ვარსკვლავებით მოჭედილი ცის ნახვა ყოველთვის გასაოცარია. ის, თუ როგორ იბადებიან, ცხოვრობენ და კვდებიან ცის მანათობელი ბინადრები, კიდევ უფრო გასაოცარი. თქვენი სხეულის ატომების უმრავლესობა ვარსკვლავის სიცოცხლის განმავლობაში, მის გულში წარმოიქმნა, ზოგი კი ვარსკვლავის ბოლო ამოსუნთქვისას, მისი აფეთქებისას. გარდა ჩვენი სხეულის „საშენი მასალისა“, სიცოცხლის წარმოშობა და განვითარებაც მზის სინათლის დამსახურებაა. რა ანათებს ვარსკვლავებს? საიდან მოვიდნენ და რა მოელით მათ მომავალში?
დაბადება
სივრცეში მიმოფანტული წყალბადის, ჰელიუმის და კოსმიური მტვრის ღრუბლები მართლაც გასაოცარი სანახაობაა. სამყაროს პირველ წუთებში წარმოშობილი მატერია გამუდმებით იზიდავს თავის თავს. გრავიტაციული მიზიდულობა უგზო-უკვლოდ მიმოფანტულ მტვერს ღრუბლებად აქცევს. შემდეგ, ღრუბლების ნაწილაკები კიდევ უფრო და უფრო უახლოვდებიან ერთმანეთს. ღრუბლებში საკმარისი რაოდენობის მატერიის თავმოყრისას და მისი გამუდმებული შეკუმშვისას პირველი პროტო-ვარსკვლავი ინთება.
არწივის ნისლეული
რას წარმოადგენს პროტო-ვარსკვლავი?
მტვრის ღრუბლის კოლაფსისას, მისი სიმკვრივე და ტემპერატურა იზრდება. ატომებსა და მოლეკულებს შორის შეჯახებები ხშირდება, შესაბამისად, შეკუმშული ღრუბლის წნევაც მატულობს. რაღაც მომენტში, წნევა საკმარისია იმისთვის, რომ გრავიტაციულ კოლაფსს წინააღმდეგობა გაუწიოს, რის შედეგადაც ღრუბელში წონასწორობა მყარდება: გრავიტაცია ცდილობს ღრუბელი შეკუმშოს, დაგროვილი წნევა კი მას ამის საშუალებას არ აძლევს. კოსმიური მტვრის ღრუბლის ამ მდგომარეობას პროტო-ვარსკვლავს, ანუ ვარსკვლავის წინამორბედს ვუწოდებთ. პროტო-ვარსკვლავების ტემპერატურა რამდენიმე ასეული გრადუსია და ინფრაწითლად ანათებენ.
ვარსკვლავში არსებული წნევის და გრავიტაციული მიზიდულობის დაპირისპირება
პროტო-ვარსკვლავებში მიმდინარე პროცესები, სინათლის გამოყოფა და მეტი მატერიის დაგროვება, მის ნელ, მაგრამ გამუდმებულ შეკუმშვას იწვევს. მატერიის მატებასთან ერთად მისი გულის ტემპერატურაც იზრდება. როდესაც ტემპერატურა 10 მილიონ გრადუსს მიუახლოვდება, მის გულში ბირთვული რეაქცია იწყება, რომელიც წყალბადს ჰელიუმად გარდაქმნის და, ამასთან ერთად, სინათლეს გამოყოფს. მისი გულის ტემპერატურა და წნევა კიდევ უფრო მატულობენ. როდესაც გახურებული მატერიის წნევა და გრავიტაციული მიზიდულობა გაწონასწორდება, სისტემა სტაბილურდება. სისტემის ეს სტაბილური ფაზა ვარსკვლავია.
გრავიტაციის და წნევის გამუდმებული დაპირისპირება ყველა სახეობის ვარსკვლავში მიმდინარეობს. სხვადასხვა ტიპის ვარსკვლავებში განსხვავება მხოლოდ და მხოლოდ წნევის გამომწვევი მიზეზია. ამ ყველაფერზე უფრო დაწვრილებით ქვევით გიამბობთ.
ახალგაზრდობა
ახალჩამოყალიბებულ ვარსკვლავებს დიდი ოდენობით საწვავი, წყალბადი გააჩნიათ. საწყის ეტაპზე ვარსკვლავები უმეტესად წყალბადების შეერთებისას გამოყოფენ სინათლეს. მათი ტემპერატურა და ნათება მათ მასაზეა დამოკიდებული. რაც უფრო დიდი ზომისაა ახალგაზრდა ვარსკვლავი, მით უფრო მეტ ენერგიას გამოყოფს და შესაბამისად, მისი ახალგაზრდობა უფრო ხანმოკლეა, ვიდრე მცირე ზომის ვარსკვლავისა.
