A művész egy fiatal csillag benyomása egy protoplanetáris koronggal. Amikor a magfúzió először meggyulladt a Nap központi magjában, Naprendszerünk nagyon hasonlónak tűnt. (ESO / L.. CALÇADA)

Milyen volt, amikor először alakult a Naprendszerünk?

Ami a 4,56 milliárd évvel ezelőtt történt, a kozmikus történet legfontosabb része, ami valaha történik velünk.

Ha az Univerzumunkra nézzünk, amikor a Naprendszerünk kialakult, akkor semmi sem tűnne szokatlanul. A Tejút viszonylag elszigetelten jelenik meg: egy viszonylag kis galaxiscsoport második legnagyobb tagja. A kicsi, törpe galaxisokat lassan egyesülni fogják, és a nagyobbok elsajátítják, akárcsak az egész világegyetemben. És a Tejút során már több száz milliárd csillag ragyog, gázcsomókkal időnként összehúzódva a spirálkarjain, hogy új csillagképző hullámokat kiválthassanak. Ezeknek a régióknak tízezrei vagy százai aktívak a galaxisunkban bármikor.

Az egyik régióban, 9,2 milliárd évvel a Nagyrobbanás után, a Nap, a bolygók és a Naprendszer kialakult. Így volt, amikor az Univerzum elkészítette azt, ami bennünk válna.

A nagyon fiatal M17-SO1 protostár, a Subaru távcsőjével ábrázolva. Ez az újonnan képződő tárgy egy összeomló gázfelhő miatt és egy nap csillaggá válik, de még nem egy. (SUBARU / NAOJ)

A gázfelhők csillagok kialakulását vonják maguk után az univerzum több mint 99% -áig, ám a rendszerünkhez hasonló rendszerek nem mindig voltak lehetségesek. A csillagok nemzedékeinél élt és halt meg, égette az üzemanyagot, szupernóvá ment, felrobbantotta a külső rétegeiket, és fehér törpe-fehér törpe és neutront csillag-neutron csillag ütközések történt, hogy galaxisunkat kitöltsék azokkal a nehéz elemekkel, amelyekkel később később lennünk. az élet igénye.

Csak ezeknek a nyers összetevőknek a helyén állt az a képesség, hogy Naprendszerünk bennünket hozzon létre. De ahhoz, hogy meglévő tulajdonságainkkal megélhessünk, sok más dolognak kellett egyenesen felsorakoznia.

A spirális galaxisok nagyjából palacsinta alakúak: a benne lévő gáz egy vékony korongban van, amely sűrűbb a központ felé, és kevésbé sűrű a külvárosban. Forgás közben a belső részek nagyobb számban forognak, mint a külső részek; A galaxisok eltérően forognak, nem pedig egy forgó rekordként.

A legnehezebb elemek elsősorban a középső régiók felé fordulnak, míg a könnyebb elemek a szélén. Naprendszerünk egy gázfelhőből alakult ki, körülbelül a lemez széle felé, körülbelül 25 000 fényévre a központtól, a lemez középső részén, ha hosszirányban szeletelnénk. Amikor a Naprendszerünk először kialakult, mintegy 70% hidrogénből és 28% héliumból készültek, és az összes többi csak kb. 2% -át tettük ki. Ez mégis hosszú utat jelent a Nagyrobbanás óta, ahol minden 75% hidrogén, 25% hélium és gyakorlatilag semmi más volt.

Gázból és porból állva a képen látható oszlop a Carina köd, az úgynevezett Carina köd nevű, csillogó csillagbölcsőjében helyezkedik el, amely 7500 fényévnyire van a Carina déli csillagképében, a Hubble látható fényében. A belsejében képződő csillagok valószínűleg mindegyikének ugyanaz az arányaránya van, mint a másiknak, még több nehéz elemmel, mint a mi Napunk rendelkezik. (NASA, ESA ÉS A HUBBLE SM4 ERO TEAM)

A legtöbb csillag úgy formálódik a galaxisokban, mint a miénk - a fejlett spirális galaxisokban, amelyek viszonylag csendesek -, amikor a korongban lévő gázfelhők áthaladnak az egyik spirálkaron. Az anyag beszivárog ezekbe a felhőkbe, és az átlagnál nagyobb sűrűséghez vezet, mint korábban, ami gyakran gravitációs összeomlást válthat ki. Amikor az összeomlás megtörténik, ezek a gázfelhők, amelyek a Nap tömegének több ezer-milliószorosára változhatnak, számtalan apró csomóvá válnak.

