בסדרה בת שלושה חלקים זו, נספר לכם בקצרה על אחת מתופעות הטבע המרתקות ביקום - כוכבים.
בפוסט זה, נראה כיצד מגדירים כוכב ומדוע כדור הארץ אינו כוכב. בנוסף לכך, נספר כיצד כוכבים נולדים מתוך ענני גז ואבק ומה קורה לכוכבים שלא מספיקים להתפתח עד תום.
כולכם בוודאי זוכרים איך ציירתם בגן כוכבים בשמיים: חיברתם חמישה משולשים (או יותר, למשקיעים) סביב בסיס משותף וצבעתם אותם בצהוב. זו אולי האבחנה האסטרונומית הראשונה שביצעתם בתור ילדים – כוכבים בשמיים נראים כמו נקודה צהובה או לבנה שממנה בוקעים קווים ישרים. עוד אבחנה שבוודאי עשיתם היא שכוכבים מנצנצים. אם תצאו החוצה ותסתכלו על שמי הלילה, תבחינו שבהירותם של רוב הכוכבים עולה ויורדת כל הזמן.
מלומדים בבלים ויוונים שחיו לפני אלפי שנים הבחינו בדיוק באותו הדבר. שמי הלילה שהם ראו היו מלאים באלפי כוכבים; נקודות מנצנצות ששינו את מקומן לאורך השנה – זרחו ושקעו בדומה לשמש. חלק מנקודות אלה היו מעט שונות: חלקן היו מעורפלות יותר, חלקן נראו כמו מריחות צבע וחלקן היו בצבע אדום או כחול בוהק. אך יותר מכל, תפסו את עיני המלומדים היוונים כוכבים בהירים במיוחד שלא נצנצו ונעו בצורה שונה משאר הכוכבים בשמיים. הם החליטו לכנות נקודות אלו בשם "פלנטות" (נוודים) [1]. אך מה מבדיל פלנטה (או כוכב-לכת בעברית) מכוכב-שבת, שהוא הכינוי הרשמי למה שמכונה בשפה יותר פופולרית "כוכב"?
כוכבים הם כדורי גז ענקיים שעשויים ברובם ממימן והליום. בשל גודלם, המימן שנמצא בליבתם נדחס בלחץ כה גדול ובטמפרטורה כה גבוהה עד שהוא עובר היתוך גרעיני. במהלך ההיתוך הגרעיני מתחברים ארבעה גרעינים של מימן ליצירת גרעין הליום אחד [2]. כוכב בגודל בינוני, למשל, מבצע היתוך בתגובת "שרשרת פרוטון-פרוטון" (כתבנו על תהליך זה כאן [3]) –  אחד מהתהליכים האנרגטיים היעילים בטבע. תהליך זה יעיל עד כדי כך שאם נצליח לרתום אותו לשירותנו בצורה בטוחה, נוכל לספק חשמל לעיר בינונית בגודלה (כמו למשל, תל אביב) באמצעות המימן המרכיב את המולקולות בכוס מים אחת. לצערנו, האדם כבר ביצע היתוך מימן בעבר, אך רק לצורכי מלחמה וללא כל שליטה על עוצמת התהליך (צפו בסרטון בקישור [4] כדי לקבל מושג על עוצמת האנרגיה המשתחררת מהיתוך מימן). כדי לבצע היתוך מימן בכדור הארץ, משתמשים בפצצת אטום כבמצת; הלחץ מהפיצוץ האטומי מתחיל את תהליך ההיתוך. ייחודם של כוכבים הוא ביכולתם לשמור על יציבות לאורך זמן במהלך היתוך מימן ואין עוד אף תופעת טבע ביקום שמסוגלת לעשות זאת.
