Stjerner: Hvad er en stjerne? Definition, kernefusion og livscyklus

Den stjerne, der er tættest på Jorden, er Solen. Solens energi understøtter næsten alt liv på Jorden ved at give lys til planter. Planter omdanner lyset til energi i en proces, der kaldes fotosyntese. Solens energi er også skyld i vejret og fugtigheden på Jorden.

Vi kan se andre stjerner på nattehimlen, når solen går ned. Ligesom Solen består de for det meste af brint og en lille smule helium samt andre grundstoffer. Astronomer sammenligner ofte disse andre stjerner med Solen. Deres masse angives f.eks. i solmasser. En lille stjerne kan være 0,2 solmasser, en stor stjerne 4,0 solmasser.

Jorden og de andre planeter bevæger sig rundt om solen (kredser). Solen og alt det, der kredser om solen, kaldes solsystemet. Mange andre stjerner har planeter, der kredser om dem: disse planeter kaldes exoplaneter. Hvis du befandt dig på en exoplanet, ville vores sol ligne en stjerne på himlen, men du ville ikke kunne se Jorden, fordi den ville være for langt væk.

Proxima Centauri er den stjerne, der er tættest på vores sol. Den er 39,9 billioner kilometer væk. Det er 4,2 lysår væk. Det betyder, at lys fra Proxima Centauri er 4,2 år om at nå Jorden.

Astronomer mener, at der er et meget stort antal stjerner i universet. Det observerbare univers indeholder mere end 2 billioner (10¹² ) galakser og samlet set op til 1×10²⁴ stjerner (flere stjerner end alle sandkorn på Jorden). Det vil sige 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 stjerner, hvilket er mange gange flere end de få hundrede milliarder stjerner i Mælkevejen (vores galakse).

De fleste stjerner er meget gamle. Man mener normalt, at de er mellem 1 og 10 milliarder år gamle. De ældste stjerner er 13,7 milliarder år gamle. Det er lige så gammelt som universet. Nogle unge stjerner er kun nogle få millioner år gamle. Unge stjerner er for det meste lysere end gamle stjerner.

Stjernerne er af forskellig størrelse. De mindste stjerner er neutronstjerner, som faktisk er døde stjerner. De er ikke større end en by. En neutronstjerne har en stor mængde masse på et meget lille rum.

Hyperkæmpestjerner er de største stjerner i universet. De har en diameter, der er over 1.500 gange større end Solen. Hvis Solen var en hyperkæmpestjerne, ville den nå så langt ud som Jupiter.

Stjernen Betelgeuse er en rød supergigantstjerne. Selv om disse stjerner er meget store, har de også en lav massefylde.

Nogle stjerner ser lysere ud end andre stjerner. Denne forskel måles i tilsyneladende størrelsesorden. Der er to grunde til, at stjerner har forskellige tilsyneladende størrelser. Hvis en stjerne er meget tæt på os, vil den virke meget lysere. Det er ligesom med et stearinlys. Et stearinlys, der er tæt på os, virker lysere. Den anden grund til, at en stjerne kan virke lysere, er, at den er varmere end en anden koldere stjerne.

Stjerner afgiver lys, men også solvind og neutrinoer. Det er meget små partikler af stof.

Stjerner er lavet af masse, og masse skaber tyngdekraften. Tyngdekraften får planeter til at kredse om stjerner. Det er derfor, at Jorden kredser om solen. To stjerners tyngdekraft kan få dem til at kredse om hinanden. Stjerner, der kredser om hinanden, kaldes binære stjerner. Forskerne tror, at der findes mange binære stjerner. Der findes endda grupper af tre eller flere stjerner, der kredser om hinanden. Proxima Centauri er en lille stjerne, der kredser om andre stjerner.

Stjernerne er ikke jævnt fordelt over hele rummet. De er grupperet i galakser. En galakse indeholder hundredvis af milliarder af stjerner.

Stjerner har været vigtige for mennesker over hele verden gennem hele historien. Stjerner har været en del af religiøs praksis. For længe siden troede man, at stjerner aldrig kunne dø.

Astronomerne inddelte stjernerne i grupper kaldet stjernebilleder. De brugte stjernebillederne til at se planeternes bevægelser og til at gætte Solens position. Solens og stjernernes bevægelse blev brugt til at lave kalendere. Landmændene brugte kalendere til at bestemme, hvornår de skulle plante afgrøder og hvornår de skulle høste dem.

Stjerner skabes i tåger. Det er områder, hvor der er mere gas end i det normale rum. Gassen i en tåge trækkes sammen af tyngdekraften. Orion-næbelen er et eksempel på et sted, hvor gas samles for at danne stjerner.

