25.5: Idadi ya Stellar katika Galaxy

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Tofautisha kati ya idadi ya watu I na idadi ya watu II nyota kulingana na maeneo yao, mwendo, wingi wa kipengele nzito, na umri
• Eleza kwa nini nyota za kale zaidi katika galaxi zina maskini katika elementi nzito kuliko hidrojeni na heli, wakati nyota kama Jua na hata nyota ndogo huwa tajiri katika elementi hizi nzito.

Katika sehemu ya kwanza ya sura yake, tulielezea disk nyembamba, disk nene, na halo ya stellar. Angalia nyuma kwenye Jedwali\(25.1.1\) katika Sehemu ya 25.1 na uangalie baadhi ya mifumo. Nyota vijana ziko kwenye diski nyembamba, zina matajiri katika metali, na huzunguka kituo cha Galaxy kwa kasi. Nyota katika halo ni za zamani, zina wingi wa vipengele nzito kuliko hidrojeni na heliamu, na zina mizunguko yenye elliptical yenye nasibu iliyoelekezwa kwa uongozi (tazama Kielelezo). Nyota za Halo zinaweza kupiga kupitia diski na katikati, lakini hutumia muda wao zaidi juu au chini ya ndege ya Galaxy. Nyota katika disk nene ni kati kati ya extremes hizi mbili. Hebu tuone kwanza kwa nini umri na wingi wa kipengele kikubwa huunganishwa na kisha tuone ni nini uhusiano huu unatuambia kuhusu asili ya Galaxy yetu.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Jinsi vitu obiti Galaxy. (a) Katika picha hii, unaona nyota katika diski nyembamba ya galaxi yetu katika njia karibu za mviringo. (b) Katika picha hii, unaweza kuona mwendo wa nyota katika halo ya Galaxy katika njia nasibu oriented na elliptical.

Aina mbili za nyota

Ugunduzi wa kwamba kuna aina mbili za nyota tofauti ulifanywa mara ya kwanza na Walter Baade wakati wa Vita Kuu ya II. Kama taifa la Ujerumani, Baade hakuruhusiwa kufanya utafiti wa vita kama wanasayansi wengine wengi wa Marekani walivyofanya, hivyo aliweza kutumia mara kwa mara darubini za Mlima Wilson kusini mwa California. Uchunguzi wake walisaidiwa na mbingu nyeusi ambayo ilisababisha kuzimwa wakati wa vita ya Los Angeles.

Miongoni mwa mambo darubini kubwa na anga za giza ziliwezesha Baade kuchunguza kwa makini walikuwa galaxi nyingine-majirani wa Galaxy yetu ya Milky Way. Tutazungumzia galaxi nyingine katika sura inayofuata (Galaxies), lakini kwa sasa tutasema tu kwamba Galaxy iliyo karibu ambayo inafanana na yetu wenyewe (pamoja na disk sawa na muundo wa ond) mara nyingi huitwa galaxy ya Andromeda, baada ya nyota ambayo tunaipata.

Baade alivutiwa na kufanana kwa nyota zenye rangi nyekundu katika galaxi ya nyuklia ya Andromeda na zile zilizo katika makundi ya galaksi yetu na halo. Pia alibainisha tofauti kati ya rangi hizi zote na nyota za bluu zilizopatikana kwenye silaha za juu karibu na Jua (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kwa msingi huu, aliita nyota angavu za buluu katika idadi ya silaha za ond I na nyota zote katika makundi ya halo na globular idadi ya watu II.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Andromeda Galaxy (M31). Hii ond jirani inaonekana sawa na Galaxy yetu wenyewe kwa kuwa ni galaxy disk na bulge kati. Kumbuka bulge ya nyota wakubwa, njano katika kituo, bluer na nyota vijana katika mikoa ya nje, na vumbi katika disk kwamba vitalu baadhi ya mwanga kutoka bulge.

Sasa tunajua kwamba idadi ya watu hutofautiana tu katika maeneo yao katika Galaxy, lakini pia katika kemikali zao, umri, na mwendo wa orbital karibu na katikati ya Galaxy. Idadi ya watu mimi nyota ni kupatikana tu katika disk na kufuata orbits karibu mviringo kuzunguka kituo cha galactic. Mifano ni nyota kubwa sana, nyota kuu za mlolongo wa mwanga wa juu (madarasa ya spectral O na B), ambayo hujilimbikizia silaha za ond, na wanachama wa makundi ya nyota ya wazi. Interstellar jambo na mawingu Masi hupatikana katika maeneo sawa na idadi ya nyota I.

