با چرخه حیات ستاره ها آشنا شوید
توسط مهرانه راجعی ·
· ۰
وقتی به آسمان شب نگاه می‌کنید، شاید فراموش کنید که هر نقطه نورانی در حال درخشیدن، ستاره ای است که در یکی از مراحل چرخه حیات خود قرار دارد. از تولد پرهیاهو تا مرگ وحشتناک یک ستاره، این اجرام آسمانی می‌توانند تا ده‌ها میلیارد سال پایدار بمانند. در ادامه به جزئیات چرخه حیات ستاره ها می‌پردازیم.
مرحله سحابی
ستارگان زندگی خود را در ابرهای عظیم گاز و غبار به نام سحابی‌ها یا ابرهای مولکولی آغاز می‌کنند. جرم این ابرها می‌تواند از 1,000 تا 10,000,000 برابر جرم خورشید باشد. هرچه ابرهای مولکولی سردتر باشند، بیشتر به اختلالات گرانشی، مانند موج شوکی ناشی از یک ابرنواختر نزدیک، واکنش نشان می‌دهند و منجر به تشکیل گره‌های متراکم گاز می‌شوند.
این گره‌ها با ادامه رشد، با دیگر گره‌های متراکم برخورد می‌کنند یا ماده بیشتری از ناحیه شکل‌گیری جذب می‌کنند و نیروی گرانشی آنها افزایش می‌یابد.
وقتی نیروهای گرانشی به یک نقطه اوج می‌رسند، توده‌های عظیم ماده انباشته‌شده فرو می‌ریزند و اصطکاک ایجادشده در این مرحله منجر به افزایش شدید دما می‌شود. در این مرحله، شکل‌گیری یک پیش‌ستاره آغاز می‌شود.
مرحله پیش‌ستاره
انرژی تولیدشده در طول فروپاشی مواد در مرحله سحابی چرخه حیات ستاره، به پیش‌ستاره تازه‌شکل‌گرفته انتقال می‌یابد. اما دما هنوز برای شروع همجوشی هسته‌ای کافی نیست. پیش‌ستاره با جذب مواد بیشتر از سحابی‌ای که در آن شکل گرفته است (فرآیندی به نام تجمع) به رشد خود ادامه می‌دهد. این فرآیند باعث تشکیل یک دیسک پیش‌سیاره‌ای در اطراف هسته پیش‌ستاره می‌شود. این دیسک باقی‌مانده‌ای از گرد و غبار، یخ و گاز است که به هم می‌پیوندند و اجرام کوچکی به نام سیاره‌واره‌ها را شکل می‌دهند که در نهایت به سیارات کامل تبدیل می‌شوند.
اگر جرم یک ستاره بیش از 0.08 جرم خورشیدی باشد (یک جرم خورشیدی معادل جرم خورشید زمین است)، واکنش‌های هسته‌ای آغاز می‌شوند و این واکنش‌ها وضعیت آن جرم را به عنوان یک ستاره تثبیت می‌کنند. سیارات در اطراف آن شکل می‌گیرند و ستاره وارد مرحله اصلی می‌شود.
مرحله اصلی
پس از میلیون‌ها سال افزایش فشار و دما در مرحله پیش‌ستاره، جرم شکل‌گرفته با یک دوراهی مواجه می‌شود. اگر جرم آن هرگز به 0.08 جرم خورشیدی نرسد، دمای لازم (10,000,000 کلوین) برای آغاز همجوشی هسته‌ای ایجاد نمی‌شود و به یک ستاره شکست‌خورده به نام کوتوله قهوه‌ای تبدیل می‌شود که برای همیشه خنک می‌شود و محو می‌گردد.
اما اگر پیش‌ستاره به 0.08 جرم خورشیدی برسد، هسته آن هیدروژن را به هلیوم تبدیل می‌کند. این فرآیند قدرتمند، مانع از فروپاشی ستاره تحت نیروی گرانش خود می‌شود. این مرحله مانند جرقه‌ای است که آتش را روشن می‌کند—وقتی روشن شد، تا زمان اتمام انرژی خود روشن باقی می‌ماند.
ستارگان حدود 90 درصد از عمر خود را در مرحله اصلی می‌گذرانند و بیشتر ستارگانی که شب هنگام می‌بینیم، در مرحله اصلی هستند. تخمین زده می‌شود که خورشید ما نیز تقریباً در نیمه این مرحله قرار دارد.
مراحل مرگ
جرم یک ستاره زمانی که از فاز توالی اصلی خود دور می‌شود، بسیار مهم است، زیرا تعیین می‌کند با نزدیک‌شدن به پایان عمرش چگونه رفتار کند. با این حال، صرف نظر از جرم آن، چیزی که باعث شروع پایان عمر ستاره می شود، کمبود هیدروژن هسته آن است، به این معنی که همجوشی هسته ای کمتری ممکن است رخ دهد.