შუახანი
ვარსკვლავების საწყის ქიმიურ შედგენილობაში 75% წყალბადი, 25% ჰელიუმი და ცოტა რაოდენობით სხვა, უფრო მძიმე ელემენტებია. წყალბადის წვასთან ერთად ჰელიუმის რაოდენობა მატულობს. როდესაც ვარსკვლავის გულში წყალბადი ამოიწურება, ვარსკვლავი საწვავის გარეშე რჩება და მის გულში ბირთვული რეაქციით გამოწვეული წნევა კლებულობს. ამ დროს ვარსკვლავის გული კიდევ უფრო იკუმშება, ეს თავისთავად მის ტემპერატურას ზრდის. ტემპერატურის ზრდა კი ვარსკვლავის გარე ფენებში შემორჩენილი წყალბადის ბირთვულ წვას და გარე ფენებში წნევის ზრდას იწვევს, გარე ფენების წნევის ზრდა კი, თავის მხრივ, ვარსკვლავის გაფართოებას.
სიბერე
როდესაც ვარსკვლავი შუახანის ორომტრიალს გადააგორებს და ზომაში გაფართოვდება, მას წითელ გიგანტად მოვიხსენიებთ. ჩვენი ვარსკვლავი - მზეც ამ გზას დაადგება და რამდენიმე მილიარდ წელიწადში წითელ გიგანტად მოგვევლინება.
მზე ახლა და 5-6 მილიარდი წლის შემდეგ
ვარსკვლავის გიგანტურობისკენ სვლის პროცესში, ჰელიუმი, რომელიც გარე ფენებში წყალბადის წვის შედეგად წარმოიქმნება, ვარსკვლავის გულს ემატება. ვარსკვლავის გული შეკუმშვას განაგრძობს და უფრო და უფრო ხურდება. როდესაც მისი ტემპერატურა 100 მილიონ გრადუსს აღწევს, იგი ჰელიუმის წვას იწყებს. ამ ბირთვული რეაქციისას ჰელიუმის სამი ატომი ერთდება და ნახშირბადად იქცევა.
სამყაროში სიცოცხლის საბაზისო ელემენტის, ნახშირბადის საწარმოები სწორედ ასეთი ვარსკვლავებია. თქვენს ორგანიზმში არსებული ყველა ნახშირბადის ატომი 100 მილიარდ გრადუსზე გავარვარებული ვარსკვლავის გულში დაიბადა.
მზე წითელ გიგანტად
5-6 მილიარდ წელში მზის დიამეტრი დახლოებით 100-ჯერ გაიზრდება. მისი გარსი მზის სისტემის პირველ ორ პლანეტას, მერკურსა და ვენერას გადაყლაპავს. დედამიწაზე ზედაპირის ტემპერატურა 1500 გრადუსამდე აიწევს, აორთქლდებიან ოკეანეები, მოგვწყდება ატმოსფერო. დედამიწაზე სიცოცხლე შეუძლებელი გახდება. სამაგიეროდ, მზის სისტემის უფრო შორეულ ობიექტებზე, იუპიტერის და სატურნის მთვარეებზე სიცოცხლისთვის შესაფერისი პირობები შეიქმნება. ვინ იცის, იქნებ იმ დროს იქ ვიყოთ...
სიკვდილი
წითელი გიგანტის სიკვდილი ისეთივე შთამბეჭდავია, როგორიც მისი სიცოცხლე. გამუდმებული წვისას ვარსკვლავის გული უფრო და უფრო იკუმშება, შესაბამისად, მისი ტემპერატურაც უფრო და უფრო მატულობს. ტემპერატურის მატება ბირთვულ რეაქციას აახლებს და ამჯერად ვარსკვლავის გარე შრეებში ჰელიუმის წვა იწყება. ეს ვარსკვლავის გაფართოებას იწვევს. შემდეგ, ენერგიის გამოლევასთან ერთად, ვარსკვლავის გული კიდევ უფრო იკუმშება, გარე შრეები ფართოვდება, გული იკუმშება, შრეები ფართოვდება… რაღაც მომენტში ეს „გულისცემაც“ წყდება. ვარსკვლავის გარე შრეები ვარსკვლავის გულს სწყდება.
ვარსკვლავური ევოლუცია
სიცოცხლე სიკვდილის შემდეგ
წითელ გიგანტს მოწყვეტილი შრეებიდან პლანეტური ნისლეული წარმოიქმება. ამგვარი სახელი მეთვრამეტე საუკუნის ასტრონომის, ჰერშელის შეცდომამ განაპირობა, რომელსაც ვარსკვლავს მოწყვეტილი გარე შრეები პლანეტის ნაწილი ეგონა. სახელის მიუხედავად, პლანეტური ნისლეულები საოცრად ლამაზი ობიექტებია.