Nyota za Idadi ya Watu wa II hazionyeshi uwiano na eneo la silaha za ond. Vitu hivi hupatikana katika Galaxy. Baadhi ni kwenye diski, lakini wengine wengi hufuata njia za elliptical za eccentric ambazo hubeba juu juu ya diski ya galactic ndani ya halo. Mifano ni pamoja na nyota zinazozungukwa na nebulae ya sayari na nyota za kutofautiana za RR Nyota katika makundi ya globular, zilizopatikana karibu kabisa katika halo ya Galaxy, pia zinaainishwa kama idadi ya watu II.

Leo, tunajua mengi zaidi kuhusu mageuzi ya stellar kuliko wanaastronomia walivyofanya katika miaka ya 1940, na tunaweza kuamua umri wa nyota. Idadi ya watu mimi inajumuisha nyota zilizo na umri mbalimbali. Wakati baadhi ni umri wa miaka bilioni 10, wengine bado wanaunda leo. Kwa mfano, Jua, ambalo lina umri wa miaka bilioni 5, ni idadi ya watu mimi nyota. Lakini ndivyo ilivyo nyota changa kubwa katika Nebula ya Orion ambazo zimeumbwa katika miaka milioni chache iliyopita. Idadi ya Watu II, kwa upande mwingine, ina kabisa nyota za zamani zilizoundwa mapema sana katika historia ya Galaxy; umri wa kawaida ni miaka 11 hadi 13 bilioni.

Pia sasa tuna uamuzi mzuri wa nyimbo za nyota. Hizi ni msingi wa uchambuzi wa spectra ya kina ya nyota. Karibu nyota zote zinaonekana kuwa zinajumuishwa zaidi ya hidrojeni na heli, lakini wingi wao wa elementi nzito hutofautiana. Katika Jua na idadi nyingine ya nyota mimi, elementi nzito (zile nzito kuliko hidrojeni na heliamu) zinachangia 1— 4% ya jumla ya molekuli ya stellar. Nyota za Population II katika halo ya nje ya galaksi na katika kundinyota za globula zina wingi wa chini sana wa elementi nzito-mara nyingi chini ya mia moja viwango vinavyopatikana kwenye Jua na katika matukio machache hata chini. Nyota ya zamani zaidi ya idadi ya watu II iliyogunduliwa hadi sasa ina chini ya moja milioni kumi ya chuma kama vile Jua, kwa mfano.

Kama tulivyojadiliwa katika sura za awali, mambo nzito yanaundwa ndani ya ndani ya nyota. Wao huongezwa kwenye hifadhi ya Galaxy ya malighafi wakati nyota zinakufa, na nyenzo zao zinatengenezwa tena katika vizazi vipya vya nyota. Kwa hiyo, wakati unaendelea, nyota zinazaliwa na vifaa vingi na vikubwa vya mambo nzito. Nyota za wakazi II ziliundwa wakati wingi wa elementi nzito kuliko hidrojeni na heliamu ulikuwa chini. Idadi ya watu mimi nyota sumu baadaye, baada ya molekuli waliopotea na kufa wanachama wa vizazi vya kwanza ya nyota walikuwa mbegu kati ya stellar na elementi nzito kuliko hidrojeni na heliamu. Baadhi bado wanaunda sasa, wakati vizazi vingine vimeongeza kwa ugavi wa elementi nzito zinazopatikana kwa nyota mpya.

Dunia ya kweli

Kwa ubaguzi wa nadra, hatupaswi kamwe kuamini nadharia yoyote ambayo hugawanya ulimwengu katika makundi mawili tu. Wakati wanaweza kutoa hatua ya mwanzo kwa nadharia na majaribio, wao ni mara nyingi oversimplifications zinazohitaji uboreshaji utafiti kuendelea. Wazo la watu wawili lilisaidia kuandaa mawazo yetu ya awali kuhusu Galaxy, lakini sasa tunajua haiwezi kueleza kila kitu tunachokiona. Hata miundo tofauti ya galaxy-disk, halo, bulge ya kati-haijatenganishwa kwa usafi kulingana na maeneo yao, umri, na maudhui ya elementi nzito ya nyota ndani yake.

