Každá hviezda, ktorá sa tvorila s približne jednou tretinou až osemkou hmotnosti Slnka, je určená stať sa červeným oborom. Nie je to vzácny ani exotický objekt — je to jednoducho to, čím sa stane obyčajná hviezda, keď jej dojde vodíkového paliva v jadre. Vonkajšie vrstvy sa nafúknu vonku, povrch sa ochladí a kedysi skromná hviezda sa stane niečím, čo môže prekročiť v lesku a veľkosti prakticky všetko v blízkosti.
Červení obrovia sú dôležití, pretože nám ukazujú našu vlastnú budúcnosť. Za niekoľko miliárd rokov projde Slnko touto tou istou fázou a zmena jeho veľkosti bude dostatočne dramatická na to, aby sa prekreslila vnútorná slnečná sústava. V procese červení obrovia tiež vyrábajú niektoré z najčudnejších fyziky v hviezdu astronomii, vrátane vnútornej explózie, ktorá na chvíľu prekoná jasnosť celej galaxie bez zničenia hviezdy, ktorá ju hostí.
Čo Robí Hviezdu "Oborom"
Červený obor je jasná, vyvinutá hviezda, ktorá začínala s približne jednou tretinou až osemkou hmotnosti Slnka, teraz prechádzajúc neskoro fázou svojho života. Napriek menu je "červená" relatívna: červené-obor hviezdy majú typicky povrchové teploty od 3 000 do 4 000 kelvina, znateľne chladnejšie ako približne 6 000 kelvina Slnka, a táto nižšia teplota posúva ich svetlo k červenému koncu spektra. Čo ich naozaj odlišuje, je veľkosť — ich polomery môžu dosiahnuť približne 200-krát tú Slnka.
Červení obrovia vyzerajú aj inak zblízka ako bežné hviezdy. Viditeľný povrch Slnka je pokrytý veľkým počtom malých konvekčných buniek, bublinkový vzor známy ako zrnitosť. Povrch červeného obra je naopak dominovaný len hŕstkou obrovských konvekčných buniek a miešanie týchto nadrozmerných buniek je súčasťou toho, prečo majú červení obrovia sklon výrazne sa meniť v jasnosti.
Plán Na Dôchodok Slnka
Samotné Slnko nasleduje pevný časový plán. Približne za 4 až 7 miliárd rokov sa vodíková fúzia v jeho jadre spomalí, jadro sa stiahne a ohrieva a vonkajšie vrstvy sa rozšíria ako odpoveď — transformácia na červeného obra. Od tej doby hviezda so hmotnosťou Slnka trávi približne miliardu rokov ako červený obor spolu, takmer celý čas lezú po tom, čo astronómovia nazývajú červený-obor-vetva.
Rozsah rozšírenia je ťažko preceňovať. Slnko sa očakáva, že naraste na viac ako 200 krát jeho súčasný polomer — približne 256 krát jeho súčasnú veľkosť, alebo približne 1,2 astronomické jednotky — dostatočne veľké na pohltenie Merkúra, Venuše a pravdepodobne Zeme. Skôr ako sa tam dostane, Slnko by malo vyhodiť značnú časť seba: očakáva sa, že stratí 38% svojej hmotnosti pri raste, kým sa nakoniec nestáhne na bielym trpaslíkom. Zvláštne, ak niečo stále obieha ďalej, podmienky by sa mohli na chvíľu stať priaznivými, a nie nepriateľskými — obývateľnú zónu medzi 7 a 22 astronomickými jednotkami by mohla trvať približne ďalší miliarda rokov po fáze červeného obra.
Hviezda, Ktorá Sa Nafúkne Na Veľkosť Orbity
Hviezdy, ktoré prežijú vetvu červeného obra a pokračujú v héliovej fúzii, vstúpia do ďalšej fáze zvanej asymptotické obor vetva, alebo AGB. Tu pokračuje nafúknutie ešte ďalej: polomer hviezdy AGB môže dosiahnuť až jednu astronomickú jednotku, približne 215 krát súčasný polomer Slnka — čo znamená, že povrch hviezdy by seděl približne tam, kde sa Zem dnes otáča.