პლანეტური ნისლეული (Cat’s Eye Nebula)
პლანეტური ნისლეულის ცენტრში შემორჩენილი ვარსკვლავი თეთრ ჯუჯად განაგრძობს არსებობას. რადგან თეთრ ჯუჯაში ბირთვული საწვავი აღარაა შემორჩენილი, ის ბირთვული რეაქციიდან საკმარის წნევას ვერ გამოყოფს, რომ გრავიტაციას გაუმკლავდეს და თავი შეიმაგროს. მიუხედავად ამისა, გრავიტაცია მასში არსებული ელექტრონების ერთად თავმოყრას ვერ ახერხებს, და სწორედ ელექტრონებისგან გამოწვეული გარეთ მიმართული წნევა უშლის მის შეკუმშვას ხელს. თეთრი ჯუჯები ასე წყნარად ატარებენ თავიანთ დარჩენილ პოსტვარსკვლავურ არსებობას ძალიან, ძალიან დიდხანს, სანამ, თითქმის უსასრულობის (დაახლოებით 10 ხარისხად 20 წლის) შემდეგ, ბოლომდე გაცივდებიან, ჩაქრებიან და შავ ჯუჯებად იქცევიან.
სუპერგიგანტური ვარსკვლავების ბედი
მზეზე ბევრად უფრო მასიური ვარსკვლავების სიკვდილი კიდევ უფრო გრანდიოზულია. მათ ბირთვებში ტემპერატურა 3 მილიარდ გრადუსამდე აღწევს, რაც სილიკონის ატომების ბირთვული წვისთვისაა საკმარისი. სილიკონების შეერთებით რკინა წარმოიქმნება. წითელი სუპერგიგანტების გული უმეტესად რკინაა. ამის შემდეგ, საწვავის სიმცირის გამო, მეტი ენერგიის წარმოება რთულდება.
წნევის ნაკლებობა ზევარსკვლავის მასას ვერ უძლებს და მისი ბირთვი შეკუმშვას იწყებს. უზარმაზარი მასის გამო, ელექტრონული წნევაც ვერ აკავებს გრავიტაციულ კოლაფსს. გულის კოლაფსის დაწყებიდან რამდენიმე წამში ტემპერატურა იმდენად იმატებს, რომ ატომური ბირთვები იშლებიან, ელექტრონები და პროტონები ერთდებიან და ნეიტრონებად იქცევიან. რამდენიმე წამში ვარსკვლავის გულში, რომლის დიამეტრი სულ რაღაც 20 კილომეტრია, მხოლოდ ნეიტრონები შემორჩებიან. ამჯერად ნეიტრონის ვარსკვლავის გრავიტაციას ნეიტრონების წნევა ებრძვის და აკავებს. როგორც ელექტრონებს, ნეიტრონებსაც არ უყვართ ზედმეტი სიმჭიდროვე.
ვარსკვლავის გულის შეკუმშვისას გარე შრეებიც იძვრიან გულისკენ, უზარმაზარი სიჩქარით ასკდებიან გამყარებულ გულს, შეჯახების შემდეგ უცბადვე აისხლიტებიან და ზეახალი წარმოიქმნება. ზეახალი უზარმაზარი ვარსკვლავის აფეთქებაა. ამ დროს იმდენად დიდი ენერგია გამოიყოფა, რომ რკინაზე მძიმე ელემენტების წარმოქმნა იწყება. ნიკელი, სპილენძი, ვერცხლი, ოქრო ზეახალის დროს წარმოქმნილი ელემენტებია. ზეახალის ნათება იმდენად დიდია, რომ ხშირად მთელი გალაქტიკის ნათებას აჭარბებს და რამდენიმე დღეს გრძელდება.
ზეახალის დროს წარმოქმნილი ნისლეული (Crab Nebula)
ყველაზე დიდების სიკვდილი
რა ხდება, თუ ვარსკვლავი საკმარისად მასიურია და მისი ბირთვი ვერც ნეიტრონების წნევით ახერხებს გრავიტაციულ კოლაფსს? ამ დროს მისი შეკუმშვა გრძელდება იქამდე, სანამ შავი ხვრელი წარმოიქმნება. ობიექტი იმდენად მკვრივია, რომ მისგან ვერანაირი სინათლე ვერ აღწევს. დედამიწის მასის შავი ხვრელის დიამეტრი რამდენიმე სანტიმეტრი იქნებოდა. შავი ხვრელის შიგნეულობაზე დაზუსტებით არაფერი ვიცით, შეიძლება შიგნეულობა არც კი გააჩნდეს, მაგრამ შავ ხვრელებზე მოსაყოლი იმდენია, რომ სჯობს, ეს საქმე სხვა დროისთვის გადავდოთ.
პირველი შავი ხვრელის სურათი (შავი ხვრელი Messier 87 გალაქტიკის ცენტრშია). მოყვითალო-მოწითალო სინათლე შავი ხვრელის ორბიტაზე არსებული გახურებული მატერიაა.
