زندگی یک ستاره از تولد تا مرگ

 توده های عظیم گردوغبار که چراغ های زیبای آسمان می شوند

شب ها که به آسمان نگاه می کنیم اگر در آسمان ابری نباشد، می توانیم ستارگان درخشنده را ببینیم و از دیدنشان لذت ببریم؛ ستارگانی که با زیبایی خود آسمان ما را زینت می دهند و چشم های ما را می نوازند. این ستارگان سوسو زن و زیبا که هزاران هزار فرسنگ از ما دورند گاه آنقدر بزرگند که ده ها برابر خورشید ما هستند و گاه کوچکند، اما باز هم با همه کوچکی از زمین ما بزرگ ترند، اما آیا تا به حال درباره چگونگی پیدایش و زندگی این چراغ های زیبای آسمان فکر کرده اید؟ آیا می دانید که آنها هم مانند ما متولد می شوند، زندگی می کنند و می میرند؟

قبل از آن که چگونگی تولد یک ستاره را بررسی کنیم اول باید ببینیم ستاره چیست. ستاره ها اجرام داغی از توده های عظیم گاز و گرد و غبار هستند و در اندازه ها، تراکم و دماهای گوناگون وجود دارند. اندازه آنان از ۴۵۰ برابر کوچک تر تا ۱۰۰۰ برابر بزرگ تر از خورشید، حرارت و دمای آنها بین ۳۰۰۰ تا ۵۰ هزار درجه سلسیوس و تراکم شان از ۲ تا ۵۰ برابر خورشید متغیر است.

رنگ ستارگان به وسیله دمای آنها تعیین می شود به طوری که داغ ترین ستاره ها، به رنگ آبی هستند و سردترین آنها که دمای پایین تری دارند به رنگ قرمز دیده می شوند. مثلاً خورشید حرارتی معادل ۵۵۰۰ درجه سلسیوس دارد و به رنگ زرد نمایان است. انرژی یک ستاره به وسیله ترکیبات و واکنش های هسته ای در مرکز ستاره (هسته) تامین می شود و روشنایی و درخشندگی ستارگان ارتباط مستقیمی به اندازه و بزرگی آنان دارد. هرچه ستاره بزرگ تر باشد درخشندگی آن بیشتر است.

● چگونگی تولد یک ستاره

ستاره ها در مکان هایی از فضا که حاوی توده های عظیم گاز و گرد و غبار است، متولد می شوند. به این مکان ها Nebulae می گویند. این کلمه در انگلیسی به معنای توده ها و ابرهای گاز و گرد و غبار است. این توده های عظیم حاوی گازهای هیدروژن و هلیوم هستند. گاه بر اثر جاذبه ای که در این توده ها ایجاد می شود، این گازها و توده ها به هم نزدیک تر، گرم تر و متراکم تر می شوند و در این زمان، جسم ستاره بر اثر برخوردهایی که تحت نیروی جاذبه، حرارت و گرمای درونی این توده ها رخ می دهد، شروع به شکل گیری می کند و فرمی به خود می گیرد که به آن پیش ستاره (Protostars) می گویند. هرگاه پیش ستاره مواد لازم را برای تبدیل شدن به ستاره در خود داشته باشد حرارت در مرکز آن افزایش چشمگیری می یابد و واکنش های هسته ای در آن آغاز می شود. در این هنگام مولکول های هیدروژن یونیزه و الکترون ها به پروتون های منفرد تبدیل می شوند و بر اثر انقباض و ترکیب گازها، حرارت این توده ها افزایش می یابد تا جایی که به حدود ۱۰ میلیون درجه سلسیوس (۱۸ میلیون درجه فارنهایت) می رسد. در این حرارت یک سری واکنش های هسته ای در درون هسته و مرکز توده اتفاق می افتد که به این فرآیند، واکنش پروتون ـ پروتون می گویند.

