نگاهی به چگونگی گذر عمر ستارگان
  • امید ترابی
  • 1396/2/28
  • 0
  • 226

بسیاری از اجزای عالم همچون انسان ها، حیوانات و گیاهان روزی متولد می شوند و سرانجام روزی هم می میرند. اما آنچه در این فرآیند همیشگی مهم است به یاد داشتن تبدیل انرژی و ماده است، به این معنی که ماده و انرژی تشکیل دهنده عالم خلق یا نابود نمی شود بلکه تنها از حالتی به حالت دیگر تغییر می کند (اصل پایستگی انرژی- ماده).
همچنین «اینشتین» با نظریه نسبیت خود به ما نشان داد ماده و انرژی می توانند به یکدیگر تبدیل شوند (اصل هم ارزی جرم و انرژی). به این صورت که در یک ستاره با پیوند چهار هسته اتم هیدروژن تحت فشار زیاد و تبدیل آن به یک هسته اتم هلیم انرژی تولید می شود.
ستارگان بعد از تشکیل شدن از یک سحابی گازی، شروع به درخشیدن و مصرف سوخت هیدروژنی خود می کنند. اما این سوخت هر چقدر هم زیاد باشد روزی به پایان می رسد. زمانی که آن پیش ستاره ناپایدار که تازه متولد شده است به ستاره یی پایدار تبدیل می شود اصطلاحاً می گوییم ستاره در رشته اصلی قرار گرفته است.
ستاره یی که در رشته اصلی باشد یعنی در حال همجوشی هسته یی هیدروژن به هلیم است و همچنین از لحاظ دما، ابعاد و درخشندگی به تعادل رسیده است (تعادل هیدرواستاتیکی). اما نباید فراموش کنیم بیش از ۹۰ درصد از عمر یک ستاره در مرحله رشته اصلی سپری می شود. پس به این ترتیب می توان گفت خورشید منظومه شمسی ما اکنون در رشته اصلی قرار دارد. در کهکشان راه شیری اکثر ستاره ها در رشته اصلی قرار دارند. اما بعد از پایان یافتن هیدروژن در هسته ستاره، که محل اصلی سوخت و ساز یک ستاره به حساب می آید، چه اتفاقی داخل آن رخ خواهد داد؟
زمانی که سوخت هیدروژنی یک ستاره در حال پایان یافتن است، آن ستاره نمی میرد بلکه تحت فرآیندهایی جالب به شکلی دیگر درمی آید. وقتی هسته ستاره همه هیدروژن خود را به هلیم تبدیل می کند به دلیل فشار لایه های بالای سطح ستاره، هسته متراکم تر می شود و فشار داخل آن افزایش می یابد. با افزایش فشار هسته، دما بالا می رود و موجب می شود لایه های گازی اطراف هسته داغ تر شوند و به همین دلیل بزرگ تر و دچار انبساط شوند. پس ستاره دوباره تعادل خود را با منقبض شدن هسته و انبساط لایه های خارجی به دست می آورد. در این مرحله قطر ستاره چندین برابر قطر اولیه خود می شود. حتی افزایش قطر یک ستاره ممکن است به بیش از ۷۰۰ برابر قطر اولیه خود برسد.

زمانی که ستاره در این مرحله از انبساط قرار دارد اصطلاحاً می گوییم ستاره تبدیل به غول سرخ شده است. دلیل این نامگذاری به خاطر این است که با منقبض شدن هسته بسیار داغ و انبساط سطح ستاره (که دقیقاً به همین دلیل دمای سطح آن افت شدیدی نسبت به حالت اولیه خود پیدا می کند)، رنگ ستاره به سمت سرخ متمایل می شود. پس هم بزرگ و هم سرخ گون شده است یعنی یک غول سرخ.
زمان تبدیل هر ستاره به یک غول سرخ، وابستگی مستقیمی با جرم آن ستاره دارد. یعنی هر چه ستاره یی بزرگ تر باشد به دلیل فشار بیشتری که بر هسته می آید بسیار سریع تر عمر خود را به پایان می رساند. اما این روند برای ستاره های معمولی و نسبتاً کوچک همانند خورشید بسیار کند است.
در اخترشناسی گاهی اصطلاح ابرغول سرخ را هم به کار می برند. اصطلاح ابرغول سرخ برای آن دسته از ستارگانی که جرم بسیار زیادی دارند (بیش از ۵/۱ برابر جرم خورشید) و اکنون منبسط شده اند، استفاده می شود. برای نمونه فرض کنید جرم یک ستاره با جرم چند ۱۰ برابر خورشید ما بعد از انبساط تا چه حد می تواند قطرش افزایش پیدا کند، اگر قطر آن دست کم چند صد برابر هم شود واقعاً شایسته است که بگوییم تبدیل به یک ابرغول سرخ شده است. هسته ستاره یی که تبدیل به غول سرخ شده است به علت فشار فوق العاده زیاد دمایش حتی به صد میلیون درجه هم می رسد. حال اگر ستاره جرم کافی داشته باشد فشار بالا رفته و همجوشی هلیم در آن به راه می افتد. دو هسته هلیم سریعاً یک هسته بریلیم درست می کنند، اما به دلیل ناپایداری هسته اتم بریلیم، معمولاً سه هسته اتم هلیم عناصر کربن و اکسیژن را تولید می کنند.
تمام این فرآیندها در هسته ستاره رخ می دهد به صورتی که در سطح و زیر سطح آن هنوز هلیم و هیدروژن وجود دارد. اگر جرم ستاره یی زیاد باشد این تبدیل عناصر سبک به سنگین همچنان ادامه پیدا می کند. حال ممکن است در هسته عناصر دیگر و سنگین تری همانند نئون و منیزیم هم تولید شود. این روند برای ستارگانی که بسیار بزرگ هستند و جرم زیادی هم دارند تا به وجود آمدن هسته اتم آهن ادامه پیدا می کند.
اما اکنون این آخرین مرحله از سوخت یک ستاره است زیرا هسته اتم آهن به دلیل چیدمان پروتون ها و نوترون ها از پایدارترین اتم ها به حساب می آید. در این زمان ستاره به لحظه پایان خود نزدیک می شود. لحظه یی شگفت انگیز که همه چیز در کسری از ثانیه تغییر می کند. ستاره یی که از زمان تشکیل شدن تا به امروز میلیون ها سال از عمرش گذشته است با اتفاقی عظیم و جالب وارد بعد جدیدی از چرخه حیات خود می شود.

نظرات0
برای ارسال دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود به حساب کاربریایجاد حساب کاربری