Csillag

A csillag a csillagászat szaknyelvében olyan égitest, amely nukleáris energiát termel, így saját fénnyel rendelkezik, szemben a bolygókkal, amelyek központi csillaguk fényét verik vissza, és elenyésző saját fénnyel rendelkeznek (pl. sarki fény). A népnyelv régebben valamennyi égitest szinonímájaként használta a csillag szót (Esthajnalcsillag = Vénusz), a szócikk a továbbiakban a sillagászati értelemben vett jelentéséről szól. A csillagokat villodzó, sziporkázó fénypontokként látjuk szabad szemmel. A nagy távolság miatt tűnnek pontszerűnek, még a legnagyobb földi távcsövekben is. A csillagok fényének ezt a szabálytalan pislákolását - a szcintilláció jelenségét - a földi légkör áramlásai hozzák létre. (Gyakran, első ránézésre egyáltalán nem könnyű megállapítani, hogy az égen bolygót látunk-e vagy csillagot. Az amatőrcsillagászok egy jó módszere ennek megállapítására az, hogy ha egy csillag nem szcintillál, akkor feltehetően nem is csillag, hanem bolygó.) A legközelebbi csillag a Nap, a következő legközelebbi a Proxima Centauri, amely 4,2 fényévre található, tehát a fény 4,2 év alatt ér ide onnan. Ha az egyik leggyorsabb vonattal, a francia TGV-vel utazhatnánk annak 574,8 km/h nagyságú rekordsebességével, akkor majdnem 8 millió évig tartana az odaút. Ez a távolság tipikus a galaxisunkban. Ennél sűrűbben helyezkednek el a galaxis és a gömbhalmazok középpontjában, és sokkal távolabb a galaktikus halóban, a galaxist körülvevő gömb alakú térrészben. A csillagok mérete a kicsiny, nagyváros méretű neutroncsillagoktól (melyek tulajdonképpen már halott csillagok) az olyan szuperóriásokig terjed, mint a Sarkcsillag (Polaris), valamint az Orion csillagkép Betelgeuse nevű csillaga, melyek átmérője a Napénak nagyjából ezerszerese. Ezek sűrűsége viszont sokkal kisebb, mint a Napé. A csillagok állapothatározói: A csillagok fizikai tulajdonságait az ún. állapothatározókkal jellemezhetjük. A legfontosabb állapothatározók a következők: fényesség, felületi hőmérséklet, színkép, sugár, forgási periódus, kémiai összetétel, mágneses tér, tömeg. Ezen kívül szokás még a felületi gravitációs gyorsulást is az állapothatározók közé sorolni, ezek azonban a csillag tömege és sugara ismeretében könnyen kiszámíthatóakFényesség. A csillagok látszólagos fényességének mértékegysége a magnitúdó. Minél fényesebb egy adott csillag, annál kisebb a magnitúdó értéke. A magnitúdó logaritmikus mértékegység: ha két csillag látszólagos fényessége között 1 magnitúdó különbség van, akkor az egyik csillag 2,512-szer fényesebb a másiknál. A Nap látszólagos fényessége -26,86 magnitúdó. A Jupiter -4 magnitúdós fényességet érhet el. A legfényesebb csillag, a Szíriusz -1,5 magnitúdós. A leghalványabb, szabad szemmel tiszta időben még látható csillagok 6 magnitúdósak. Kézi távcsővel 10 magnitúdós objektumok is láthatók lehetnek. A legnagyobb földi távcsövekkel 25 magnitúdós, a Hubble-űrtávcsővel 30 magnitúdós csillagok is észlelhetők. A látszólagos fényesség nem utal a csillagok valódi fényességére. Bizonyos csillagok látszólagos fényessége csak azért kisebb, mert sokkal távolabb vannak a Földtől. Ezért a csillagok valódi fényességét az abszolút fényesség adja meg, amely a csillag 10 parszek távolságból megfigyelhető látszólagos fényessége. Luminozitás. A csillagok luminozitásán a másodpercenként kibocsátott sugárzás mennyiségét értjük. A csillagok energiáját a magban végbemenő termonukleáris reakciók hozzák létre. A luminozitás a csillag korától is függ. Az energia elektromágneses sugárzás formájában szabadul fel, a röntgen sugaraktól a rádióhullámokig. Az ultraibolya sugárzást a földi légkör felfogja, amely nehezíti a luminozitás mérését a felszínről. Ezért ezeket közvetlenül a világűrből mérik, műholdak segítségével. Egyes csillagok luminozitása a Nap luminozitásának 500 - 500 000-szerese is lehet. Színképtípus. A színképet spektroszkóppal lehet meghatározni. Ez felbontja a beérkező