تولد و مرگ ستارگان

● نگاهی به زندگی ستارگان در دنیای ما ...
كوتوله سیاه مرده، سیاه چاله و یا تپ اَختر. اینها سرنوشت پایانی یك ستاره است. ستارگان نیز همچون تمامی مخلوقات عالم متولد می شوند، تكامل پیدا می كنند و در آخر عمر خود پیر و فرسوده، تغییر شكل می دهند. مرگ ستارگان آن قدرها هم غمناك و تاسف بار نیست. در حقیقت ستارگان هرگز نمی میرند بلكه از شكلی به شكل دیگری تغییر پیدا می كنند، منتها میزان انرژی در مراحل مختلف زندگی آنها متفاوت است و كم و زیاد می شود. صحبت كردن درباره هر آنچه از ستارگان می دانیم كار آسانی نیست، زیرا كه علم شناخت ستارگان دارای موضوعات بسیاری است كه بیان تمامی آنها در این مقاله ممكن نخواهد بود. بیش از ده ها كتاب درباره ساختار ستارگان توسط ستاره شناسان و دانشمندان دنیا نوشته شده كه تعدادی از آنها در كشورمان به چاپ رسیده است. كتاب ساختار «ستارگان و كهكشان ها» نوشته «پاول هاچ» از جمله كتاب هایی در این زمینه است كه به طور كامل در كشورمان به چاپ رسیده است. در این مقاله سعی داریم با نگاهی گذرا به چگونگی پیدایش، تكامل و مرگ ستارگان شما را با زندگی میلیاردها میلیارد جرم درخشانی كه در دنیای ما وجود دارند آشنا كنیم.
● پیدایش
ستاره (Star) كره ای از گازهای بسیار سوزان و پرانرژی است كه در مغز چگال(چگال نسبت به محیط اطراف) ابرهای مولكولی متولد می شود. ابرهای مولكولی محل زایش و هسته اولیه تشكیل ستارگان هستند. ستاره ها هنگامی تشكیل می شوند كه نواحی پرتراكم گاز های «میان ستاره ای» دچار رمبش گرانشی و از یك موج تكانشی متاثر شوند. فضای خالی بین ستارگان را گازهای میان ستاره ای پر كرده اند كه از هیدروژن تشكیل شده اند. ستارگان جدید در میان همین گازهای میان ستاره ای متولد می شوند.
میلیاردها سال پیش توده های عظیم ماده عالم اولیه بر اثر گرانش بسیار بالای خود در هم رمبیدند و كهكشان ها را به وجود آوردند. در درون كهكشان ها میلیون ها ستاره وجود دارد كه اندازه تعدادی از آنها ده ها بار بزرگ تر از خورشید است. بیشتر كهكشان ها در خوشه های همبسته با گرانش متشكل از ۳ تا ۳ هزار كهكشان مجتمع شده اند.
ستارگان می توانند به صورت خوشه های كروی و خوشه های باز نیز در محیطی گردهم آیند و در آن جا رشد و نمو كنند. پیشتر گمان بر این بود كه فضای میان كهكشان ها خلاء كامل است اما امروزه دانشمندان با توجه به مشاهدات جدید رصدی به این نتیجه رسیده اند كه این فضای میا ن كهكشانی خالی نیست و اجرام بسیاری در فضای میان كهكشان ها وجود دارد. بزرگ ترین كهكشان ها دارای یك تریلیون و كوچك ترین كهكشان ها دارای ۱۰میلیون ستاره هستند. ستارگان می توانند در نزدیكی «سیاه چاله ها» نیز تشكیل شوند.
