تولد، بلوغ و مرگ ستارگان

ستارگان زیبایی كه در سرتاسر آسمان پراكنده اند هر كدام گلوله های عظیمی از گازهای بسیار بسیار زیاد و دمای فوق العاده بالا هستند. این گازها میلیاردها سال در حالت تعادل باقی می مانند. برای مثال خورشید یك گلوله گازی است كه از ۵ میلیارد سال تاكنون تعادلش به هم نخورده و تا ۵ میلیارد سال دیگر این تعادل را حفظ خواهد كرد.
همانطور كه می دانیم اگر یك مخزن گاز را در سطح زمین باز كنیم در همه جا پراكنده شده از هم دور می شوند. ولی این گلوله گازی در خورشید و سایر ستارگان پراكنده نمی شود. زیرا جرم زیاد ستاره به همراه جرم زیاد نیروی گرانش كه كارگردان مطلق تشكیل ماده است، هر اتم گاز را به سوی مركز كشیده و آنها را متمركز و متمركز تر می كند در نتیجه مانع از پراكنده و منتشر شدن آنها به اطراف می شود.
این حالت شبیه مسابقه طناب كشی است كه قدرت هر دو گروه یكسان است. بنابراین تلاش هر گروه، انرژی گروه دیگری را خنثی می كند و نتیجه طبیعی آن برنده نشدن هیچ كدام از آنهاست.
در ستارگان هم این دو نیرو، یعنی گرانش كه می خواهد ستاره را تا سر حد مرگ متراكم و متراكم تر كند و نیروی درونی ستاره كه حاصل افزایش دمای آن است و درست برعكس نیروی گرانش ، می خواهد ستاره را منفجر كند، میلیاردها سال به حالت تعادل باقی می ماند. نخستین بحثی كه درباره هر ستاره می شود، نیروی گرانشی است كه تولد و مرگ ستاره را در بردارد.زندگی یك ستاره تلاشی دائمی و نومیدانه در مقابل جرم خود است.
▪ تلاش دائمی: زیرا ستاره در هر مرحله از زندگیش منابع جدیدی برای مبارزه پیدا می كند.
▪ نومیدانه: زیرا عاقبت این مبارزه شكست نیروی درونی ستاره است و نهایتاً نیروی گرانش برنده شده و ستاره در هم شكسته می شود. نیروی گرانش در مقابل نیروی درونی ستاره بسان شیری است كه گلوی شكار عظیم الجثه خود را گرفته و برای چندین دقیقه آن را به همان حالت نگه می دارد.
زیرا مطمئن است نبض حیات شكار در دستش است و این شكار هم اگر تلاشی نومیدانه برای رهایی از چنگال قوی شیر انجام می دهد راه به جایی نخواهد برد. پایان این تلاش تسلیمی حتمی است.
انهدام گرانشی هر ستاره توأم با تولد ستارگان دیگر است. ستارگان همانند موجودات زنده زمانی متولد می شوند و چند صباحی زندگی می كنند و با ناملایمات زندگی مبارزه می كنند اما پایان غم انگیز آن همانند تمام موجودات زنده مرگ است. كوتوله های سفید، كوتوله های سیاه، ستاره های نوترونی و بالاخره سیاهچاله ها، فرآورده های نهایی انهدام گرانشی و مرگ ستارگان هستند.
● تولد ستارگان
همان گونه كه قطرات باران از اجتماع مولكول های گازی آب در داخل توده ابرها تشكیل می شود یك ستاره نیز از تراكم مولكول های گاز موجود در كهكشان ها به وجود می آید. با این تفاوت كه ستاره تقریباً از هیچ متولد می شود! زیرا در جو زمین تعداد مولكول ها در هر سانتی متر مكعب ۳۰میلیارد در میلیارد تجاوز می كند. در حالی كه در توده ابرهای كیهانی تعداد اتم ها یا مولكول ها از ۱۰ عدد در سانتی متر مكعب تجاوز نمی كند.
