Stjörnur

Í teiknimyndinni Konungur ljónanna liggja þeir Simbi, Tímon og Púmba í laut og horfa upp í stjörnubjartan himinninn. Púmba dáist að stjörnunum og spyr Tímon hvort hann hafi einhvern tímann velt fyrir sér hvað þessir glitrandi punktar fyrir ofan væru eiginlega.

„Ég velti því ekkert fyrir mér, ég veit það!“ svarar Tímon spekingslega. „Þær eru eldflugur,“ segir hann, „eldflugur sem festust uppi á þessu stóra bláa, svarta þarna.“

„Óóó, er það?“ segir Púmba undrandi. „Ég hélt alltaf að þeir væru logandi gashnettir, óralangt í burtu.“

„Púmba, fyrir þér er allt saman gas,“ segir Tímon.

„Simbi, hvað heldur þú?“ spyr Púmba.

„Æj, ég veit það ekki,“ svarar Simbi eins og hann væri að víkja sér undan spurningunni. Tímon og Púmba vildu þó endilega fá svar. „Nú jæja,“ segir Simbi, „einhver sagði mér einu sinni að mestu konungar fortíðarinnar væru þarna uppi og að þeir vöktu yfir okkur.“

Þetta þótti Tímon og Púmba fyndin útskýring og skellihlógu. „Hvaða auli sagði þér það eiginlega?“ segir Tímon en Simbi varð sorgmæddur á svipinn.

Það er ekki ýkja langt síðan að vísindamenn fundu út að Púmba hafði rétt fyrir sér. Allar stjörnurnar sem við sjáum á næturhimninum eru glóandi gashnettir, eins og sólin okkar.

Stjörnurnar fæðast, lifa og deyja í geimnum okkar. Sumar lifa stutt, í örfáar milljónir ára, á meðan aðrar endast í marga tugi milljarða ára.

Úr hverju eru stjörnurnar?

Í ljósi stjarna eru litlar dökkar línur sem eru fingraför efnanna í stjörunum. Mynd:

Fyrir innan við 100 árum vissi enginn úr hverju stjörnurnar voru. Menn höfðu vísbendingar en margir töldu stjörnurnar úr svipuðum efnum og Jörðin.

En fyrst stjörnurnar eru svo langt í burtu, hvernig er þá hægt að finna út úr hverju þær eru?

Svarið leynist í ljósinu. Með sjónaukum getum við breytt ljósinu frá stjörnunum í litróf (regnboga). Í litrófinu eru litlar línur sem eru nokkurs konar strikamerki eða fingraför þeirra efna sem eru í stjörnunum.

Í Harvardháskóla í Bandaríkjunum í kringum árið 1925 vann ung kona að nafni Cecilia Payne-Gaposchkin. Hún uppgötvaði að í ljósi stjarnanna voru greinileg merki um sömu efni og voru í sólinni: Vetni og helíum, tvö algengustu frumefnin í alheiminum!

Cecilia uppgötvaði að stjörnurnar voru sólir eins og sólin okkar, bara miklu lengra í burtu! Þetta er ein mesta uppgötvun vísindanna.

Hver er stærsta stjarna sem vitað er um?

VY Canis Majoris er miklu stærri en sólin okkar! Mynd: Wikimedia Commons

Stærsta stjarnan sem vitað er um heitir VY Canis Majoris (stjarnan VY í stjörnumerkinu Stórahundi). Hún er svokallaður rauður ofurrisi.

VY Canis Majoris er svo stór að ef hún væri í miðju okkar sólkerfis, næði hún út að braut Satúrnusar! Jörðin væri sem sagt innan í henni!

Til að setja þessa stærð í samhengi skaltu ímynda þér að Jörðin væri á stærð við bláber. Þá væri sólin okkar um það bil 1 metri í þvermál og rúmlega lengd eins fótboltavallar í burtu. VY Canis Majoris væri hins vegar 2 kílómetrar að stærð!

VY Canis Majoris er 500.000 sinnum bjartari en sólin! Þrátt fyrir það sést hún ekki með berum á himninum. Hún er nefnilega hulin ryki en líka mjög langt í burtu, um 5.000 ljósár frá Jörðinni.

Í myndskeiðinu hér undir eru bornar saman stærðir reikistjarnanna í sólkerfinu, sólarinnar og nokkurra stærstu stjarna sem við vitum um.

Hvernig verða stjörnur til?

Stjörnur verða til í stórum og köldum gas- og rykskýjum í Vetrarbrautinni okkar. Skýin eru mestmegnis vetni og helíum en restin eru þyngri frumefni eins og nitur, súrefni, kolefni, járn og gull svo nokkur séu nefnd. Þetta höfum við staðfest á sama hátt og Cecilia Payne-Gaposchkin efnagreindi stjörnurnar.

Þú getur lesið meira um fæðingu stjarna hér.

Hvað eru stjörnurnar langt í burtu?

Á himninum virðast stjörnurnar ekki hreyfast neitt. Við sjáum sömu mynstrin ár eftir ár (nema við bíðum nógu lengi). Stjörnurnar hljóta því að vera óralangt í burtu.

Í gegnum tíðina hafa margir reynt að mæla vegalengdir til stjarna. Þeim sem tókst það fyrstur var þýski stjörnufræðingurinn Friedrich Wilhelm Bessel árið 1838. Þá mældi hann vegalengdina til stjörnunnar 61 Cygni í stjörnumerkinu Svaninum.