«سیاه چاله ها» كه روزگاری خود ستاره ای بودند، نقاطی هستند كه تمام انرژی موجود در اطراف را به سوی خود جذب می كنند و حتی نورهایی كه از اطراف آن نیز می گذرند، در جاذبه شدید این نقاط قرار می گیرند. سیاه چاله ها به دلیل جذب نور از خود نوری باقی نمی گذارند و بنابراین تاریك و بدون نور هستند. به همین دلیل تاكنون سیاه چاله ای با تلسكوپ رصد نشده است. اما ستارگان بسیار بزرگ می توانند در نزدیكی سیاه چاله های پرجرم به وجود آیند. ستارگانی كه جرمشان ۵۰ برابر خورشید است می توانند پیرامون سیاه چاله ها تشكیل بشوند. به طور كلی ستارگان در محیط های میان ستاره ای (Intersteller Space)، سحابی ها (Nebula) و در كنار گرانش یك جرم بزرگ تر تشكیل می شوند. اكنون سیر زندگی ستارگان را از تولد تا مرگ بررسی می كنیم.
● زندگی
ستارگان پس از میلیاردها سال پس از تولد خود كه با نور تقریباً ثابتی می درخشند آرام آرام همچون بادكنكی باد شده بزرگ و بزرگ تر می شوند تا این كه در سیر زندگی خود تبدیل به «غول سرخ» (Red Gaint) می شوند. غول سرخ ستاره باد شده بزرگی است كه ده ها بار بزرگ تر از حالت اولیه ستاره است و با نور قرمز مایل به نارنجی می تابد. غول سرخ داغ و سوزان است و مدام در حال جذب انرژی است. ستاره های غول سرخی كه هم اكنون وجود دارند ده ها بار بزرگ تر و پرانرژی تر از خورشید هستند. ستارگان پس از آن كه تبدیل به غول سرخ می شوند دو راه جداگانه را در پیش می گیرند.
راه اول: ستارگانی كه جرم بالایی دارند و به اصطلاح پرجرم تر از دیگر ستارگان هستند از «غول سرخ» تبدیل به «اَبر غول» می شوند. ابرغول ده ها بار بزرگ تر از غول سرخ است. اما ابرغول طی یك رشته واكنش هایی كه طی میلیون ها سال رخ می دهد، پس از آن كه به بزرگ ترین حالت خود رسید به صورت یك «اَبَرنواَختر» (Super Nova) منفجر می شود و نور بسیار زیادی را كه حاصل آزاد سازی انرژی های خود است را به محیط اطراف آزاد می كند. «نو اَختر» به معنی ستاره جدید و متحول شده ای است كه تغییر حالت داده است.
«ابرنواَخترها» مدام دچار انفجار های بسیار بزرگی كه ناشی از فعالیت های هسته ای است می شوند. روشنایی حاصل از انفجارهای ابرنواخترها به میزان روشنایی میلیاردها ستاره همچون خورشید است كه در كنار یكدیگر قرار دارند. اَبَر نواَختر ها نیز به دو سرنوشت دچار می شوند. آنها كه چگال تر و انرژی بیشتری دارند تبدیل به «سیاه چاله» (Black Hole) می شوند و دسته دوم تبدیل به «تَپ اَختر» می شوند. «تَپ اَختر » ستاره پیر و متراكمی است كه تقریباً تمامی سوخت هسته ای خود را مصرف كرده است.
این نوع جدید از ستارگان در سال ۱۹۶۷ برای اولین بار به وسیله رادیو تلسكوپ كشف شد. راه دوم: در صورتی كه جرم ستاره ای كه تبدیل به «غول سرخ» شده برابر با جرم خورشید ما باشد گازهای بیرونی خود را از دست داده و به اصطلاح كم كم «فروریزش» می كند، یعنی در خود فروریخته و لایه های بیرونی خود را از دست می دهد. این روند ادامه دارد تا اینكه «غول سرخ» تبدیل به «كوتوله سفید»(White Dwarf) می شود. كوتوله های سفید اجرام نورانی كوچكی در اندازه های زمین هستند كه دما و حرارت بالایی دارند. كوتوله سفید آن قدر انرژی از خود می سوزاند تا این كه پس از میلیارد ها سال تبدیل به «كوتوله سیاه» (Black Dwarf) می شود. كوتوله های سیاه اجرام تقریباً بدون نوری هستند كه نشان دهنده پایان عمر آن ستاره هستند.
