20.5: Mzunguko wa Maisha ya Nyenzo za Cosmic

Malengo ya kujifunza

• Eleza jinsi mambo interstellar inapita ndani na nje ya Galaxy yetu na inabadilika kutoka awamu moja hadi nyingine, na kuelewa jinsi malezi ya nyota na mageuzi huathiri mali ya kati ya interstellar
• Eleza jinsi vipengele nzito na nafaka za vumbi vilivyopatikana katika nafasi ya kati ya nyota zilivyopata pale na kuelezea jinsi nafaka za vumbi zinavyosaidia kuzalisha molekuli ambazo hatimaye hupata njia yao katika mifumo ya

Mzunguko wa Gesi ya Interstellar

Jambo muhimu zaidi kuelewa kuhusu kati ya interstellar ni kwamba sio static. Gesi ya Interstellar inazunguka kupitia Galaxy, na kama inavyofanya hivyo, inaweza kuwa zaidi au chini mnene, moto na baridi, na kubadilisha hali yake ya ionization. Sehemu fulani ya gesi inaweza kuwa hidrojeni ya neutral wakati fulani, halafu hujikuta karibu na nyota ndogo, yenye moto na kuwa sehemu ya mkoa wa H II. Nyota inaweza kisha kulipuka kama supanova, inapokanzwa gesi iliyo karibu hadi joto la mamilioni ya digrii. Zaidi ya mamilioni ya miaka, gesi inaweza baridi nyuma chini na kuwa neutral tena, kabla ya kukusanya katika eneo zenye kwamba mvuto hukusanya katika wingu kubwa Masi (Kielelezo\(\PageIndex{1}\))

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Kikubwa Usambazaji wa Interstellar Matter. Picha hii inatokana na simulation ya kompyuta ya katikati ya milky Way Galaxy ya interstellar kwa ujumla. Wengi wa gesi, inayoonekana katika rangi ya kijani, ni hidrojeni ya neutral. Katika mikoa yenye densest katika silaha za ond, iliyoonyeshwa kwa njano, gesi hukusanywa kwenye mawingu makubwa ya Masi. Mashimo ya chini ya wiani katika silaha za ond, zilizoonyeshwa kwa bluu, ni matokeo ya milipuko ya supanova.

Wakati wowote katika Milky Way, wengi wa gesi ya interstellar kwa wingi na kiasi ni katika mfumo wa hidrojeni ya atomiki. Mawingu ya molekuli yenye denser yanachukua sehemu ndogo ya kiasi cha nafasi ya kati ya nyota lakini huongeza takribani asilimia 30 kwa jumla ya gesi kati ya nyota. Kinyume chake, gesi ya moto inayozalishwa na milipuko ya supanova inachangia molekuli kidogo lakini inachukua sehemu kubwa ya kiasi cha nafasi ya interstellar. Mikoa ya H II, ingawa inaonekana ya kuvutia, hufanya sehemu ndogo tu ya wingi au kiasi cha vifaa vya interstellar.

Hata hivyo, kati ya interstellar sio mfumo uliofungwa. Gesi kutoka nafasi ya intergalactic daima huanguka kwenye Milky Way kutokana na mvuto wake, na kuongeza gesi mpya kwa katikati ya interstellar. Kinyume chake, katika mawingu makubwa ya masi ambako gesi inakusanyika pamoja kutokana na mvuto, gesi inaweza kuanguka kuunda nyota mpya, kama ilivyojadiliwa katika The Birth of Stars and Discovery of Sayari nje ya Mfumo wa Jua. Utaratibu huu hufunga jambo la interstellar ndani ya nyota. Wakati nyota zinapokua, zinabadilika, na hatimaye zinakufa, nyota kubwa hupoteza sehemu kubwa ya masi yake, na nyota za chini hupoteza kidogo sana. Kwa wastani, takribani theluthi moja ya jambo lililoingizwa katika nyota linarudi kwenye nafasi ya interstellar. Milipuko ya Supernova ina nishati nyingi ambazo zinaweza kuendesha molekuli ya interstellar nje ya Galaxy na kurudi kwenye nafasi ya intergalactic. Hivyo, jumla ya wingi wa kati kati ya stellar ni kuweka ushindani kati ya faida ya wingi kutoka nafasi intergalactic, uongofu wa molekuli interstellar katika nyota, na kupoteza molekuli interstellar nyuma katika nafasi intergalactic kutokana na supernovae. Mchakato huu wote unajulikana kama mzunguko wa baryon -baryon unatokana na neno la Kigiriki kwa “nzito,” na mzunguko una jina hili kwa sababu ni mchakato wa kurudia ambao vipengele nzito zaidi vya ulimu—atomi-hupitia.

Mzunguko wa Vumbi na Mambo Nzito

Wakati kiasi kikubwa cha kati ya kati ya stellar ni nyenzo zilizowekwa wakati wa miaka bilioni chache zilizopita kutoka nafasi ya intergalactic, hii si kweli kwa mambo nzito kuliko hidrojeni na heliamu, au ya vumbi. Badala yake, vipengele hivi vya kati ya interstellar vilifanywa ndani ya nyota katika Milky Way, ambayo iliwarejesha katikati ya interstellar mwishoni mwa maisha yao. Tutazungumzia zaidi juu ya mchakato huu katika sura za baadaye, lakini kwa sasa tu kuzingatia kile tulichojifunza katika The Sun: Nuclear Powerhouse. Nini nyota “kufanya kwa ajili ya maisha” ni fuse mambo nzito kutoka nyepesi, kuzalisha nishati katika mchakato. Kama nyota kukomaa, huanza kupoteza baadhi ya mambo mapya yaliyotengenezwa kwenye hifadhi ya suala la interstellar.

