Narodziny gwiazd to proces, który ma miejsce we wszechświecie od ponad 13 miliardów lat. Pierwsze gwiazdy powstały z gigantycznych chmur wodoru i wyrosły na gwiazdy supermasywne. W końcu eksplodowały jako supernowe i zaszczepiły wszechświat nowymi elementami dla nowych gwiazd. Ale zanim każda gwiazda mogła zmierzyć się ze swoim ostatecznym przeznaczeniem, musiała przejść długi proces formacji, który obejmował trochę czasu jako protostar.
Astronomowie wiedzą dużo o procesie formowania się gwiazd, choć na pewno zawsze jest więcej do nauczenia się. Dlatego badają jak najwięcej różnych regionów narodzin gwiazd za pomocą takich instrumentów jak Kosmiczny teleskop Hubble, Kosmiczny Teleskop Spitzer, oraz naziemne obserwatoria wyposażone w instrumenty astronomiczne wrażliwe na podczerwień. Oni też używaj radioteleskopów do badania młodych obiektów gwiezdnych jak się formują. Astronomom udało się sporządzić wykres niemal każdego procesu od momentu, gdy chmury gazu i pyłu zaczynają się na drodze do gwiazdorstwa.
Od chmury gazowej do Protostar
Narodziny gwiazdy zaczynają się, gdy chmura gazu i pyłu zaczyna się kurczyć. Być może pobliska supernowa wybuchła i wysłała falę uderzeniową przez chmurę, powodując jej ruch. A może wędrowała gwiazda, a jej efekt grawitacyjny rozpoczął powolne ruchy chmury. Cokolwiek się wydarzyło, w końcu części chmury stają się gęstsze i cieplejsze, gdy coraz więcej materiału zostaje „wciągnięte” przez rosnące przyciąganie grawitacyjne. Ciągle rozwijający się region centralny nazywa się gęstym rdzeniem. Niektóre chmury są dość duże i mogą mieć więcej niż jeden gęsty rdzeń, co prowadzi do narodzin gwiazd w partiach.
W rdzeniu, gdy jest wystarczająco dużo materiału, aby mieć siłę grawitacji i wystarczająco dużo nacisku na zewnątrz, aby utrzymać stabilność obszaru, rzeczy gotują się przez dłuższy czas. Więcej materiału spada, temperatura rośnie, a pola magnetyczne przecinają materiał. Gęsty rdzeń nie jest jeszcze gwiazdą, tylko powoli ogrzewającym się przedmiotem.
W miarę jak coraz więcej materiałów zostaje wciągniętych do rdzenia, zaczyna się zapadać. W końcu robi się wystarczająco gorąco, aby zacząć świecić w świetle podczerwonym. Nadal nie jest jeszcze gwiazdą - ale staje się proto-gwiazdą o niskiej masie. Ten okres trwa około miliona lat, gdy gwiazda, która się narodzi, będzie w przybliżeniu wielkości Słońca.
W pewnym momencie wokół protostaru tworzy się dysk z materiałem. Nazywa się to dyskiem okołogwiazdowym i zwykle zawiera gaz i pył oraz cząstki skał i ziaren lodu. Może to być materiał lejący się w gwiazdę, ale to także miejsce narodzin ewentualnych planet.
Protostary istnieją od około miliona lat, gromadząc się w materiale i powiększając się pod względem wielkości, gęstości i temperatury. W końcu temperatury i ciśnienia rosną tak bardzo, że fuzja jądrowa ulega zapłonowi w rdzeniu. Wtedy protostar staje się gwiazdą - i pozostawia gwiezdne niemowlęctwo. Astronomowie nazywają także gwiazdy protogwiazd „sekwencjami poprzedzającymi główną sekwencję”, ponieważ nie rozpoczęli jeszcze stopienia wodoru w swoich rdzeniach. Gdy zaczną ten proces, niemowlę gwiazda staje się porywczym, wietrznym, aktywnym maluchem gwiazdy i jest na dobrej drodze do długiego, produktywnego życia.
Gdzie astronomowie znajdują protostary
W naszej galaktyce rodzi się wiele nowych gwiazd. W tych regionach astronomowie polują na dzikie protogwiazdy. The Gwiezdne żłobek Mgławicy Oriona jest dobrym miejscem do ich wyszukiwania. To gigantyczna chmura molekularna około 1500 lat świetlnych od Ziemi i ma już w sobie wiele nowonarodzonych gwiazd. Jednak zachmurzyło również małe regiony w kształcie jaj zwane „dyskami protoplanetarnymi”, które prawdopodobnie zawierają w sobie protogwiazdy. Za kilka tysięcy lat protogwiazdy ożyją jak gwiazdy, pożrą otaczające je obłoki gazu i pyłu i będą świecić przez lata świetlne.
Astronomowie znajdują również regiony narodzin gwiazd w innych galaktykach. Bez wątpienia te regiony, takie jak obszar narodzin gwiazd R136 w Mgławicy Tarantula w Duża chmura magellana (galaktyka towarzysząca Drodze Mlecznej i rodzeństwo Mała chmura magellana), są również nabijane protogwiazdami. Jeszcze dalej astronomowie zauważyli żłobki narodzin gwiazd w Galaktyce Andromedy. Gdziekolwiek spojrzą astronomowie, widzą, że ten niezbędny proces budowy gwiazd zachodzi w większości galaktyk, o ile oko może to zobaczyć. Dopóki jest chmura wodoru (i może trochę pyłu), jest mnóstwo okazji i materiał do budowy nowych gwiazd, od gęstych rdzeni przez protogwiazdy aż po płonące słońca, takie jak nasze posiadać.
To zrozumienie, w jaki sposób formują się gwiazdy, daje astronomom wiele wglądu w to, jak powstała nasza gwiazda, jakieś 4,5 miliarda lat temu. Podobnie jak wszystkie inne, zaczęła się jako koalescencyjna chmura gazu i pyłu, która stała się protostarem, a następnie rozpoczęła syntezę jądrową. Reszta, jak mówią, to historia Układu Słonecznego!