Az első formációhoz tartozó legnagyobb csomók elkezdenek vonzza a legtöbb anyagot, és a legnagyobb csillagokká nőnek. A kisebb csomók lassabban növekednek, és az összeolvadó csomók növekedése felgyorsul. Ezen csillagképző régiókban verseny kezdődik: a gravitáció, a csillagok kialakulására és növekedésére szolgáló erő, valamint a legforróbb csillagok által az újonnan kialakuló sugárzás között.

Az Eagle köd ezer új csillagot tartalmaz, egy ragyogó központi csillagfürtöt és különféle párologtató gáznemű gömböket, amelyek aktív csillagképződést és saját ragyogó fiatal csillagokat tartalmaznak. (NASA / ESA & HUBBLE; WIKISKY ESZKÖZ)

Az idő múlásával világossá válik, hogy kik lesznek a legnagyobb nyertesek: a legtömegebb csillagok tíz vagy akár százszor tömegesek is lehetnek, mint a Napunk, és több ezer-milliószor sugárzást bocsáthatnak ki, mint a mi csillagunk. Ezek azok a behemótok, amelyek elpusztítják az aktív csillagképző régiókat, ha elpárologtatják a gázt.

De a gravitáció kitartó versenytárs. A gázt sokféle régióba szállítja. Noha egy nagy, csillagképző köd tíz vagy akár több száz nagy tömegű csillagot képezhet, százszor annyi kis tömegű csillagot fog képezni. Miközben a legfényesebb, legmelegebb, kék színű csillagok már korán megkapják a figyelmet, a kozmikus skálán pusztán a vaku villog. Néhány millió év alatt mind eltűnnek.

Egy szörnyű csillag, a Herschel 36, olyan fényesen ragyog, mint 200 000 Nap, a Lagúna ködének szívében. Míg a látható fény (L) feltárja a gáz és a por jelenlétét különböző hőmérsékleteken, és különböző elemekből áll, az infravörös kép jobb oldalán bemutatja a csillagok hihetetlen sokaságát, amelyek a spektrum látható részén a homályosság mögött vannak elrejtve. Ezeket a köd belsejében lévő csillagokat Hubble nem tudja teljes mértékben feloldni a hozzáférhető hullámhosszon, ám James Webb odaér. A hatalmas Herschel 36 csillag valószínűleg meghal, mielőtt a belső csillagok még befejeződnének. (NASA, ESA és STSCI)

Azt mondják, hogy a kétszer fényesebb égő láng csak a fele hosszabb, de a csillagok esetében ennél is rosszabb. Egy olyan csillag, amely kétszer olyan hatalmas, mint egy másik, körülbelül nyolcszor olyan gyorsan ég ki az üzemanyaggal. Összehasonlítva egy olyan csillaggal, mint a Nap, amely 10–12 milliárd évig tarthat, egy csillag, amely tíz vagy akár százszor is hatalmas, legfeljebb néhány millió évig él.

Miközben a korai Naprendszerünk még mindig bevonja az anyagot, növekszik és azon dolgozik, hogy összeomoljon, és így egy központi csillagot képezzen, amelyet a bolygók keringnek, a körülötte levő legtömegebb csillagok dühösen égnek üzemanyagukon keresztül, szupernóvá válnak, és véget vetnek a csillagoknak. képződés a környező környezetben. Az Világegyetem erőszakos hely, és a csillagképző régiók a legszenvedélyesebb helyek.

A csillagok színek és nagyságok szerinti osztályozási rendszere nagyon hasznos. Az Univerzum helyi régiójának felmérésével megállapíthatjuk, hogy a csillagok mindössze 5% -a nagyobb vagy egyenlő tömegű Napunkkal. Több ezer alkalommal világít, mint a tompítóbb vörös törpe csillag, de a legtömegebb O-csillagok milliószor olyan fényerősek, mint a mi Napunk. (A WIKIMEDIA COMMONS KIEFF / LUCASVB / SIEGEL E.)