Vile vile ni kweli kwa nafaka za vumbi. Vumbi huunda wakati nafaka zinaweza kufungia katika mikoa ambako gesi ni mnene na baridi. Sehemu moja ambapo hali nzuri hupatikana ni upepo kutoka nyota za baridi za mwanga (giants nyekundu na supergiants tuliyojadiliwa katika The Stars: Sensa ya Mbinguni). Nafaka pia zinaweza kufungia katika suala hilo lililotupwa mbali na mlipuko wa supanova huku gesi zilizochomwa zinaanza baridi.

Punje za vumbi zinazozalishwa na nyota zinaweza kukua hata zaidi wakati zinatumia muda katika sehemu zenye mnene za kati ya nyota, ndani ya mawingu ya Masi. Katika mazingira haya, nafaka zinaweza kushikamana pamoja au kukusanya atomi za ziada kutoka gesi inayowazunguka, na kukua kubwa. Pia huwezesha uzalishaji wa misombo mingine, ikiwa ni pamoja na baadhi ya molekuli ngumu zaidi tuliyojadiliwa mapema.

Nyuso za punje za vumbi (tazama Vumbi vya Cosmic) -ambayo ingeonekana kubwa sana kama ungekuwa atomi-hutoa “nooks na crannies” ambapo atomi hizi zinaweza kushikamana kwa muda mrefu wa kutosha kupata washirika na kuunda molekuli. (Fikiria nafaka za vumbi kama “vilabu vya kijamii vya interstellar” ambapo atomi za upweke zinaweza kukutana na kuunda mahusiano yenye maana.) Hatimaye, nafaka za vumbi zimefunikwa na barafu. Uwepo wa vumbi huhifadhi molekuli ndani ya mawingu kutoka mionzi ya ultraviolet na mionzi ya cosmic ambayo ingewav

Wakati nyota hatimaye zinaanza kuunda ndani ya wingu, huwasha joto nafaka na kuyeyuka barafu. Mvuto wa mvuto wa nyota mpya huongeza pia wiani wa nyenzo za wingu zinazozunguka. Athari nyingi zaidi za kemikali hufanyika kwenye nyuso za nafaka katika gesi zinazozunguka nyota mpya zinazounda, na maeneo haya ndipo ambapo molekuli za kikaboni hutengenezwa. Molekuli hizi zinaweza kuingizwa katika mifumo mpya ya sayari, na Dunia mapema inaweza kuwa mbegu kwa namna hiyo tu.

Hakika, wanasayansi wanafikiri kwamba baadhi ya maji duniani huenda yamekuja kutoka nafaka za interstellar. Uchunguzi wa hivi karibuni kutoka nafasi umeonyesha kwamba maji ni mengi katika mawingu mengi ya interstellar. Kwa kuwa nyota zinaundwa kutoka kwa nyenzo hii, maji lazima iwepo wakati mifumo ya jua, ikiwa ni pamoja na yetu wenyewe, inakuja. Maji yaliyo katika bahari na maziwa yetu yanaweza kuwa yamekuja awali kutoka kwa maji yaliyofungwa ndani ya nyenzo za mawe ambazo zimehifadhiwa ili kuunda Dunia. Vinginevyo, maji yanaweza kuletwa duniani wakati asteroids na comets (zilizoundwa kutoka kwa wingu moja lililofanya sayari) baadaye ziliathiri. Wanasayansi wanakadiria kwamba athari moja ya kimondo kila baada ya miaka elfu wakati wa miaka bilioni ya kwanza ya Dunia ingekuwa ya kutosha kuhesabu maji tunayoyaona leo. Bila shaka, vyanzo vyote viwili vinaweza kuchangia maji tunayofurahia kunywa na kuogelea.

Yoyote ya nafaka interstellar ambayo ni kuingizwa katika nyota mpya kutengeneza (badala ya sayari baridi na miili ndogo karibu nao) itakuwa kuharibiwa na joto yao ya juu. Lakini hatimaye, kila kizazi kipya cha nyota kitabadilika kuwa giant nyekundu, na upepo wa stellar wao wenyewe. Baadhi ya nyota hizi pia zitakuwa supernovae na kulipuka. Hivyo, mchakato wa kuchakata vifaa vya cosmic unaweza kuanza tena.

Dhana muhimu na Muhtasari

Suala la interstellar linaendelea kupitia Galaxy na kubadilisha kutoka awamu moja hadi nyingine. Wakati huo huo, gesi inaongezwa mara kwa mara kwenye Galaxy kwa kuongezeka kwa nafasi ya ziada, wakati molekuli huondolewa kutoka katikati ya interstellar kwa kuwa imefungwa kwenye nyota. Baadhi ya wingi katika nyota ni, kwa upande wake, akarudi katikati ya interstellar wakati nyota hizo zinageuka na kufa. Hasa elementi nzito katika angani ya baina ya nyota zote zilizalishwa ndani ya nyota, ilhali punje za vumbi zinatengenezwa katika maeneo ya nje ya nyota ambayo yameenea kuwa makubwa. Vipengele hivi na nafaka, kwa upande wake, zinaweza kuingizwa katika nyota mpya na mifumo ya sayari ambayo hutoka katikati ya interstellar.

faharasa

mzunguko wa baryon

baiskeli ya molekuli ndani na nje ya kati ya interstellar, ikiwa ni pamoja na accretion ya gesi kutoka nafasi intergalactic, kupoteza gesi nyuma katika nafasi intergalactic, na uongofu wa gesi interstellar katika nyota