پیامدهای نابودی ستارگان

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه
ستاره.ها جاویدان نیستند! اخترشناسان ، در پرتو مشاهده.های متعدد ، موفق شده.اند به تفصیل ، زمان مرگ ستارگان را پیش بینی کنند. پاره.ای تاره.ها به کندی خاموش می.شوند، خورشید ما نخست به صورت گلوله آتشین غول آسا در خواهد آمد و خورشیدهای دیگر پس از انفجار به ابر نواختر تبدیل خواهند شد. هنگامی که خورشید واپسین دم را بکشد، پنج میلیارد سال گذشته است. پس از اینکه خورشید چنان باد کند که مدار سیاره زهره را هم فرا بگیرد، همه جو خود را در فضا می.ریزد و به صورت گوی کوچکی در می.آید که نور درخشان سفیدی از خود گسیل می.کند و آنگاه خاموش می.شود و منظومه خورشیدی را در تاریکی جاودان فرو می.برد.

زمانی که خورشید می.میرد
در این هنگام ، مدت مدیدی است که زمین به صورت جهنمی در آمده است. از بزرگترین کارهایی که بدست انسان انجام گرفته و همچنین از آثار زندگی ، کوچکترین نشانه.ای بر جای نخواهد ماند. سیاه آبی ما این جایگاه برترین آفریده.ها ، بیشتر از هر زمینتان به ماه شبیه خواهد شد: بدون جو ، بدون آب ، با سطحی بسیار گرم.

سرنوشت ستارگان
سرنوشت همه ستاره.ها مانند خورشید نیست. آنها ، بر حسب جرمشان ، به گونه.های مختلف می.میرند. به منظور کشف این تنوع و مراحل تحول هر ستاره ، باید ستاره.ها را به دقت مشاهده ، رده بندی و بویژه مکانیک آنها را دریافت. از یکسال پیش ، گروه پژوهشی آدام/باروز از دانشگاه آریزونادر تاکسون ، برای ایجاد شرایط حاکم در لحظه انفجار ابرنواختر از مشابه سازیهای کامپیوتری یاری گرفته.اند. پژوهشگران به یاری ابررایانه.هایی که ساعتها کار می.کنند، توانسته.اند فروپاشی لایه.های گوناگون ستاره را به هنگام فرو ریختن در قلب آهنی خود ، در دو بعد ، باز سازی کنند.

همچنین توانسته.اند این فراِیند را از راه لایه.های امواج ضربه.ای بوجود آمده ، پس از توقف ناگهانی فرو ریزی ، پیگیری کنند. درپرتو این شبیه سازیها ، که تا چند سال پیش تحقق ناپذیر بودند، اخترشناسان در حال کشف و آگاهی از چگونگی مرگ پیش بینی شده ستارگان پر جرم هستند. پیش از رسیدن به آن ، باید از کم و کیف و ماهیت ستارگان آگاهی می.یافتند. از ابتدای سده کنونی ، دانشمندان ستارگان را بر حسب دما و درخشندگیشان رده بندی کردند.

رنگ نور گسیلی ، دما را معین می.کند؛ مثلا ستاره سرخ سرد است (پیرامون 3000 درجه کلوین که صفر درجه کلوین مساوی ات با منهای 273 درجه سانتیگراد). در حالی که ستاره آبی ، بسیار گرم است، (پیرامون 25000 درجه کلوین) از آنجا که درخشندگی بستگ به دما و سطح گسیل کننده ستاره دارد، اخترشناسان تعیین کرده.اند ستاره.هایی با ابعاد بسیار متفاوت وجود دارند. دمای بالا و درخشندگی شدید ، از فراوان انرژی خبر می.دهد.

سرچشمه این انرژی کلان از کجاست؟
ستاره ، تحت تأثیر وزن خود ، هر اندازه که باشد، گرایش به انقباض دارد. اما در برابر نیروی گرانش که اتمهای گازهای را بسوی مرکز ستاره جذب و متراکم می.سازد، نیروی الکترومغناطیسی وجود دارد که ناشی از جنبش ذرات گاز (الکترونها و هسته.های اتمی) ناشی از گرماست. این نیروی دوم که فشار درونی نیز نامیده می.شود، در دمای بالاتر ، نیرومندتر است. این بدان معنی است که رفته رفته بر دما افزوده می.شود، الکترونها بیش از پیش به حرکت در می.آیند تا اینکه از هسته.ها گریخته ، در فضاهایی که پیش از آن در اشغال اتمها بودند، آزادانه جریان می.یابند.

در سطح خورشید ، فشار کم است و دما پیرامون 5300 درجه کلوین است. در مرکز آن ماده.ای که وزن همه آن چیزهایی که بالای سرش قرار دارند، را تحمل می.کند، تراکمی معادل 150 مرتبه بیشتر از آب را بدست می.آورد. در 15 میلیون درجه کلوین ، ذرات تحریک شده چنان به یکدیگر نزدیکند که گاهی با یکدیگر برخورد می.کنند. هنگامی که این مورد پیش بیابد، دو هسته اتم ، چنان به یکدیگر نزدیک می.شوند که موفق به غلبه بر نیروی دافع الکتروستاتیکی (کاهنربایی) می.شوند.

