadovaná na 10 nebo 11 miliard let,

v tomto případě půjde
o záležitost desítek miliónů let,

tedy o tisíckrát kratší délku života.

Každopádně, pojďme se
zamyslet, co se stane,

a podle tohoto vzoru se vše odehraje
rychleji z důvodu většího tlaku,

větší gravitace, vyšší teploty, ale stane
se to v podstatě stejně jako to,

co jsme viděli u hvězd
o hmotnosti Slunce.

Posléze vodík fúzuje
do heliového jádra,

které bude mít okolo sebe vodíkový obal,
vlastně obal fúzujícího vodíku.

Pak máte okolo zbytek
hvězdy. Označím to.

Právě tady je naše heliové jádro.

A více helia se bude hromadit
stejně během fúze vodíku,

stejně jako u hvězdy
hmotnosti našeho Slunce.

Toto je v době, kdy se začíná
stávat červeným obrem,

protože jádro zhoustne natolik,
že je produkováno více helia,

a jak stále více houstne a stále
vyšší gravitační tlak je zvenčí vyvíjen

na tento vodíkový obal,
kde stále dochází k fúzi,

vede to k uvolnění většího
množství vnější energie,

která zvětší poloměr hvězdy.

Ale pak, když se rychle přeneseme
dále v tomto obecném ději,

můžeme vidět, jak hvězda stále
více nabývá na hmotnosti,

v jádru se budou tvořit
stále těžší prvky,

takové prvky budou stále těžší,
jak hvězda nabývá na hustotě,

a nakonec se vznítí, tím podpoří jádro.

Ale protože jádro samo
o sobě je stále hustší

a materiál je stále více vytlačován
se stále větším množstvím energie...

Ačkoliv, pokud hvězda je dostatečně
hmotná, nebude to vytlačeno až tak daleko,

jak abychom předpokládali u rudého obra
u hvězdy podobné Slunci.

Zamysleme se,
jak tento model bude pokračovat.

Nakonec se helium bude...
Až bude dostatečně husté,

zapálí se a bude fúzovat do uhlíku
a bude formovat uhlíkové jádro.

Toto je uhlíkové jádro,
okolo něj máte heliové jádro

a poblíž středu heliového jádra je obal,
kde se helium slučuje a vzniká uhlík,

což způsobuje, že uhlíkové jádro
se stává hustší a žhavější,

dále v tomto okolí dochází k fúzi vodíku
a pak okolo tohoto máte zbytek hvězdy.

A tak ten děj pokračuje,
až se nakonec začne slučovat uhlík,

a tak se formují
stále těžší a těžší prvky.

Tento obrázek poměrně zralé
masivní hvězdy je získaný z Wikipedie.

A tak se formují obaly stále těžších prvků
a jádra stále těžších prvků,

až se nakonec dostanete k železu.

A zejména hovoříme o železe 56,
železe s relativní atomovou hmotností 56.

V periodické tabulce je 26 jeho
atomové (protonové) číslo,

říká, kolik obsahuje protonů.

56 znamená počet protonů a neutronů,
ačkoliv to nemusí být vždy přesné.

Důvod, proč v tomto bodě
dochází k zastavení, je ten,

že slučováním jader železa
nemůžete dostat energii.

Slučování železa do těžších prvků
za železem vyžaduje další energii,

musel by to být endotermický děj.

Slučování železa by tedy
nepodpořilo jádro.

Aby to bylo jasnější,
takto se vytvářejí těžší prvky.

Začínáme s vodíkem.

Vodík se slučuje do helia,
helium do uhlíku

a pak do dalších prvků
v různých kombinacích.

Nechci zacházet do velkých detailů,
ale slučují se do těžších prvků:

neon, kyslík a vidíte je tady napravo.

Křemík... A to nejsou
jediné prvky, které se tvoří,

ale jsou jedny z hlavních
prvků tvořících jádro.

Stejnou cestou získáte i všechny ostatní,
lithium, beryllium, bor.

Všechny tyto prvky se budou tvořit.

To je způsob,
jakým se tvoří prvky před železem 56.

Abychom byly přesní, je to také způsob,
jakým se tvoří nikl 56.

Bude tam také nikl 56, který má
stejnou hmotnost jako železo 56,

má pouze o dva neutrony méně
a o dva protony navíc.

Bude se tvořit také nikl 56,
takže jádro může být nikloželezné.

Ale jde o to, jak daleko může zajít
hvězda, bez ohledu na svou hmotnost,

tím, jak prochází
tradiční fúzi (slučováním),

tradičním mechanizmem spalování.

Tady vás nyní zanechám,

můžete přemýšlet o tom,
co by se nyní mohlo dít dál,

pokud v takové hvězdě nemůže
docházet k dalšímu slučování.

A uvidíme, že to bude supernova.