O stea () este un obiect astronomic format dintr-un sferoid luminos de plasmă ținut împreună de propria sa gravitație. Cea mai apropiată stea de Pământ este Soarele. Multe alte stele sunt vizibile cu ochiul liber de pe Pământ în timpul nopții, apărând ca o multitudine de puncte luminoase fixe pe cer datorită distanței lor imense de Pământ. Istoric, cele mai proeminente stele au fost grupate în constelații și asterisme, dintre care cele mai strălucitoare au obținut nume proprii. Astronomii au realizat cataloage de stele care identifică stelele cunoscute și oferă o standardizare a denumirilor stelare. Universul observabil conține o valoare estimată de 1×1024 stele, dar majoritatea sunt invizibile pentru ochiul liber, inclusiv toate stelele din afara galaxiei noastre, Calea Lactee.
Cel puțin pentru o parte a existenței sale, o stea strălucește datorită fuziunii termonucleare a hidrogenului în heliu în nucleul său, eliberând energie care traversează interiorul stelei și apoi radiază în spațiul exterior. Aproape toate elementele mai grele decât heliul sunt create de nucleosinteza stelară în timpul vieții stelei, iar pentru unele stele prin nucleosinteza supernovei atunci când explodează. Aproape de sfârșitul vieții sale, o stea poate conține și materie degenerată. Astronomii pot determina masa, vârsta, metalicitatea (compoziția chimică) și multe alte proprietăți ale unei stele prin observarea mișcării sale prin spațiu, luminozitatea ei și, respectiv, spectrul. Masa totală a unei stele este principalul factor care determină evoluția acesteia și sfârșitul. Alte caracteristici ale unei stele, inclusiv diametrul și temperatura, se schimbă de-a lungul vieții sale, în timp ce mediul stelei afectează rotația și mișcarea acesteia. O diagramă a temperaturii multor stele în raport cu luminozitățile lor produce o diagramă cunoscută sub numele de diagrama Hertzsprung–Russell (diagrama H–R). Plasarea unei stele particulare pe acea diagrama permite determinarea vârstei și stării evolutive a stelei respective.
Viața unei stele începe cu colapsul gravitațional al unei nebuloase gazoase din material compus în principal din hidrogen, alături de heliu și urme de elemente mai grele. Când nucleul stelar este suficient de dens, hidrogenul este transformat în heliu prin fuziunea nucleară, eliberând energie în acest proces. Restul interiorului stelei transportă energia departe de nucleu printr-o combinație de procese de transfer de căldură radiativă și convectivă. Presiunea internă a stelei o împiedică să colapseze sub propria sa gravitație. O stea cu masa mai mare de 0,4 ori decât cea a Soarelui se va extinde și va deveni o gigantă roșie când hidrogenul din nucleul său se va epuiza. În unele cazuri, va fuziona elemente mai grele în nucleu sau în stratul din jurul nucleului. Pe măsură ce steaua se extinde, ea aruncă o parte din masa sa, îmbogățită cu acele elemente mai grele, în mediul interstelar. Între timp, nucleul devine o rămășiță stelară: o pitică albă, o stea neutronică sau, dacă este suficient de masivă, o gaură neagră.
Sistemele binare și multi-stele constau din două sau mai multe stele care sunt legate gravitațional și se deplasează una în jurul celeilalte pe orbite stabile. Când două astfel de stele au o orbită relativ apropiată, interacțiunea lor gravitațională poate avea un impact semnificativ asupra evoluției lor. Stelele pot face parte dintr-o structură legată gravitațional mult mai mare, cum ar fi un roi de stele sau o galaxie.
Istoricul observațiilor
Antichitate și Ev Mediu De-a lungul istoriei, stelele au fost importante pentru civilizațiile din întreaga lume, au făcut parte din practicile religioase și au fost folosite pentru navigație și orientarea cerească. Mulți astronomi antici credeau că stelele erau fixate permanent pe o sferă cerească și că sunt imuabile. Prin convenție, astronomii au grupat stelele în constelații și le-au folosit pentru a urmări mișcările planetelor și pentru a deduce poziția Soarelui. Mișcarea Soarelui împotriva stelelor de fundal (și a orizontului) a fost folosită pentru a crea calendare, care puteau fi folosite pentru a reglementa practicile agricole. Calendarul gregorian, utilizat în prezent aproape peste tot în lume, este un calendar solar bazat pe unghiul axei de rotație a Pământului în raport cu steaua sa locală, Soarele.