در عوض این توده های ابری موجود در كهكشان ها بر روی میلیاردها، میلیارد، در میلیارد، در میلیارد كیلومتر مكعب گسترده شده اند ( عدد ۱ با ۳۶ صفر جلوی آن) طوری كه زمان لازم برای عبور نور از یك طرف به طرف دیگر صدها سال نوری است.
جرم این توده فوق العاده زیاد است و تركیب آن ۷۹ درصد هیدروژن و ۲۰ درصد هلیم و یك درصد باقیمانده سایر عناصر از جمله آهن است. هیدروژن و هلیم كه هر دو به صورت گاز هستند، مهمترین ذخیره سوختی جهان و ستارگان هستند.
این گازها به نحو بسیار فشرده و متراكم عناصر اصلی تشكیل دهنده ستارگانند و این توده ابرهای عظیم (هیدروژن و هلیم) با چگالی بسیار پائین و دمای فوق العاده سرد ( حدود دویست درجه سانتیگراد زیر صفر) بسترهای مناسبی هستند كه ستارگان درخشان و بسیار زیبای آسمان از آنها متولد می شود. روش دیگر برای ایجاد اختلال در توده ابرهای كیهانی، موج حاصل از مرگ یا انفجار یك ستاره است، این اختلال سبب تشكیل هزاران ستاره می شود.
همان گونه كه از برخورد توده های ابر در جو زمین ابتدا رعد و برق و سپس تراكم ابرها شروع شده و قطرات باران تشكیل می شود، در كهكشان ها نیز وقتی ستاره ای می میرد، پرتوهای منتشره از آن ستاره خود موجی جدید در توده كیهانی ایجاد می كند كه در سرتاسر فضای كهكشانی منتشر و به تولدهای پی درپی ستارگان می انجامد و كهكشانی سرد، سیاه و تاریك به كانونی گرم و درخشان از ستارگان تبدیل می شود.
مادامی كه توده های سحابی فشرده می شوند شفافیت آنها از دست می رود به طوری كه نور ستارگان دیگر قادر به نفوذ در درون آنها نیست. در نتیجه دمای این توده بسیار سرد باز هم كاهش یافته و به دمای صفر مطلق (یعنی ۲۷۳‎/۱۵ درجه زیر صفر) نزدیك می شود. اتم ها در این حال كوچك ترین عكس العمل و مقاومتی در برابر نیروی جاذبه ندارند و این نیرو آنها را به سوی هم می كشد چون توده ابرها فشردگی یكنواخت ندارند.
بنابراین در بعضی نقاط مجموعه هایی لخته مانند جمع شده و برعكس در نقاط دیگر فضا، خلأ ایجاد می شود. چون حضور ماده در یك نقطه بیرونی گرانش را تولید می كند لذا این لخته ها (تجمع گازها به صورت توده های جدا از هم) میدان های گرانشی مهمی در اطراف خود به وجود می آورند و ذرات و اتم های اطراف خود را به سوی خود جذب می كند و به تدریج كه بزرگ تر می شوند، قدرت كشش آنها افزایش می یابد و بعد از مدتی به گلوله ای از اتم های فشرده به ابعاد میلیاردها كیلومتر و جرمی، چندین برابر خورشید تبدیل می شود. هر چه ابعاد این گلوله افزایش بیابد نیروی گرانش هم افزایش یافته و نقش این نیرو در مراحل مختلف تولد ستاره مهم تر می شود، طوری كه با افزایش مقدار نیروی گرانش فشردگی اتم ها زیادتر می شود و لاجرم چگالی و دمای گلوله بالا می رود.