Stjerner bruger det meste af deres liv på at kombinere (fusionere) brint med brint for at lave energi. Når brint smeltes, dannes der helium, og det giver en masse energi. For at fusionere brint til helium skal det være meget varmt, og trykket skal være meget højt. Fusionen sker i stjernernes centrum, som kaldes "kernen".

De mindste stjerner (røde dværge) smelter deres brint langsomt og lever i 100 milliarder år. Røde dværge lever længere end nogen anden stjernetype. Ved slutningen af deres liv bliver de svagere og svagere. Røde dværge eksploderer ikke.

Når meget tunge stjerner dør, eksploderer de. Denne eksplosion kaldes en supernova. Når en supernova opstår i en tåge, skubber eksplosionen gassen i tågen sammen. Det gør gassen i tågen meget tæt (tyk) . Tyngdekraften og eksploderende stjerner er begge med til at samle gassen til nye stjerner i stjernetåger.

De fleste stjerner opbruger brint i deres kerne. Når de gør det, bliver deres kerne mindre og varmere. Den bliver så varm, at den skubber den ydre del af stjernen væk. Den yderste del udvider sig, og det bliver en rød kæmpestjerne. Astrofysikere mener, at Solen om ca. 5 milliarder år vil være en rød kæmpe. Vores sol vil være så stor, at den vil æde Jorden. Når Solen holder op med at bruge brint til at lave energi, vil den bruge helium i sin meget varme kerne. Den vil være varmere, end da den smeltede brint. Tunge stjerner vil også lave tungere grundstoffer end helium. Efterhånden som en stjerne laver tungere og tungere grundstoffer, laver den mindre og mindre energi. Jern er et tungt grundstof, der dannes i tunge stjerner.

Vores stjerne er en gennemsnitlig stjerne. Gennemsnitlige stjerner skubber deres ydre gasser væk. Den gas, som den skubber væk, danner en sky, der kaldes en planetarisk tåge. Stjernens kerne forbliver tilbage. Den vil være en kugle, der er lige så stor som Jorden, og som kaldes en hvid dværg. Den vil over en meget lang periode forsvinde til en sort dværg.

Senere i store stjerner dannes tungere grundstoffer ved fusion. Til sidst laver stjernen en supernovaeksplosion. De fleste ting sker så langsomt i universet, at vi ikke lægger mærke til det. Men supernovaeksplosioner sker på kun 100 sekunder. Når en supernova eksploderer, er dens lysglimt lige så kraftigt som 100 milliarder stjerner. Den døende stjerne er så lysstærk, at den kan ses om dagen. Supernova betyder "ny stjerne", fordi man tidligere troede, at det var begyndelsen på en ny stjerne. I dag ved vi, at en supernova er en gammel stjernes død. Stjernens gas bliver skubbet væk af eksplosionen. Den danner en kæmpe gassky, der kaldes en planetarisk tåge. Krabbenæbelen er et godt eksempel. Det eneste, der er tilbage, er en neutronstjerne. Hvis stjernen var meget tung, danner stjernen et sort hul. Tyngdekraften i et sort hul er ekstremt stærk. Den er så stærk, at selv lys ikke kan slippe ud af et sort hul.

De tungeste grundstoffer opstår i eksplosionen af en supernova. Efter at have svævet rundt i rummet i milliarder af år samles gas og støv til nye stjerner og nye planeter. En stor del af gassen og støvet i rummet stammer fra supernovaer. Vores sol, Jorden og alle levende væsener er lavet af stjernestøv.

Astronomer har i århundreder vidst, at stjerner har forskellige farver. Når man ser på et elektromagnetisk spektrum, er de ultraviolette bølger de korteste, og de infrarøde er de længste. Det synlige spektrum har bølgelængder mellem disse to yderpunkter.

Moderne instrumenter kan måle en stjernes farve meget præcist. Det gør det muligt for astronomer at bestemme stjernens temperatur, fordi en varmere stjernes stråling fra det sorte legeme har kortere bølgelængder. De varmeste stjerner er blå og violette, derefter hvide, derefter gule, og de koldeste er røde. Når astronomerne kender farven og den absolutte størrelse, kan de placere stjernen på Hertzsprung-Russell-diagrammet og vurdere dens beboelige zone og andre fakta om den.

Vores sol er f.eks. hvid, og Jorden er i den perfekte afstand til liv. Hvis vores sol var en varmere, blå stjerne, skulle Jorden imidlertid være meget længere væk, ellers ville den være for varm til at have vand og opretholde liv.