همجوشی هسته‌ای برای ستاره حیاتی است، زیرا نیروی گرانشی که ماده را به هم می‌کشد را متعادل می‌کند. از آنجا که در طول مرگ ستاره همجوشی هسته‌ای کاهش می‌یابد، گرانش شروع به غلبه می‌کند و هسته ستاره را می‌فشارد.
ستارگان کم‌جرم
ستارگان کم‌جرم مانند خورشید، ذخیره هیدروژن خود را نسبتاً آهسته مصرف می‌کنند، به این معنی که فرآیند مرگ می‌تواند میلیاردها سال طول بکشد. این مرحله شامل تبدیل‌شدن آنها به غول‌های سرخ است، زیرا همجوشی، هلیوم را به کربن تبدیل می‌کند.
برای یافتن یکی از بهترین نمونه‌های غول سرخ در آسمان شب، دسته دب اکبر را دنبال کنید تا به ستاره‌ای نارنجی‌رنگ به نام Arcturus برسید.
پس از آنکه غول سرخ لایه‌های بیرونی خود را از دست می‌دهد، سحابی‌های سیاره‌ای—ابرهای غبار و گاز با اشکال و رنگ‌های عجیب—در اطراف ستاره در حال مرگ تشکیل می‌شوند. در نهایت، غول سرخ به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود؛ ستاره‌ای که همجوشی هسته‌ای را متوقف کرده اما همچنان از انرژی حرارتی ذخیره‌شده خود نور ساطع می‌کند. کوتوله‌های سفید به اندازه زمین هستند، اما از نظر جرم با خورشید قابل مقایسه‌اند.
وقتی یک کوتوله سفید دیگر نوری تولید نکند، به کوتوله سیاه تبدیل می‌شود. با این حال، هنوز هیچ ستاره‌ای به این مرحله نرسیده است، زیرا سن جهان کافی نیست. این یعنی کوتوله‌های سیاه فعلاً فقط یک مرحله نظری در مرگ ستاره هستند.
ستارگان پرجرم
فرآیند برای ستارگان پرجرم (8 جرم خورشیدی یا بیشتر) بسیار سریع‌تر است، زیرا آنها سوخت هیدروژنی خود را با سرعت بسیار بالاتری مصرف می‌کنند—فرآیندی که تنها چند میلیون سال طول می‌کشد. وقتی ستاره پرجرم هیدروژن هسته خود را تمام می‌کند، منبسط و سرد شده و به یک ابرغول سرخ تبدیل می‌شود.
در این مرحله، به لطف فرآیندهای سوخت‌رسانی که کربن را به عناصر سنگین‌تر مانند اکسیژن، منیزیم و نئون تبدیل می‌کند و واکنش‌های زنجیره‌ای که سیلیکون را به آهن تبدیل می‌کنند، هسته ستاره هنوز فروپاشی نکرده است. با این حال، هر بار که یک ماده جدید و سنگین‌تر ایجاد می‌شود، زمان باقی‌مانده برای هسته ابرغول به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
در آخر، هسته آهن فرو می‌پاشد—زیرا همجوشی آهن انرژی جذب می‌کند، نه اینکه آن را آزاد کند—و به شدت به خود واکنش نشان می‌دهد و لایه‌های بیرونی خود را به فضا پرتاب می‌کند. این انفجار عظیم و شگفت‌انگیز را ابرنواختر می‌نامند. مواد با خشونت به فضا پرتاب شده، سحابی‌های جدیدی را تشکیل می‌دهد و فرآیند شکل‌گیری ستاره‌ها دوباره آغاز می‌شود تا چرخه حیات ستاره کامل شود.
در نهایت، ستارگان باقی‌مانده با جرمی کمتر از 2.2 تا 2.9 جرم خورشیدی—که به آن حد تولمن-اوپنهایمر-ولکوف گفته می‌شود—ستارگان نوترونی متراکم تشکیل می‌دهند.
اگر جرم آنها از این حد بیشتر باشد، هیچ نیرویی قادر به مقاومت در برابر گرانش عظیم نیست. این فروپاشی گرانشی بی‌پایان منجر به تشکیل یک سیاه‌چاله می‌شود؛ یک جسم کیهانی کم‌فهمیده‌شده که نیروی گرانش آن به قدری قوی است که حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند.
اگر از تماشای ستاره‌ها در شب لذت می‌برید، مطمئن شوید که آیا در همان زمان بارش شهابی نیز رخ می‌دهد یا خیر. این بارش‌ها به راحتی قابل مشاهده‌اند و در تمام طول سال اتفاق می‌افتند.
تصاویر نویسندگان دیدگاه از Gravatar گرفته می‌شود.