Táto fáza netrvá a hviezda platí vysokú cenu za svoju veľkosť. Hviezda AGB môže vyvrhať 50 až 70% svojej celkovej hmotnosti prostredníctvom intenzívnych hviezda vetrov, fúkajúc svoje vlastné vonkajšie vrstvy do vesmíru. To, čo zostáva pozadie, keď je obal preč, je kompaktné, vystavené jadro — semeno bieleho trpaslíka, ku ktorému sa hviezda ubiera.
Náhly Blysk Jasný Ako Galaxia
Nie všetci červení obrovia blednú ticho na bieleho trpaslíka. Hviezdy s hmotnosťou medzi 0,8 a 2,0 krát hmotnosť Slnka prechádzajú násilnou, ale krátkou udalosťou zvanou hélium-blysk, v ktorom sa hélium v jadre zrazu fúzuje do uhlíka v nekontrolovanej reakcii. Samotný blysk trvá len pár minút, ale počas tohoto krátkeho okna vytvorí energiu v tempe porovnateľnom s celou galaxiou veľkosti Mliečnej cesty.
Napriek tomuto obrovskému výkonu nerozpúšťa hélium-blysk hviezdu. Pretože sa energia absorbuje takmer výhradne zdegenerovaným jadrom hviezdy a vonkajšie vrstvy skôr ako unikajú von, hviezda so hmotnosťou Slnka uvoľňuje len približne 0,3% tanta celková energia v hélium-blysku ako supernova typu Ia vydáva. Je to skutočne galaxia-rozsahu praskaní sily, ktorá necháva sotva stopu na vonkajšom vzhľade hviezdy.
Betelgeuse, Obor Neďaleko
Známy červený obor na nočnej oblohe je Betelgeuse, jasná narudnutá hviezda označujúca Orionov problém — aj keď je technicky krok viac ako bežný červený obor, do kategórie červeného superobora. Jeho polomer padá niekde v rozmedzí 640 až 764 slnečných polomerov, taký veľký, že by ho vyhodenie do stredu slnečnej sústavy miesto Slnka pohltilo dráhy nasledované Merkúrom, Venušou, Zemou a Marsom.
Betelgeuse je tiež náhľadom na oveľa rýchlejší koniec. Je menej ako 10 miliónov rokov starý, mladý podľa hviezdnych noriem, ale jeho nezvyčajne veľká hmotnosť ho tlačila svojím životným cyklom v sprinte. Astronómovia očakávajú, že skončí v supernove, veľmi pravdepodobne v nasledujúcich 100 000 rokov — pomrkanie na kozmických časoch, aj keď je príliš skoro na to, aby ste si v žiadnom kalendári zaokrúhlili dátum.
Načasovanie Hviezd
Hmotnosť hviezdy rozhoduje takmer všetko o tom, ako rýchlo dosahuje fázu červeného obra a ako dlho tam zostáva. Niektoré hviezdy s nízkou hmotnosťou svietia na bilióny rokov — obdobie, ktoré prekročuje súčasný vek vesmíru — zatiaľ čo najhmotnešie hviezdy sa vyhorieť a zomrú len za pár miliónov rokov, rozdiel približne milión krát v hviezdnych životospán podľa toho, s akou hmotnosťou hviezda začala.
Táto variácia je tiež užitočná pre vedcov, nie len dramatická. Výskumní pracovníci modelovali vek-závislú jasnosť vlastnosti nazývanej červené-obor-vetva-hrba — jemná pauza pri výstupe hviezdy červeného-obra-vetvy — pre hviezdne vekoch medzi 2 a 12 miliárd rokov. Pretože sa táto jasnosť zmení predvídateľne s vekom klastra, poskytuje astronómom nástroj na zistenie, ako staré je guľové hviezdne zhlukovaní skutočne, jednoducho meraním, kde padá hrb.