سرنوشت خورشید ما نیز در راه دوم قرار دارد.
بیش از ۵ میلیارد سال بعد خورشید در سیر توالی زندگی خود تبدیل به غول سرخ می شود. این اتفاقات به یك باره رخ نمی دهد و طی این ۵ میلیارد سال خورشید آرام آرام گرم تر شده و بزرگ تر می شود. خورشید باد می كند و سیاره های عطارد، زهره و زمین را به سمت خود جذب كرده و به نوعی می بلعد و تا سیاره مریخ پیشروی می كند. خورشید ما كه قطر آن ۴/۱ میلیون كیلومتر است ۵ میلیارد سال بعد ده ها میلیون كیلومتر وسعت خواهد داشت. خورشید پس از آن كه غول سرخ شد آرام آرام گازهای بیرونی خود را از دست می دهد و پس از فروریزش طی مراحلی به كوتوله سفید تبدیل می شود. در این مرحله خورشید تقریباً به اندازه زمین است. میلیاردها سال بعد از آن خورشید به انتهای عمر خود رسیده و تبدیل به كوتوله سیاه مرده ای می شود كه تاریكی در سراسر آن حاكم است.
● ستارگان متغیر و دوتایی
هر یك از ستارگان طی زندگی خود ویژگی هایی دارند. یك جرم آسمانی می تواند در حقیقت ستاره ای متغیر، دوتایی(دوگانه)، دوگانه گرفتی و یا نوترونی باشد. توضیح درباره نوع و فعالیت گونه های مختلف ستارگان خود بحث های جدید و مفصلی را باز می كند. بنابراین تنها به خصوصیات ستاره های دوتایی(دوگانه) و ستاره های متغیر اشاره می كنیم و سپس به سرنوشت انتهایی ستارگان به عنوان آخرین بخش مقاله می پردازیم. «ستاره متغیر» (VariableStar) جرمی است كه درخشندگی ثابتی ندارد و درخشندگی (قدر) آن در زمان های مختلف متفاوت است. در حقیقت ستارگان متغیر چیزی جدا از دیگر ستارگانی همچون غول های سرخ و دیگر انواع ستارگان نیستند. متغیر بودن نور یك جرم تنها ویژگی خاص آن جرم است و در سیر تكاملی زندگی آن جرم تاثیر خاصی ندارد. به طور مثال سحابی «خرچنگ» و غول سرخی در صورت فلكی «جبار» از اجرام متغیر هستند.
ستارگان «دوتایی»یا مُزدوج (Binary Star) اجرامی هستند كه با هم و به دور هم گردش می كنند. ستاره شناسان ویژگی های ستارگان دوتایی واقعی را كه در حقیقت با یكدیگر مزدوج هستند را به وسیله طیف نما بررسی می كنند. دلیل آن این است كه برخی از ستارگان دوتایی واقعی چنان به یكدیگر نزدیك هستند كه ممكن است حتی با بزرگ ترین تلسكوپ ها نیز نتوان آنها را از هم تفكیك كرد. هر دو عضو یك ستاره دوتایی به دور مركز ثقل مشترك خود گردش می كنند.
دوتایی های «عَناق و سُها»، «اِپسیلون ۱ و ۲ شلیاق» و «آلفا ۱ و ۲ جدی» از جمله دوتایی هایی هستند كه با چشم غیرمسلح (بدون ابزار رصدی) دیده می شوند. اما دوتایی «عَناق» (قدر ظاهری ۳/۲) و («سُها» ۴) در صورت فلكی خرس بزرگ (دب اكبر) از شناخته شده ترین دوتایی های ظاهری برای منجمان آماتور هستند. این دوتایی، تنها از دید ما در كنار هم قرار گرفته و یك دوتایی واقعی نیست. اما ستاره «عَناق» یك همدم واقعی دارد كه «عَناق ۲» نامیده می شود. با تلسكوپ می توان دوتایی واقعی عَناق را كه جدایی زاویه ای آنها ۴/۱۴ ثانیه قوسی است، رصد كرد.