در این لحظه بخصوص ، نیروی هسته.ای پدید می.آید که در برابر این فواصل کوچک تاب مقاومت نیاورده ، بر آنها غالب می.شود. در این صورت دو هسته یکی شده و جرمی کمتر از کل جرم اولیه شان بدست می.آوردند. تفاوت جرم ، به انرژی تبدیل شده ، به صورت فوتون گاما گسیل می.شود. ژان/پیرشیز ، اخترفیزیکدان سازمان انرژی اتمی فرانسه چنین نتیجه گیری می.کند: "هر ستاره ، رآکتور هسته.ای پایداری است با دیواره.های گرانشی".

مرحله هیدروژی سوزی
در ستاره.ها ، عنصر اولیه.ای که فراوانتر است، هیدروژن است (حجدود 70 درصد از جرم آنها) و باز هم همین هیدروژن است که زودتر از همه تسلیم نیروی هسته.ای می.شود. در قلب خورشید ، همچنان که در قلب ستارگان دیگر ، هسته.های هیدروژن در اثر همجوشی به هسته.های هلیوم بدل می.شوند. هر چه دما زیادتر شود، واکنشها هم بیشتر می.شوند، و بنابراین گازهای واقع در لایه.هایی دورتر از مرکز را گرم می.کنند. لایه.هایی که کمتر تحت تأثیر نیروی گرانش قرار دارند. در این صورت ، این لایه.ها منبسط (فضای داخلی بر نیروی گرانش غلبه می.کند) و سرد می.شوند.

سرد شدن پوششی منجر به کاهش واکنشهای گرما هسته.ای در مغز و مرکز ستاره می.شود که بار دیگر تا افزایش دوباره واکنشها خود را گرم کند. این ساز و کار تنظیم کننده ، که شباهت به دما پای یخچالها دارد، به خورشید فرصت می.دهد که انرژی خود را به کندی "مصرف" کند و طول عمری به مدت 10 میلیارد سال داشته باشد. با این حال ، پس از 5.5 میلیارد سال ، همه هیدروژن درونی ، تبدیل به هلیوم خواهد شد. اما نیروی دافع بسیار الکتریسیته ساکن بالای این هسته.های جدید ، مانع از همجوشی در دمایی به "اندکی" 156 میلیون درجه کلوین خواهد شد.

گرانش هم با پیگیری کار انقباضش ، دمای قلب خورشید را بالا خواهد برد و این همجوشی هسته.های هیدروژن پوششی را فراهم خواهد آورد که تا آنجا بسیار سردتر از آن مانده بودند تا واکنشهای هسته.ای را بوجود بیاورند. این منبع جدید گرما که دیگر مرکزی نیست بلکه پوششی و محیطی است، لایه.های خارجی گازها را منبسط خواهد کرد، و بدین سان مرحله غول سرخ آغاز خواهد شد. در آن هنگام به مدت صد میلیون سال ، خورشید باد کرده ، مدار سیاره زهره را در بر خواهد گرفت. گاز سطحی که از منبع گرمای به دور می.افتد، رد شده به 300 کلوین می.رسد و فضا را با نوری سرخ روشن خواهد کرد.

مرحله هلیوم سوزی
طی این مدتی که ذکر شد قلب هلیومی ، انقباظش را ادامه خواهد داد تا به 100میلیون درجه کلوین برسد و شروع به همجوشی با اکسیژن و کربن کند. همه چیز طوری اتفاق می.افتد که گویی ، در دور دست در سطح سرد خورشید ، ستاره.ای تازه و بسیار کوچک در حال پیدایش است. طی چند میلیون سال ، افروختن هلیوم پایان خواهد گرفت. در این صورت چیزی به جز قلبی بی حرکت و بی واکنش از اکسیژن و کربن با دمای 200 میلیون کلوین بر جای نخواهد ماند. این قلب ، خود را گرم خواهد کرد و دچار همجوشی خواهد شد. این منبع گرما همچنان به سوختن هدروژن ادامه خواهد داد که باز هم دورتر از قلب قرار داشته است. اما ابن مرحله ناپایدار است و در پایان کار ، پوشش خارجی که تراکم بسیار کمی دارد (بسیار کمتر از جو زمین) در فضای میان ستاره.ای ریخته خواهد شد.

مرحله پایانی
این پوسته در حال انبساط پیروزمند از نیروی گرانشی ، بیش از پیش بزرگ خواهد شد تا شکل گوی غول آسایی را به خود بگیرد که قلبش آن را درخشان می.سازد. این همان چیزی است که سحابی سیاره.ای نامیده می.شود. در این میان قلب به صورت کوتوله سفیدی در می.آید، ستاره کوچکی به بزرگی زمین. دمایش به 10000 درجه کلوین کاهش می.یابد و گرانش آن برای ایجاد همجوشی اکسیژن و کربن به انداه کافی شدید نخواهد بود. آنچه از خورشید خواهد ماند، به کندی سرد خواهد شد تا به خاموشی کامل بینجامد. بدین سان کوتوله سیاهی تشکیل خواهد شد که برای همیشه به همان صورت خواهد ماند.