Cea mai veche diagramă stelară datată cu exactitate a fost rezultatul astronomiei antice egiptene din 1534 î.Hr. Cele mai vechi cataloage de stele au fost compilate de astronomii antici babilonieni din Mesopotamia la sfârșitul celui de-al II-lea mileniu î.Hr., în perioada Kassite (c. 1531–1155 î.Hr.).
Primul catalog de stele din astronomia greacă a fost creat în jurul anului 300 î.Hr. de Aristillus cu ajutorul lui Timocharis. Catalogul de stele a lui Hiparh (secolul II î.Hr.) a cuprins 1.020 de stele și a fost folosit de Ptolemeu la propriul său catalog de stele. Hiparh este cunoscut pentru descoperirea primei nova (stea nouă) înregistrate. Multe dintre denumirile constelațiilor și stelelor utilizate astăzi provin din astronomia greacă.
În ciuda aparentei imuabilități a cerului, astronomii chinezi știau că pot apărea stele noi. În anul 185, ei au fost primii care au observat și au scris despre o supernova, acum cunoscută sub numele de SN 185. Cel mai strălucitor eveniment stelar din istoria înregistrată a fost supernova SN 1006, care a fost observată în anul 1006 și despre care a scris astronomul egiptean Ali ibn Ridwan și mai mulți astronomi chinezi. Supernova SN 1054, care a dat naștere la Nebuloasa Crabului, a fost, de asemenea, observată de către chinezi și astronomi islamici.
Astronomii islamici medievali au dat nume arabe multor stele care sunt utilizate și astăzi și au inventat numeroase instrumente astronomice care puteau calcula pozițiile stelelor. Au construit primele mari observatoare, în principal în scopul dezvoltării cataloagelor astronomice Zij. Printre acestea, „Cartea stelelor fixe” (964) a fost scrisă de astronomul persan Abd al-Rahman al-Sufi, care a observat o serie de stele, roiuri de stele (inclusiv Omicron Velorum și Roiul lui Brocchi) și galaxii (inclusiv galaxia Andromeda). Potrivit lui A. Zahoor, în secolul al XI-lea, savantul persan Abu Rayhan Biruni a descris galaxia Calea Lactee ca o multitudine de fragmente având proprietățile stelelor nebuloase și a calculat latitudinile diverselor stele în timpul unei eclipse lunare din 1019.
În secolul al XII-lea, astronomul andaluz Ibn Bajjah a propus teoria conform căreia Calea Lactee este formată din multe stele care aproape că se ating reciproc și apar ca o suprafață strălucitoare uniformă datorită efectului de refracție din materialul sublunar, citând observația sa ca dovadă în timpul conjuncției lui Jupiter și Marte în anul 500 în calendarul islamic (1106/1107).
Vremuri moderne
Astronomii europeni timpurii, cum ar fi Tycho Brahe, au identificat stele noi pe cerul nopții (denumite mai târziu novae), sugerând că cerurile nu sunt imuabile.
În 1584, Giordano Bruno în lucrarea sa De l’infinito universo e mondi („Despre universul infinit și lumile”) a scris că stelele pot fi alți sori în jurul cărora se află planete, posibil chiar asemănătoare Pământului. Aceasta nu era o idee nouă, idei similare au fost deja avansate de filosofii greci antici Democrit și Epicur și cosmologi islamici medievali, cum ar fi Fakhr al-Din al-Razi. Acest gând a fost inițial stigmatizat ca erezie, dar în secolul următor, ideea a ajuns la un consens în rândul astronomilor. Pentru a explica de ce aceste stele nu au exercitat nici o atracție gravitațională netă asupra Sistemului Solar, Isaac Newton a susținut că stelele au fost inițial distribuite uniform în spațiu și au rămas aproape complet nemișcate. În acest model, Universul nu era în echilibru perfect astfel încât, ca să nu colapseze sub influența gravitației, a fost necesară o intervenție periodică a Providenței. Teologul Richard Bentley i-ar fi putut insufla această idee.
