על-ענק אדום

על-ענק אדום הוא כוכב על-ענק הנמצא בחלקה העליון של דיאגרמת הרצשפרונג-ראסל. דרגת הבהירות של על-ענק אדום היא I והסיווג הספקטרלי שלו הוא K-M. כוכבים אלו הם הגדולים ביותר שנתגלו ביקום מבחינת נפח. הכוכב ביטלג'וז, מקבוצת הכוכבים אוריון, הוא דוגמה לעל-ענק אדום.

חתך פנימי של על-ענק אדום המראה את היסודות הנוצרים בו

תכונות

כוכבים שמסתם גדולה מעשר מסות שמש (לערך) לאחר שסיימו להתיך את המימן שלהם, יהפכו לעל-ענקים אדומים במהלך תקופת התכת ההליום שלהם. לכוכבים אלו טמפרטורת שטח פנים נמוכה יחסית, בין 3,500-4,000 קלווין, ורדיוסים גדולים מאוד, בדרך כלל בטווח של 200–800 רדיוס השמש שלנו. גודלם של על-הענקים הגדולים ביותר הידועים כיום הוא פי 1,500 מרדיוס השמש שלנו (כשבע יחידות אסטרונומיות).

לכוכבים מסוג על-ענק אדום אין פוטוספירה מובחנת, ורוח השמש שלהם איטית ודחוסה. מסתם של על-ענקים אדומים מאפשרת להם להתיך יסודות כבדים יותר, עד היתוך של ברזל.

התפתחות

ערכים מורחבים – מחזור החיים של כוכב

בליבת הכוכב, בה הלחץ והטמפרטורה הגבוהים ביותר, מתרחשת התכה של הליום לפחמן, חמצן, ניאון, צורן, גופרית ולבסוף ברזל. בה בעת מתרחש בשכבה המקיפה את הליבה היתוך של מימן להליום ולאחר מכן היתוך של הליום ליסודות הכבדים יותר ומתחיל היתוך של מימן בשכבה חיצונית יותר. התהליך ממשיך באופן דומה עד שלקראת סוף חייהם, מפתחים העל-ענקים מבנה שכבות דמוי בצל של יסודות, כאשר היסודות הכבדים ביותר נמצאים בליבה. בעת ובעונה אחת, בכל שכבה תתקיים פעילות גרעינית אחרת: החל מהיתוך צורן לברזל במרכז הכוכב, דרך ניאון, חמצן, פחמן והליום, ועד למימן המותך בשכבה החיצונית של המעטפת. הברזל אינו ניתן להיתוך גרעיני בשום צורה, שכן התהליך צורך יותר אנרגיה משהוא פולט, וכאשר מפסיקים תהליכי ההיתוך בליבת הכוכב, אז אין עוד דבר אשר יכול לעצור את קריסת הכוכב אל תוך עצמו. הכוכב קורס ויוצר גל הדף אשר מעיף את השכבות החיצוניות של הכוכב בהתפוצצות סופרנובה, ואילו הליבה קורסת אל תוך עצמה עד ליצירת כוכב נייטרונים (אם מסת ליבת הכוכב אינה עולה על 3 מסות שמש) או חור שחור.

משך החיים של כוכב על-ענק אדום הוא קצר יחסית, ואורכו רק מספר מאות-אלפי שנים עד כמיליון שנים. ניצולת האנרגיה בתהליך תרמו-גרעיני הולכת ויורדת עם המסה של האטומים המעורבים, וכך הולך ויורד מספר שנות החיים שיכולים תהליכי היתוך כבדים להקנות לכוכב. לדוגמה, כוכב בעל 25 מסות שמש יימצא קרוב ל-10 מיליוני שנים בהיתוך מימן להליום (ככוכב הסדרה הראשית) ואז יהפוך לעל-ענק אדום, בו ימצא מיליון שנים בהיתוך הליום לפחמן, אלף שנים בהיתוך פחמן לחמצן ולניאון, 12 שנים בהיתוך ניאון וחמצן למגנזיום, 4 שנים בהיתוך חמצן לצורן וגופרית, ואז רק שבוע בהיתוך צורן לברזל.

לפעמים התגובות הגרעיניות בעל-ענקים אדומים מאטות מסיבה כלשהי וכתוצאה מכך הם מתכווצים ומתחממים תוך שמירה על עוצמת ההארה הכוללת. במקרה כזה הסיווג הספקטרלי שלהם משתנה עם השינוי בטמפרטורת פני השטח שלהם, והם הופכים לעל-ענקים צהובים, על-ענקים לבנים ולבסוף לעל-ענקים כחולים. אם התהליכים הגרעיניים מאיצים שוב, הם חוזרים ומתנפחים תוך התקררות וחוזרים להיות על-ענקים אדומים דרך אותם שלבי ביניים.

על-ענקים אדומים בולטים

• סטיבנסון 2-18 הוא על-ענק אדום, הכוכב הגדול ביותר המוכר למדע.
• UY במגן הוא על-ענק אדום מסוג ספקטרלי M4 Ia. כמו כן הוא הכוכב השני הגדול ביותר הידוע למדע.
• אנטארס הוא על-ענק אדום מסוג ספקטרלי M1.5 Iab
• ביטלג'וז הוא על-ענק אדום מסוג ספקטרלי M1-2 Ia-Iab
• אניף הוא על-ענק כתום מסוג ספקטרלי K2 Ib
• סוהייל הוא על-ענק כתום מסוג ספקטרלי K4 Ib

בתמונות מספר 5-6 מצויים כמה על-ענקים

השוואת גדלים בין גרמי שמים (בכל תמונה מימין לשמאל):
1. כדור הארץ > נוגה > מאדים > כוכב חמה
2. צדק > שבתאי > אורנוס > נפטון > כדור הארץ
3. סיריוס > השמש > פרוקסימה קנטאורי > צדק
4. אלדברן > ארקטורוס > פולוקס > סיריוס
5. ביטלג'וז > אנטארס > ריג'ל > אלדברן
6. UY במגן > NML בברבור > VY בכלב גדול > ביטלג'וז

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא על-ענק אדום בוויקישיתוף

מחזור החיים של כוכב (לא בקנה מידה)

$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ = מסת שמש, כ־‎2 x 1030 ‏ק"ג מסת כוכב בעת היווצרותו: מסה קטנה מאד - פחות מ־$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.08 לערך, מסה קטנה - בטווח $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.08 - 0.4 לערך, מסה בינונית - בטווח $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 0.4 - 8 לערך (לאחר הקריסה המסה קטנה, פחות מ־$_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44 לערך), מסה גדולה - לפחות $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 8 לערך (לאחר הקריסה המסה היא לפחות $_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44 לערך) הערה: במצבים בהם כוכב מסוים סופח אליו מסה - הוא עשוי לעבור למחזור חיים של מסה גבוהה יותר. לדוגמה: אם ננס לבן במערכת זוגית סופח אליו חומר מבן זוגו, המגדילה אותו מעבר לגבול צ'נדראסקאר ($_{\mathrm {M} _{\bigodot }}$ 1.44), הוא יכול לעבור סופרנובה מסוג Ia שבסופה ייווצר כוכב נייטרונים (במקום ננס שחור).