על-ענק אדום

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

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.

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-ענקים אדום אין פוטוספירה מובחנת, ורוח השמש שלהם איטית ודחוסה. אם התגובות הגרעיניות בתוכם מאיטות מסיבה כלשהי, הם עלולים להפוך לעל-ענק כחול. מסתם של על-ענקים אדומים מאפשרת להם להתיך יסודות כבדים יותר, עד היתוך של ברזל.

התפתחות

ערכים מורחבים – מחזור חייו של כוכב, התפתחות כוכב

בליבת הכוכב, בה הלחץ והטמפרטורה הגבוהים ביותר, מתרחשת התכה של הליום לפחמן, חמצן, נאון, 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 נאון, 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 כמילון 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 ולנאון, 12 שנים בהיתוך נאון וחמצן למגנזיום, 4 שנים בהיתוך חמצן לצורן וגופרית, ואז רק שבוע בהיתוך צורן לברזל.

מחזור חייו של כוכב (לא בקנה מידה)

$_{\Mu_\bigodot}$ = מסת השמש, כ-‎2 x 1030 ‏ק"ג מסת כוכב בעת היווצרותו: מסה קטנה מאד - פחות מ-$_{\Mu_\bigodot}$ 0.08 לערך, מסה קטנה - בטווח $_{\Mu_\bigodot}$ 0.08 - 0.4 לערך, מסה בינונית - בטווח $_{\Mu_\bigodot}$ 0.4 - 8 לערך (לאחר הקריסה המסה קטנה, פחות מ-$_{\Mu_\bigodot}$ 1.44 לערך), מסה גדולה - לפחות $_{\Mu_\bigodot}$ 8 לערך (לאחר הקריסה המסה היא לפחות $_{\Mu_\bigodot}$ 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 ($_{\Mu_\bigodot}$ 1.44), הוא יכול לעבור סופרנובה מסוג Ia שבסופה ייווצר כוכב נייטרונים (במקום ננס שחור).