כוכבי רצף ראשי מתיכים מימן בליבותיהם. כך הם מייצרים את האנרגיה שהם צריכים כדי לזרוח ומונעים מהם להתמוטט תחת משקלם. כאשר מימן מתמזג להליום, יש פחות מימן זמין בליבה. זה יכול להוות אתגר לכוכבים גדולים. הם צריכים להתיך כמות עצומה של מימן כדי להמשיך לזרוח, והם לא יכולים לעשות זאת כאשר מימן הליבה מתרוקן. למרבה המזל, הם יכולים לפתור בעיה זו על ידי ערבוב מימן נוסף לתוך הליבה שלהם. מחקר חדש באסטרונומיה של הטבעמראה לנו איך הערבוב הזה קורה.
פנים השמש שלנו. קרדיט: קלווין מא, דרך ויקיפדיה
עם כוכבים כמו השמש, הליבה מוקפת בשכבה קרינה. שכבה זו כל כך צפופה שהיא לוקחת פוטונים עשרות אלפי שנים לעבור דרכו. האטומים בשכבה זו לא מתפתלים הרבה, כך שאין הרבה ערבוב. מעל השכבה הקרינה ישנה שכבה הסעה, שאכן מתערבבת. מימן בתוך ליבת השמש אינו מתחדש כיוון שהוא מתמזג להליום, אבל עדיין יש הרבה מימן ליבה כדי להניע את השמש במשך מיליארדי שנים.
אם לכוכבים גדולים יותר היה מבנה פנימי דומה לזה של השמש שלנו, הם היו נשרפים דרך מימן הליבה די מהר, וממלאים את הליבה ב'אפר הליום' שיגביל את יכולתו של הכוכב למזג מימן. אז אסטרונומים חשבו שלכוכבים גדולים יש ליבה הסעה, שתאפשר לערבב מימן משכבות גבוהות יותר לתוך הליבה. אבל איך מוכיחים את זה?
הפנים של כוכבים גדולים. קרדיט: מאי גאד פדרסן
מחקר חדש זה השתמש בשיטה הידועה בשם אסטרוזיזם, אשר בוחן כיצד פני השטח של כוכב נעים ושינויים בהירות. בעוד שחלק מזה יכול להיגרם על ידי דברים כמו התלקחויות כוכבים, רוב זה נגרם על ידי גלי קול בתוך הכוכב. התהליך דומה לדרך שבה אתה יכול ללמוד את תנודות הפעמון על ידי האזנה לצלצול שלו. מכיוון שהרעידות הפנימיות של הכוכב מושפעות מהצפיפות והתנועה של החלק הפנימי שלו, אסטרוזמולוגיה היא דרך רבת עוצמה לחקור כוכבים.
הצוות בחן 26 כוכבים מסוג B הידועים כמפעימים בבהירותם. הכוכבים הכחולים הבוהקים הללו הם פי 3 עד 20 ממסת השמש שלנו, והם פועמים בקצב של 12 שעות עד 5 ימים. באמצעות נתונים ממשימת קפלר של נאס'א, הצוות הצליח להראות שלרבים מהכוכבים הללו יש ליבה הסעה, ובכך אפשרו למימן להתערבב.
תוצאה מעניינת אחת הייתה שכמות הערבוב אינה תואמת את גילו של הכוכב. זה לא כך שהערבוב גדל ככל שכוכב מזדקן ונהיה חם יותר. במקום זאת, קצב הערבוב משתנה למדי. לכוכבים מסוימים יש מעט מאוד ערבוב ליבה, בעוד שאחרים מתערבבים בקצב גבוה פי מיליון. במקום לגיל, נראה שהערבוב קשור לכמות הסיבוב הפנימי שיש לכוכב.
יש עוד הרבה מה ללמוד כאן. רמת הערבוב בליבת הכוכב יכולה להשפיע על חייו והתפתחותו של הכוכב. בעוד שלכוכבים גדולים יש בדרך כלל משך חיים קצר בהרבה מהשמש שלנו, ייתכן שאורך חייהם אינו תלוי במסה שלהם. ככל שאנו מיישמים אסטרוזיזם על כוכבים נוספים בעתיד, סביר להניח שנמצא גורמים נוספים שנמצאים בתערובת.
התייחסות:Pedersen, May G., et al. ' ערבוב פנימי של כוכבים מסתובבים נגזר ממצבי כבידה דיפוליים .'אסטרונומיה של הטבע(2021): 1-8.