השמש שלנו היא כוכב מאחר שהיא מבצעת היתוך גרעיני בליבתה ומפיצה אנרגיה בצורת אור וחום. כדור הארץ אינו כוכב אלא כוכב לכת, משום שהוא קטן מדי מכדי לבצע היתוך גרעיני בליבתו. ההערכות למספר הכוכבים ביקום הדומים לשמש הן כ-10 בחזקת 29, כלומר 1 ואחריו 29 אפסים [5]. מרגישים קטנים? חכו. הכוכב הקרוב ביותר אל השמש שלנו, אלפא סנטאורי A, נמצא במרחק של כמה עשרות-אלפי-מיליארדי קילומטרים מכדור הארץ. רוחבה של סביבת הכוכבים הקרובה אלינו, הגלקסיה שלנו, הוא כקווינטיליון (10 בחזקת 30) קילומטרים. הערכות שפורסמו לאחרונה גורסות כי ביקום ישנן כשני טריליון (אלף מיליארד) גלקסיות [6], כאשר בכל אחת מהן עשרות ואף מאות מיליארדי כוכבים. אם תכפילו סדרי גודל אלו תוכלו לקבל הערכה למספר הכוכבים ביקום. בין היתר, המרחק הגדול של הכוכבים מאתנו הוא זה שגורם להם לנצנץ; גודלו הזוויתי של כוכב בשמיים הוא כה קטן עד שכל תנודה באטמוספירה של כדור הארץ (משב רוח או שינויים בטמפרטורה) שוברת את אורו בצורה שונה. כוכבי לכת הם קרובים בהרבה, כך שהאטמוספירה שלנו כמעט ואינה משפיעה על האור המוחזר מהם ומגיע לעינינו.
כוכבים נולדים מתוך ענני גז ואבק הנקראים ערפיליות. בהתחלה, הכוחות היחידים הפועלים בערפילית הם כוחות של חשמל סטטי; כוחות חיכוך הגורמים להתקבצות או הידבקות של מולקולות או צברי מולקולות. בשל התנועה האקראית של המולקולות בערפילית, עשויים להופיע בה שינויי צפיפות – אזורים מסוימים יהיו צפופים יותר מאחרים. במצב זה, האזורים הצפופים יותר עשויים להתחיל תהליך של קריסה כבידתית; כבידתם העצמית מושכת עוד ועוד גז ואבק שתורמים לכוח משיכה חזק יותר [7].
כעת ישנן מספר אפשרויות. אם כוח הכבידה גדול מספיק, עוד ועוד חומר יימשך למרכז הכוח או יסתחרר סביבו בצורת דיסקה. אם הלחץ במרכז הכוח יעלה על ערך קריטי מסוים, יתחיל תהליך היתוך גרעיני וייווצר כוכב. גודל הכוכב, הטמפרטורה והצבע שלו מושפעים מסביבת היווצרותו. ערפיליות מסיביות יותר ייצרו כוכבים גדולים יותר וחמים יותר (עוד על כך, בחלק הבא) וערפיליות מסיביות פחות ייצרו כוכבים קטנים יותר וקרים יותר. מדיסקת הגז שמקיפה את הכוכב עשויים להיווצר כוכבי לכת בתהליך דומה [8]. אפשרות אחרת היא שכמות הגז בערפילית לא תספיק ליצירת לחץ גדול הדרוש לשם התחלת תהליך ההיתוך הגרעיני או שתהליך ההיתוך הגרעיני הופסק בשל הפרעה חיצונית. במצב זה, ייווצר גוף קטן יותר מכוכב הנקרא "ננס חום" – כדור גז גדול בהרבה מכוכב לכת שאינו מסוגל לבצע היתוך גרעיני בליבתו [9].
בחלק הבא נלמד כיצד כוכב חי את חייו: לאן הולכת האנרגיה שהוא מייצר? מדוע ישנם כוכבים בצבעים שונים ומה הקשר לטמפרטורה שלהם? נלמד איך היוונים מיפו את כיפת השמיים ונוכיח לכם חד משמעית שלאסטרולוגיה אין שום בסיס מדעי ושקבוצות כוכבים הן רק עניין של פרספקטיבה.
בתמונה: ערפילית אוריון, בית-יולדות לכוכבים. כוכבים צעירים וכחולים מטילים אור חיוור על ענני הגז והאבק מהם נוצרו.

לפוסט הבא בסדרה >>

עריכה לשונית: לנה קלמיקוב