De a Naprendszerünk sem éppen a legkedvezőtlenebb helyzetben van. Az anyag központi csomópontja, amely a Napunkba növekszik, nagyobb, korábban kezdődött, és gyorsabban nőtt, mint a jelen lévő csomók túlnyomó többsége. Ha ma megnéznénk a Napunkat, és összehasonlítanánk az összes többi csillaggal az univerzumban, itt egy meglepő tény áll róla: ez a csillagok tömege több, mint 95% -a odakint.

Valójában az összes csillag 75–80% -a vörös törpe (M-osztályú) csillag: a legkisebb tömegű, legmenőbb és legkisebb osztályú csillag. A többi csillag közül több mint a felük a következő osztályba tartozik: a K-osztály, amely még mindig kisebb, kevésbé masszív és hidegebb, mint a mi Napunk. Az anyagmennyiség, amely összegyűlt, hogy hozzánk vezessen, tömeg szempontjából meghaladta az átlagot, és egy nagyon fontos szempont szerint jellemző: egyedül vagyunk.

A csillagképző régiók, mint például az Orion-köd belsejében, a látható fényben (L) és az infravörös fényben (R), tipikusak azokban a csillagrendszerekben, amelyekbe beletartoznak az olyan csillagok, mint a miénk, valamint a bináris, a trináris és még nagyobb többcsillagos rendszerek készítsen. (NASA; KL LUHMAN (HARVARD-SMITHSONIAN ASTROPHYSICS, CAMBRIDGE, MASS); ÉS G. SCHNEIDER, YOUNG E., RIEKE A., COTERA, H. CHEN, M. RIEKE, R. THOMPSON (FÉNYKÖVETÉS , ARIZONA EGYETEM, TUCSON, ARIZ.); NASA, CR O'DELL ÉS SK WONG (RIZS EGYETEM))

A Tejút méretű galaxisokban található nagy csillagképző régiók többségében új csillagok ezrei születnek. Ezek közül sokan összekapcsolódnak a többcsillagos rendszerekben, míg összesen körülbelül a felük egyetlen csillag lesz egy másik csillag társ nélkül. Ezt viszonylag nemrég megtanultuk, amikor a közeli csillagokat a Földre néztük, a RECONS néven ismert együttműködésnek köszönhetően.

A Közeli Csillagok Kutatási Konzorciuma (RECONS) megvizsgálta az összes csillagot, amelyet 25 parcellán belül (körülbelül 81 fényév alatt) találtak meg, és összesen 2959 csillagot fedez fel. Ezek közül 1533 egycsillagos rendszerek voltak, a fennmaradó 1426 pedig bináris, trináris vagy még bonyolultabb rendszerekbe volt kötve.

Miért a Napunk egycsillagos rendszer, nem pedig többcsillagos rendszer? Tiszta esély.

Ez az ábra egy nap-tömegű csillag evolúcióját mutatja a H-R diagramon a fő-szekvencia előtti fázistól a fúzió végéig. Minden tömeg minden csillaga eltérő görbét fog követni, de több millió évbe telik, amíg a Napunkgá váló gázfelhő leülepedik és megkezdi a fúziót. (A WIKIMEDIA KÖZÖS FELHASZNÁLÓ SZCZUREQ)

Az évek jelölésével a gázfelhő töredéke, amely Naprendszerünkké alakult, az anyagot nagyrészt egy központi csomóra halmozta fel. A molekulák hőt sugároznak, lehetővé téve ennek a felhőnek a Napunkba növekedését, míg a gravitációs összeomlás egyszerre okozza a hőmérséklet emelkedését és emelkedését a központban. Egy bizonyos ponton eléri a kritikus küszöböt: 4 millió K hőmérsékletet, amelyen az a pont, ahol az egyes protonok a magfúzió folyamata során nehezebb elemekké válhatnak.