En hvernig fór hann að því?

Kíktu út um gluggann. Sérðu ljósataur? Prófaðu að opna og loka sitt hvoru auganu til skiptis. Hvað gerist? Ljósastaurinn virðist færast úr stað, ekki satt?

Það sem þú sérð kallast hliðrun. Ef þú getur mælt hversu mikið ljósastaurinn virðist hafa hliðrast til, þá geturðu reiknað út hversu langt í burtu hann er!

Með því að mæla hve mikið stjörnurnar hliðrast er hægt að reikna út hversu langt í burtu þær eru. Mynd: W. H. Freeman/Stjörnufræðivefurinn

Bessel beitt sömu aðferð til að mæla fjarlægðina til 61 Cygni, nema hann lokaði ekki augunum til skiptis. Þess í stað notaði hann ferðalag Jarðar um sólina!

Bessel mældi staðsetningu stjörnunnar á himninum með 6 mánaða millibili. Vegna ferðalags Jarðar um sólina hliðraðist stjarnan örlítið til á himninum. Hliðrunin gerði Bessel kleift að reikna út að stjarnan, 61 Cygni, væri 720.000 sinnum lengra frá sólinni en Jörðin — 11,4 ljósár í burtu!

Stjörnurnar eru svo langt í burtu að fjarlægðir til þeirra mælast í ljósárum. Eitt ljósár er jafnt þeirri vegalengd sem ljósgeisli ferðast á einu ári — 9.461.000.000.000 km!

61 Cygni er svo langt í burtu að ljósið er 11,4 ár að ferðast þangað.

Hvað eru stjörnur þungar?

Stjarnan R136a1 í Tarantúluþokunni er massamesta stjarna sem vitað er um. Hún inniheldur 265 sinnum meira efni en sólin! Mynd: ESO

Massi stjarna (það hve mikið efni þær innihalda) er mikilvægasti eiginleiki þeirra. Massinn skýrir hvers vegna stjörnur eru misheitar, misbjartar og mislanglífar. 

Massaminnstu stjörnurnar (þær sem innihalda minnst efni) eru aðeins 8% af massa sólar eða 80 sinnum þyngri en Júpíter. Massamestu stjörnurnar (þær sem innihalda mest efni) eru oftast í kringum 150 sinnum massameiri en sólin okkar!

Massamesta stjarna sem vitað er um heitir R136a1. Hana er að finna í miðju risavaxins stjörnumyndunarskýs sem heitir Tarantúluþokan. Þessi unga stjarna er 265 sinnum massameiri en sólin!

Eru til mismunandi gerðir af stjörnum?

Stjörnur eru flokkaðar eftir hitastigi. Heitustu stjörnurnar eru bláar, meðalheitar gular en þær köldustu eru appelsínugular og rauðar. Hér sjást misheitar stjörnur í kúluþyrpingu. Mynd: NASA/ESA

Já, stjörnum er skipt í flokka eftir hitastigi. Flokkarnir eru kallaðir O, B, A, F, G, K, og M. O-stjörnur eru heitastar en M stjörnur kaldastar.

O-stjörnur eru bláar, B-stjörnur bláhvítar, A-stjörnur hvítar, F-stjörnur gulhvítar, G-stjörnur gular, K-stjörnur appelsíngular og M-stjörnur rauðar. Sólin okkar er G-stjarna.

Heitustu, björtustu og stærstu stjörnurnar lifa skemmst en köldustu, daufustu og minnstu stjörnurnar lifa lengst. O-stjörnur, sem eru kallaðar bláir reginrisar, skína í aðeins örfáar milljónir ára á meðan M-stjörnur, sem eru kallaðar rauðir dvergar, skína í marga tugi milljarða ára!

Þegar maður er stjarna er best að vera lítill, kaldur og daufur!

Deyja stjörnur?

Þessi hringþoka varð til þegar stjarna dó. Í miðjunni eru leifar hennar, hvítur dvergur. Sólin okkar deyr á þennan hátt. Mynd: NASA/ESA

Sá dagur rennur upp í lífi allra stjarna að þær hætta að skína. Stjörnurnar deyja þegar eldsneytið þeirra er uppurið. En hvernig þær deyja ræðst af því hve stórar þær eru.

Litlar stjörnur eins og sólin okkar þenjast út og breytast í rauðar risastjörnur. Við ævilok þeyta þær frá sér ystu lögum sínum út í geiminn og mynda hringþoku. Í miðju hringþokunnar situr eftir þéttur og heitur hnöttur sem kallast hvítur dvergur.

Þyngstu og stærstu stjörnurnar, þær sem eru meira en átta sinnum massameiri en sólin, lifa skemmst. Þær skína líka skærast og eyða eldsneyti sínu miklu hraðar en litlar og meðalstórar sólir. En þegar þær deyja, þá deyja þær í mestu hamförum sem þekkjast í alheiminum frá Miklahvelli: Í stórkostlegri sprengingu.

Þú getur fræðst betur um dauða stjarna hér.

SpaceScoop fréttir um stjörnur

• 8. júní 2013 – Hafa stjörnur púls?

• 19. mars 2013 – Stjarnan sem lifði tvöföldu lífi

• 14. nóvember 2012 – Stjörnur á eftirlaunum gerast myndhöggvarar

• 6. september 2012 – Leyndardómsfull stjarna
  

Höfundur: Sævar Helgi Bragason