در این واکنش ها، پروتون ها با هم ترکیب و به نوترون تبدیل می شوند . در طول این فرآیندها برخی از اجزای درونی از بین رفته و به انرژی تبدیل می شوند. در این مرحله برخوردها و واکنش های درون هسته ای متوقف و تعادل بین حرارت و جاذبه ایجاد و ستاره ما شکل گرفته و متولد می شود.

● آغاز زندگی ستاره و درخشش در آسمان

فرآیند واکنش های پروتون ـ پروتون در واقع مرحله سوختن هیدروژن است. طول این فرآیند و سوختن هیدروژن به وزن و جرم ستاره بستگی دارد. در ستارگان عظیم و بزرگ، وزن عظیم ستاره فشار زیادی را به هسته وارد می کند و حرارت و دما را بسرعت بالا می برند. این ستارگان سنگین بسیار روشن و درخشان هستند. ولی عمر کوتاهی دارند و نسبت به ستارگان کوچک، زندگی کوتاه تری دارند.

زمانی که میزان انرژی حاصل از فرآیند سوختن هیدروژن پایان می پذیرد، برخوردهای درون ستاره ای دوباره آغاز می شود و فشار و دما بشدت بالا می رود و واکنش های هسته ای بین هیدروژن و لیتیوم و دیگر فلزات سبک آغاز شده، حرارت و فشار بسیار زیاد تولید می شود و این فشار عظیم سبب تبدیل هیدروژن به هلیوم و تبدیل هلیوم به کربن، نیتروژن و اکسیژن می شود و این چرخه ادامه می یابد تا زمانی که همه هیدروژن سوخته و تمام شود و در این زمان ستاره به بزرگ ترین میزان اندازه خود می رسد که به آن غول قرمز (Red giant) می گویند.

● مرگ ستاره

زمانی که یک ستاره به بالاترین میزان درخشش می رسد در حقیقت به زمان افول و مرگ خود نیز نزدیک می شود. در این مرحله که تمام گاز هیدروژن و هلیوم تمام شده و دیگر خبری از واکنش ها در هسته ستاره نیست، هسته سردترشده و منبسط می گردد و از تراکم آن کم شده و از درخشندگی و فروغ ستاره کاسته و در این مرحله هسته باقیمانده، به جرمی به نام کوتوله سفید (White Dwarf) تبدیل می شود. ستاره لحظه به لحظه تیره و تاریک تر و کم فروغ تر می شود و درخشش آن کاملا متوقف می گردد. در این زمان ستاره تبدیل به جرمی سیاهرنگ شده و زندگی اش پایان یافته و پس از میلیون ها سال درخشندگی می میرد. دراین مرحله که ستاره جسمی مرده است، جرم سیاه، چاله سیاه یا کوتوله سیاه (Black Dwarf) می نامند.

● تفاوت زندگی ستاره های کوچک و ستاره های بزرگ

ستارگان کوچک به ستارگانی گویند که حداکثر اندازه ای برابر با نصف خورشید داشته باشند. ستارگان عظیم ستارگانی هستند که حداقل ۳ برابر خورشید باشند و گاهی اندازه آنها به ۵۰ برابر خورشید نیز می رسند که این تفاوت در اندازه، اولین تفاوت آنهاست. ستاره های کوچک و بزرگ تقریبا به یک شکل متولد می شوند، زندگی می کنند و می میرند، اما تفاوت هایی نیز با هم دارند. یکی از تفاوت ها در طول عمر این ستارگان است. ستارگان کوچک عمر بسیار طولانی تری نسبت به ستارگان بزرگ تر دارند، به طوری که عمر ستارگان کوچک می تواند تا ۱۰ بیلیون سال طول بکشد در حالی که عمر یک ستاره بزرگ در نهایتا می تواند حدود میلیون ها سال باشد. تفاوت دیگر آن است که وقتی یک ستاره کوچک می میرد از آن جرمی سیاه باقی می ماند که به آن کوتوله سیاه (Black Dwarf) می گویند، در حالی که وقتی ستاره بزرگ می میرد تبدیل به یک چاله فضایی ( Black Hole) می شود.
       

مترجم: آزاده سید میرزایی جهقی the life of a star