Ebben a pillanatban egy csillagot hivatalosan élőnek tekintnek. Legjobb tudomásunk szerint ez a pillanat 4,56 milliárd évvel ezelőtt történt, amikor az Univerzum jelenlegi kora körülbelül 2/3-a volt. Abban a pillanatban először létrejött a Naprendszerünk.

30 protoplanetáris korong vagy támaszpont, a Hubble által az Orion ködben leképezett kép szerint. A Hubble ragyogó erőforrás ezen lemezes aláírások azonosításához az optikában, de kevés energiát képes felmérni ezen lemezek belső tulajdonságait, még az űrben való elhelyezkedésükből is. Ezek közül a fiatal csillagok közül sokan nemrég hagyták el a proto-csillag fázist. (NASA / ESA ÉS RICCI L. (ESO))

Az elmúlt években végre megfigyelhetjük a naprendszereket a kialakulás nagyon korai szakaszaiban, találva a központi csillagokat és a gáz, por által árnyékolt elsőcsillagokat és protoplanetáris korongokat, amelyekben hiányosságok vannak. Ezek azok a magok, amelyek óriási és sziklás bolygókká válnak, és teljes bekapcsolt Naprendszerhez vezetnek, mint a miénk. Bár a csillagok többsége, amelyek képesek - köztük, valószínűleg a miénk is -, több ezer közt képződnek masszív csillagfürtökben, van néhány olyan távolság, amelyek relatív elszigeteltségben alakulnak ki.

20 új protoplanetáris lemez, ahogyan azt a Lemez alstruktúrák a Magas szögű felbontású projekt (DSHARP) együttműködésével készítették, bemutatva, hogy néznek ki az újonnan kialakuló bolygórendszerek. (S. M. ANDREWS ÉS AL. ÉS A DSHARP EGYÜTTMŰKÖDÉS, ARXIV: 1812.04040)

Bár az Univerzum története később elválaszthat minket csillag- és bolygó testvéreinktől a ködtől, amelyet több milliárd évvel ezelőtt alakultak ki, szétszórva őket a galaxisban, megosztott történelemünk megmarad. Ha találunk egy csillagot, amelynek életkora nagyjából megegyezik a nehéz elemek mennyiségével, mint a Napunk, nem csoda, hogy vajon ez a rég elveszett testvéreink? A galaxis valószínűleg tele van velük.

További tudnivalók arról, hogy milyen volt az Univerzum, amikor:

  • Milyen volt, amikor az univerzum felfújódott?
  • Milyen volt, amikor először kezdődött a Nagyrobbanás?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum volt a legforróbb?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum először több anyagot hozott létre, mint az antianyag?
  • Milyen volt, amikor a Higgs tömeget adott az Univerzumnak?
  • Milyen volt, amikor először protonokat és neutronokat készítettünk?
  • Milyen volt, amikor elveszítettük az utolsó antianyagunkat?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum elkészítette első elemeit?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum először atomokat készített?
  • Milyen volt, amikor az univerzumban nem voltak csillagok?
  • Milyen volt, amikor az első csillagok világossá váltak?
  • Milyen volt, amikor meghalt az első csillag?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum elkészítette a csillagok második generációját?
  • Milyen volt, amikor az Univerzum készítette az első galaxisokat?
  • Milyen volt, amikor a csillagfény először áttörött a Világegyetem semleges atomjain?
  • Milyen volt, amikor az első szupermasszív fekete lyukak kialakultak?
  • Milyen volt az, amikor az élet a világegyetemben először lehetővé vált?
  • Milyen volt, amikor a galaxisok alkották a legtöbb csillagot?
  • Milyen volt, amikor az első lakható bolygók kialakultak?
  • Milyen volt, amikor a kozmikus háló kialakult?
  • Milyen volt, amikor a Tejút alakult ki?
  • Milyen volt, amikor a sötét energia először vette át az Univerzumot?

A Starts With A Bang mostantól a Forbes-en működik, és a Mediumon közzéteszik, a Patreon támogatóinknak köszönhetően. Ethan két könyvet írt, a Beyond The Galaxy és a Treknology: A Star Trek tudománya a Tricorders-től a Warp Drive-ig.