Stjerner – Fysikleksikon - Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Fysikleksikon > S > Stjerner

07. oktober 2019

Stjerner

Grundbeskrivelse

Stjerner dannes i skyer af støv og gas. I størstedelen af deres liv får de energien til at lyse fra kerneprocesser i stjernens indre. I stjernen bliver brint (hydrogen) omdanner til helium under meget højt tryk og meget høje temperaturer. Denne proces frigiver energi, som gør, at stjernen kan lyse. Vores nærmeste stjerne Solen vil befinde sig omring 10 mia år i denne fase.

Når stjernen på et tidspunkt løber tør for brint begynder dens kerne at trække sig sammen. Hvis stjernen er let (som Solen) vil kernen trække sig sammen til et meget kompakt objekt, der kaldes en hvid dværg, mens resten af stoffet i stjernen bliver blæst væk. En hvid dværg kan ikke selv lave energi, men lyser fordi den stadig er varm. Når tungere stjerner dør, vil kernen trække sig sammen til noget endnu tungere, enten til en neutronstjerne eller til et sort hul, og resten af stjernens masse vil blive blæst væk i det, der kaldes en supernova eksplosion.

Uddybende beskrivelse

Stjerner er samlet i galakser som vores egen galakse Mælkevejen, der består af ca 300 mia. stjerner. Solen er vores nærmeste stjerne.

En stjerne er defineret som en gaskugle, der er gravitationelt bundet, dvs. holdt sammen af tyngdekraften, og som har en indre energikilde, som får den til at udsende stråling. I en stjerne er den indadrettede tyngdekraft og den udadrettede kraft fra gassen og energikilden i ligevægt.

Stjerner dannes i skyer af støv og gas. Denne proces er beskrevet nærmere i afsnittet om stjernedannelse. For at få kerneprocesserne i gang kræves høje temperaturer, som opnås under stjernedannelsen ved at stjernen trækker sig sammen. De objekter, der ikke kan trække sig nok sammen, fordi de ikke er store nok, bliver aldrig til stjerner og kaldes brune dværge. Brune dværge har en masse under 3/4 af Solens.

Når kerneprocesserne er sat i gang, opnås ligevægt mellem tyngdekraften og den udadrettede kraft skabt af den indre energikilde. I kerneprocesserne omdannes brint til helium, hvilket frigør energi. Energi transporteres fra stjernens kerne og ud til overfladen, hvor den udsendes som elektromagnetisk stråling. Ligevægten findes gennem størstedelen af stjernens liv, og denne fase kaldes hovedserien.

Hertzsprung-Russell diagram, der viser sammenhængen mellem stjerners lysstyrke og temperatur. Alder nul hovedserien (Zero Age Main Sequence) viser positionerne for nydannede stjerner, der lige er begyndt at omdanne hydrogen til helium i kerneområdet. De farvede kurver viser forandringerne i stjernernes temperatur og lysstyrke, efterhånden som deres struktur ændres på grund af grundstofomdannelsen. (Lithopsian, Wikimedia Commons)

Hovedserien ophører, når kerneprocesserne ikke længere kan foregå, fordi stjernen løber tør for brint. Da stjerner hovedsageligt består af brint, når de fødes, sker dette først efter lang tid. Når det sker, bliver den udadrettede kraft, som er skabt af kerneprocesserne mindre. Derfor får tyngdekraften stjernens kerne til at trække sig sammen, og tryk og temperatur stiger.

I tunge stjerner bliver temperaturen høj nok til, at helium kan omdannes til kulstof (carbon) i kerneprocesser. Når helium engang slipper op, vil kernen igen trække sig sammen, og kulstof vil blive omdannet til ilt (oxygen), neon og magnesium. Sådan kan det fortsætte, indtil der er dannet jern. At omdanne jern til et tungere grundstof bruger nemlig mere energi, end det producerer. Når en stjerne ikke længere kan producere energi ved hjælp af kerneprocesser, dør den.

I stjerner med en masse mindre end 8 gange Solens, vil kernen falde sammen til det, der hedder en hvid dværg, mens stoffet, der ligger udenom kernen, vil blive skubbet væk fra stjernen og danne det, der kaldes en planetarisk tåge. Hvide dværge producerer ikke længere energi, men de lyser stadig i en periode, mens de køler af. I stjerner med en masse større end 8 gange Solens, vil kernen trække sig sammen til enten en neutronstjerne, som er meget kompakt og består af neutroner, eller til et sort hul. Det stof, der ligger uden om kernen bliver blæst væk i en kæmpe eksplosion, og det er det, der kaldes en supernova.

Maria Strandet