● سرنوشت نهایی
همان گونه كه در ابتدای مقاله گفتیم ستارگان در پایان عمر خود از سه سرنوشت خارج نیستند. كوتوله سیاه مرده، سیاه چاله یا تپ اَختر. كوتوله سیاه عاقبت دسته ای از ستارگان است كه به پایان زندگی خود رسیده اند. كوتوله سیاه كه به آن «كوتوله سیاه مرده» نیز می گویند آن قدر تاریك است كه در نور عادی دیده نمی شود. كوتوله سیاه پیر را تنها می توان با توجه به تاثیر جاذبه آن بر اجرام مجاورش كشف و رصد كرد.
دسته دیگری از ستارگان در پایان عمر خود تبدیل به سیاه چاله می شوند كه پیشتر با آن آشنا شدیم. اما نكته جالبی كه وجود دارد چگونگی رصد آنها است. سیاه چاله را هرگز نمی توان حتی با قوی ترین تلسكوپ ها چه از روی زمین و چه خارج از جو با تلسكوپ های فضایی در حال گردش رصد كرد. آنچه (یك ستاره و یا هر جرم و جسمی) كه توسط سیاه چاله بلعیده می شود پیش از آن كه در سیاه چاله ناپدید شود از خود پرتوهای ایكس و گامای پرانرژی تابش می كند. ستاره شناسان به وسیله آشكارسازهای قوی و پیشرفته می توانند پرتوهای ایكس و گامای پرانرژی ساطع شده از سیاه چاله ها را دریافت كرده و از وجود یك سیاه چاله كه سرنوشت دسته ای از ستارگان است مطلع شوند.
در راه دومی كه برخی از ستارگان در زندگی خود پیش می گیرند: ستاره هایی كه جرم كمی دارند در صورتی كه به صورت یك ابرنواختر منفجر شوند در پایان زندگی خود تبدیل به «تپ اَختر» می شوند. تپ اَختر نوعی ستاره است كه دلیل نام گذاری این گونه از ستارگان ارسال تپ هایی از انرژی و موج به فضا است. تپ اَخترها بسیار تند و سریع به دور خود می چرخند و گردش آنها به دور خود حتی به بیش از ۶۰۰ دور در ثانیه نیز می رسد. آنها طی دوران خود پرتوهای باریكی را از خود روانه فضا می كنند. تپ های (تپش) انرژی تپ اَخترها به صورت نور به زمین می رسد و ما این گونه از ستارگان را به صورت اجرام نورانی و درخشنده ای می بینیم. البته فاصله تپ اَخترها از ما ساكنان زمین بسیار زیاد است و تنها به وسیله قوی ترین تلسكوپ ها می توان آنها را رصد كرد. تپ اختر ها بیشتر توسط تلسكوپ های رادیویی رصد می شوند، بدین صورت كه موج این ستارگان توسط تلسكوپ های رادیویی بزرگی كه در زمین قرار دارد دریافت شده و پس از پردازش به وسیله كامپیوتر تصویر گنگی از ستاره را به همراه نمودار تعداد تپ های ستاره در هر ثانیه به دست می آورند.
تا زمانی كه دنیای ما به گسترش(انبساط) بی پایان خود ادامه می دهد ستارگان و اجرام بسیار دیگری در سرتاسر دنیا متولد شده و روزی تغییر شكل می دهند. آن چه مهم است پی بردن به عظمت و بی كرانگی دنیایی است كه به گفته ستاره شناسان، تاكنون تنها توانسته ایم ۵ درصد از آن را مشاهده كنیم. دنیای بزرگ ما آن قدر وسعت دارد كه علم ما نسبت به آن هیچ گاه كامل نخواهد شد.

منبع : مجله اینترنتی صبح بخیر ایران