Astronomul italian Geminiano Montanari a fost primul care a descris schimbările în luminozitatea stelei Algol în 1667. În 1718, în Anglia, Edmond Halley a publicat primele măsurători ale mișcării corespunzătoare a unei perechi de stele „fixe” din apropiere, arătând o schimbare semnificativă între Arcturus și Sirius. El a că dovedit astfel că stelele și-au schimbat pozițiile de pe vremea astronomilor antici greci Ptolemeu și Hiparh.
William Herschel a fost primul astronom care a încercat să determine distribuția stelelor pe cer. În timpul anilor 1780, el a făcut o serie de 600 de măsurători, numărând stele în direcții diferite. S-a dovedit că numărul de stele văzute a crescut sistematic pe măsură ce s-a apropiat de partea cerului care conține nucleul Căii Lactee. Fiul său John Herschel a repetat acest studiu în emisfera sudică și a constatat o creștere corespunzătoare în aceeași direcție. În plus față de celelalte realizări ale sale, William Herschel este renumit și pentru descoperirea faptului că unele stele nu se limitează doar la aceeași linie vizuală, ci sunt și însoțitori fizici care formează sisteme binare de stele.
Secolul al XIX-lea
Prima măsurare directă a distanței unei stele de Pământ (61 Cygni, la 11,4 ani-lumină distanță) a fost făcută în 1838 de paralaxa lui Friedrich Bessel. Rezultatul obținut de el după 18 luni de observație - 10,4 ani-lumină - a fost similar cu cel modern. Studiile ulterioare folosind această metodă au relevat distanțele semnificative dintre stele în spațiu. Observarea stelelor duble a căpătat o importanță tot mai mare în secolul al XIX-lea. În 1827, Felix Savary a fost primul care a descris orbitele unui sistem binar folosind observații făcute cu un telescop. Obiectul observației sale a fost primul sistem binar cunoscut, descoperit de William Herschel în 1780, sistemul ξ Ursae Majoris. În 1834, Friedrich Bessel, pe baza schimbărilor din mișcarea proprie a lui Sirius, a prezentat o ipoteză despre existența unei stele invizibile însoțitoare, care în 1862 a fost identificată drept pitica albă a lui Sirius B.
Astronomi precum Friedrich Georg Wilhelm von Struve și S. W. Burnham au colectat observații detaliate ale multor sisteme de stele binare făcând posibilă calcularea maselor stelelor pe baza elementele lor orbitale. Edward Pickering a descoperit primul binar spectroscopic în 1899, când a observat divizarea periodică a liniilor spectrale ale stelei Mizar într-o perioadă de 104 zile.
La mijlocul secolului al XIX-lea, Gustav Kirchhoff a publicat legea radiațiilor termice. Acesta a arătat că Soarele radia o cantitate extraordinară de energie. De atunci, a fost căutată sursa de energie a radiațiilor solare, și deci alte stele. Conceptele analizate, cum ar fi reacțiile chimice sau căderea asteroizilor pe Soare, nu au fost în măsură să explice o energie atât de mare. Doar teoria Kelvin-Helmholtz a obținerii de energie prin colaps gravitațional a obținut recunoașterea și a fost teoria dominantă până la începutul secolului XX. Energia colapsului gravitațional este sursa de căldură a stelei înainte de începerea schimbărilor nucleare și în timpul proceselor de colaps..
Secolul XX În secolul XX s-a înregistrat o dezvoltare semnificativă în astronomie, iar fotografia a devenit un instrument extrem de valoros, util în observarea stelelor. Karl Schwarzschild a descoperit că se poate determina culoarea unei stele, care indică temperatura efectivă a acesteia, comparând magnitudine aparentă cu magnitudinea fotografică. O creștere semnificativă a preciziei măsurătorilor cantităților stelare în diferite intervale de unde electromagnetice a fost adusă de inventarea fotometrului fotoelectric. În 1921, Albert A. Michelson a făcut primele măsurători ale diametrului unei stele folosind un interferometru pe telescopul Hooker de la Observatorul Mount Wilson.