شرایط زمین پس از مرگ خورشید
در آن هنگام ، در روی زمین ، زندگی بسیار پیش از مرحله غول سرخ جاروب شده است. میشل/کاسه ، از بنیاد اخترفیزک پاریس چنین اشاره می.کند که: "تا یک میلیارد سال دیگر ، درخشندگی خورشید که 10 تا 15 درصد ، به نسبت امروز افزایش خواهد یافت، برای تبخیر اقینوسها و تبدیل کره ما به کوره.ای همانند زهره کفایت خواهد کرد." در واقع ، این جرم اولیه ستاره است که شرایط تحول آن را فراهم می.آورد. بین 0.3 و 7 جرم خورشیدی ، همین داستان خورشید تکرار می.شود. فراتر از آن ، تحول ستاره.ای دیگری منجر به مرگی دیگر می.شود.

مرگ ستارگان پر جرم
در حالی که ستاره.هایی از نوع خورشید ، جرمشان طی مرحله غول سرخ از دست می.رود، ستاره.های پر جرم که غول آبی نامیده شده.اند، از همان آغاز وجودیشان جرم از دست می.دهند. گرمای آنها (با دمای 25000 درجه کلوین در سطح و 30 میلیون درجه کلوین در قلب) جریانی از فوتونها را گسیل می.کند که چنان شدید است که بخشی از پوشش ستاره کاملا بسوی فضا رانده می.شود. از آنجا که نیروی گرانشی (ناشی از جرم کلی از ستاره.های نوع خورشید بسیار شدیدتر است، واکنشهای هسته.ای در آن ، با آهنگی بسیار بالاتر تولید می.شوند. مثلا غولی آبی با 25 تا 30 جرم خورشید ، ذخیره.های هیدروژنش را تنها طی 8 تا 10 میلیون سال به پایان می.برد.

مغز هلیومی آن منقبض می.شود. دمایش افزایش می.یابد و منجر به به همجوشی هیدروژن محیطی می.شود. پوشش گرم شده منبسط می.شود و در این هنگام مرحله ابر غول سرخ آغاز می.شود. افروزش هلیوم 500000 سال به طول می.انجامد. به جای پایان گرفتن به صورت کوتوله سفید کربنی و اکسیژنی ، مغز ، ناتوان از تحمل وزن بسیارش به انقباض ادامه می.دهد. در دمای 800 میلیون درجه کلوین ، هسته اتمهای کربن و اکسیژن همجوشی یافته تبدیل و به نئون و سدیم می.شوند. این تغییر و تحول پیش از چند ده سالی به طول نمی.انجامد. کارها سرعت می.گیرند، انقباض پیگیری می.شود تا به یک میلیارد درجه کلوین برسد.

در درون ستاره ، از آنجا که دما ، همچنانکه به مرکز آن نزدیک می.شویم افزایش می.یابد، ساختاری پوست پیازی تشکیل می.دهد که منطبق با همجوشیهای متوالی گوناگون هستند. در این لحظه معین است که قلب آهنی (در حدود اندازه زمین) که دیگر نمی.تواند همجوشی و یا گداخت هسته.ای داشته باشد، در کسری از ثانیه در خود فرو می.ریزد. بخش مرکزی آن با 0.8 جرم خورشیدی که به 6 میلیون درجه کلوین رسیده است، به سرعت بر روی خود فرو می.ریزد و بخش برونی آن هم با 1.2 جرم خورشیدی که مدتی در حال آویختگی و میان بالا و پایین آویزان بودن بطور ناپایدار مانده بود، همین راه را پیگیری می.کند.

نیکلا/پرانتزوس ، اختر فیزیکدان بنیاد اخترفیزیک پاریس چنین مقایسه می.کند: "یک قوطی کبریت پر از این ماده ، بیش از یک میلیارد تن جرم خواهد داشت." در مورد ستاره.ای که ابتدا 20 برابر جرم خورشید باشد، موج ضربه همواره بر آن چیره می.شود و بر سطح آن که 700000 کیلومتری مرکز قرار دارد از سرعتی معادل 5000 کیلومتر در ثانیه می.رسد. طی یک ماه ، لایه.های برونی ستاره به 20 میلیارد کیلومتری هسته پرتاب می.شوند و ابرنواختر -از نوع دوم- به درخشندگی بیبشینه خود می.رسد. در مورد ستاره ای از فراتر از 20 برابر خورشید ، "پوسته.های پیاز" به اندازه کافی سنگین می.شوند تا موج ضربه را متوقف کنند و جلو انفجار را بگیرند.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 278]