Ufafanuzi halisi wa disk ya Galaxy inategemea vitu ambavyo tunatumia kufafanua, na, kama tulivyoona mapema, haina mipaka mkali. Nyota zenye joto zaidi na mawingu yanayohusiana na gesi na vumbi viko zaidi katika eneo lenye unene wa miaka 200 ya nuru. Nyota za zamani zinafafanua diski kali ambayo ni takriban miaka ya nuru 2000. Nyota za Halo hutumia muda wao mwingi juu juu au chini ya diski lakini hupitia kwenye njia zao zenye duaradufu na hivyo wakati mwingine hupatikana kiasi karibu na Jua.

Uzito mkubwa wa nyota unapatikana katika bulge ya kati, eneo hilo la ndani la bar-umbo la galaxy. Kuna nyota chache zenye moto, zenye changa katika bulge, lakini nyota nyingi za bulge zina umri wa zaidi ya miaka bilioni 10. Hata hivyo tofauti na nyota za halo za umri sawa, wingi wa elementi nzito katika nyota za bulge ni sawa na katika Jua. Kwa nini kwamba kuwa?

Wanaastronomia wanafikiri kuwa malezi ya nyota katika msongamano mkubwa wa nyuklia ilitokea haraka sana baada ya galaksi ya Milky Way sumu. Baada ya miaka milioni chache, kizazi cha kwanza cha nyota kubwa na za muda mfupi kisha kilifukuza elementi nzito katika milipuko ya supanova na hivyo kutajiri vizazi vilivyofuata vya nyota. Hivyo, hata nyota zilizoundwa katika bulge zaidi ya miaka bilioni 10 iliyopita zilianza na ugavi mzuri wa vipengele nzito.

Hasa kinyume kilitokea katika Wingu Ndogo la Magellanic, galaksi ndogo karibu na Milky Way, inayoonekana kutoka Nusutufe ya Kusini ya Dunia. Hata nyota ndogo kabisa katika galaksi hii zimepungua kwa elementi nzito. Tunadhani hii ni kwa sababu galaksi ndogo haijaingizwa hasa, na uundaji wa nyota umetokea polepole kabisa. Matokeo yake kumekuwa, hadi sasa, milipuko michache ya supanova. Galaksi ndogo pia zina shida zaidi ya kushikilia gesi iliyofukuzwa na milipuko ya supanova ili kuitengeneza tena. Galaksi za chini za molekuli hutumia nguvu tu ya mvuto, na gesi ya kasi iliyokatwa na supernovae inaweza kuepuka kwa urahisi kutoka kwao.

Ambayo elementi nyota zinazopewa hivyo hutegemea si tu wakati nyota ilivyotengenezwa katika historia ya galaxi yake, bali pia ni nyota ngapi katika sehemu yake ya galaksi zilikuwa zimekamilisha maisha yao kwa wakati nyota iko tayari kuunda.

Dhana muhimu na Muhtasari

Tunaweza kugawanya nyota katika Galaxy katika makundi mawili. Nyota za kale zenye elementi chache nzito zinajulikana kama nyota za wakazi II na zinapatikana katika halo na katika kundinyota za globula. Idadi ya watu mimi nyota zina vipengele nzito zaidi kuliko nguzo ya globular na nyota halo, ni kawaida mdogo na hupatikana katika diski, na hasa ni kujilimbikizia katika silaha ond. Jua ni mwanachama wa idadi ya watu I. idadi ya watu I nyota sumu baada ya vizazi vya awali ya nyota walikuwa kuzalisha elementi nzito na kuwatupa katika kati kati ya nyota. Nyota za bulge, ambazo nyingi zina umri wa zaidi ya miaka bilioni 10, zina kiasi kikubwa sana cha elementi nzito, labda kwa sababu kulikuwa na nyota nyingi za kizazi cha kwanza katika eneo hili lenye mnene, na hizi zilipanda haraka vizazi vilivyofuata vya nyota zenye elementi nzito.

faharasa

idadi ya watu mimi nyota

nyota zenye mambo nzito; kawaida vijana na kupatikana katika disk

idadi ya watu II nyota

nyota yenye wingi mdogo sana wa mambo mazito; hupatikana katika Galaxy