fényt egy színképi sávra, amelyen sötét, ún. Fraunhofer-vonalak jelennek meg. Ezeket az csillag atmoszférájában található alkotóelemek hozzák létre. Pl. a hidrogén sötét vörös vonalként jelenik meg. Egy csillag színképének vizsgálata minőségi (kvalitatív) elemzésen kívül mennyiségi (kvantitatív) elemzést is lehetővé tesz. Vagyis a légköri elemek által létrehozott színképvonalak alakja és elhelyezkedése a gáz hőmérsékletétől és nyomásától is függ. (Lásd még: Csillagászati zínképelemzés) A csillagokat színképük szerint csoportosíthatjuk, elsősorban a hőmérsékletük és az anyagösszetételük alapján. Az egyes csoportokat a következő betűkkel jelöljük: O, B, A, F, G, K, M, valamint a barna törpe altípusok jelei R, N és S. Itt az O-típus a legforróbb, az S-típus a leghidegebb csillagokra utal. Ezt a sorrendet segítő mondatokkal mnemonikokkal jegyezhetjük meg. Íme pár változat: "Oly Barátságos A Fénylő Göncölszekér, Keresd Meg." "Orosz Barátom Azt Felelte, Gépek Készítenek Mindent [Rám Ne Számíts]." "Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me [Right Now Sweetheart]." (Annie Jump Cannon, 1863-1941) Minden színképosztálynak 0-9-ig terjedő alosztálya van a felületi hőmérséklet csökkenő sorrendjében, kivétel az O-típus, ahol az osztályozás O5-tel kezdődik. A mi napunk G2 típusú, legtöbb értelemben átlagos csillagnak számít. A csillagokat a Hertzsprung-Russell diagramon [1] szokás ábrázolni, melynek a két tengelyén az abszolút fényesség és a hőmérséklet (szín) található. A legtöbb csillag, a Napunk is, egy sávban helyezkedik el, ez a fősorozat. Ezeknek a csillagoknak az energiatermelésében a proton-proton ciklus dominál, ami során hidrogén alakul át héliummá. Hőmérséklet. A hőmérséklet a csillag magjától a légköréig változik. Pl. a Nap magjában eléri a 15 millió °C-ot, míg a légkör effektív felszíni hőmérséklete csak 5785°K. A csillagászok a légkör effektív hőmérsékletét a színkép és a fekete test (minden sugárzást elnyelő test, amely csak elméletileg létezik) összehasonlításával mérik. Méret. Meg lehet mérni az óriás és szuperóriás csillagok szögátmérőjét egy Michelson-interferométernek nevezett műszerrel. Ez az ívpercekben és ívmásodpercekben mért szögátmérő a távolsággal arányban megadja a csillag lineáris átmérőjét. Az Arcturus, az égbolt negyedik legfényesebb csillaga 23 napátmérővel rendelkezik, vagyis átmérője a Nap átmérőjének 23-szorosa (a Nap átmérője 1.39 x 106). Az Orion csillagképben lévő Betelgeuse átmérője 1000-szer nagyobb a Nap átmérőjénél. Más módszerek is vannak a méretek meghatározására (kisugárzott energia vagy a fedési kettősök fogyatkozásai alapján). Tömeg. A tömeg az egyik legfontosabb állapothatározó. Egy csillag gravitációs ereje főleg a tömegétől függ. A kettőscsillagok esetében a tömeget az egymástól való távolságuk és keringési idejük alapján lehet meghatározni. A pálya a tömegvonzástól függ, a tömegvonzás pedig a tömegtől és a távolságtól. A tömeg-luminozitás összefüggés alapján is meghatározhatjuk egy csillag tömegét. A tömeg és a luminozitás egyenes arányban nő. Minél nagyobb egy csillag tömege, annál gyorsabb ütemben alakítja át az anyagot energiává. Ennek következtében a nagy tömegű csillagok élettartama rövidebb, mint a kisebb tömegűeké. A csillagok - a fősorozaton való tartózkodásuk során - a hélium és hidrogén magjukban végbemenő fúzióból nyerik az energiát. Ez a folyamat a csillag tömegétől függően rövidebb vagy hosszabb. Egy naptömegű csillag élettartama 10 milliárd év, egy három naptömegű csillagé 500 millió év, egy 30 naptömegű csillagé már csak 6 millió év. . Habár a csillagok nagyrészt hidrogént és héliumot tartalmaznak, kémiai összetételül eléggé különbözik. Például nemrég határozták meg, hogy a fiatal csillagok nagyobb arányban tartalmaznak fémeket, mint az idősebbek. Ennek az a magyarázata, hogy a vörös óriások már elégették a bennük lévő hidrogént, bennük a héliumot és a nehezebb elemek fúziója zajlik.