در اثر افزایش دما، گلوله كه در ابتدا سیاه رنگ بوده اكنون به تدریج قرمز شده و ستاره متولد می شود ولی این ستاره هنوز در دوران كودكی به سر می برد زیرا درجه حرارت درونی آن آنقدر نیست كه واكنش پیوست اتمی صورت بگیرد. تنها موقعی كه دمای مركزی این توده به ۱۰میلیون درجه برسد اتم های هیدروژن شروع به سوختن كرده و به همدیگر می پیوندند از این دوره به بعد (در طی چند میلیون سال) ستاره به تدریج حالت پایدار به خود گرفته و می توان از بلوغ این ستاره صحبت كرد.
در اثر شروع واكنش های پیوست هیدروژن، در درون ستاره جنگی داخلی علیه نیروی گرانش شروع شده و برای مقابله با آن از سلاح اتمی خود یعنی همان واكنش پیوست اتم های هیدروژن استفاده می كند. قلب ستاره بمبی وحشتناك است كه انرژی بی نهایت زیادی دارد اما با این حال ستاره منفجر نمی شود. زیرا در لحظه تعادل نیروی گرانش، با نیروی حاصل از واكنش های پیوست برابر است و این دو همدیگر را خنثی می كنند.
به همین خاطر ستاره برای مدت طولانی در حال تعادل باقی خواهد ماند و با تابش نور به سیارات همراه خود نوید زندگی، گرما و تنوع خواهد داد. به عنوان مثال خورشید ما حدود ۵میلیارد سال است كه این تعادل را دارد و در حدود ۵ میلیاردسال دیگر آن را حفظ خواهد كرد. درون خورشید درجه حرارت به ۴۰ میلیون درجه می رسد و فشار داخلی آن تا سه میلیارد بار بیشتر از فشار هوا در سطح زمین است. در چنین شرایطی الكترون ها از هسته اتم های هیدروژن جدا شده و هسته ها در اثر برخورد با یكدیگر واكنش های پیوست را انجام می دهند. در این واكنش ها مقداری از جرم پروتون ها به انرژی تبدیل می شود.
به همین خاطر جرم ستاره هر لحظه در حال كاهش است. مثلاً در خورشید در هر ثانیه بیش از چهار میلیون تن از جرم آن در اثر تبدیل به انرژی كاسته می شود. انرژی تولید شده چنان زیاد است كه فقط با یك ثانیه فعالیت خورشید می توان شش میلیارد شهر بزرگی مثل تهران را به مدت یكصد سال شبانه روز روشن نگه داشت.
شاید این سؤال در ذهن هر خواننده ای پیش بیاید كه چرا به ناگاه تمام هیدروژن در درون یك ستاره به مثابه یك بمب منفجر نمی شود. علت آن را باید در پروتون ها جست. پروتون ها دارای بارهای مثبت هستند و همدیگر را دفع می كنند اما در دمای فوق العاده زیاد درون ستاره سرعت پروتون ها آنچنان زیاد است كه در موقع برخورد با پروتون دیگر واكنش پیوست صورت می گیرد و باز این دو پروتون آنقدر باید صبر كنند تا دو پروتون دیگر به آنها ملحق شوند تا از تركیب این چهار پروتون هلیم و مقداری انرژی حاصل شود. به همین خاطر احتمال انجام یك واكنش پیوست در داخل ستاره برای هر پروتون بسیار ناچیز است و یك پروتون حداقل باید ۱۴ میلیارد سال صبر كند تا نوبتش برای انجام واكنش برسد.
● مرگ ستارگان
در ستاره ای كه دو نیروی گرانش و نیروی درونی حاصل از واكنش های هسته ای در حال تعادل هستند زندگی روزمره و عادی خود را ادامه می دهد. اكثر ستارگانی كه با چشم و یا با تلسكوپ می بینیم همانند خورشید خودمان دوران بلوغ خود را با سوزاندن هیدروژن در مركز خود ادامه می دهند، این مرحله از زندگی را مراحل اصلی (sequence principale) گویند كه خورشید ما امروزه در حال سپری كردن این مرحله از زندگی خود است.
راهی كه هر ستاره از جمله خورشید در حال طی كردن آن است به هر صورت زمانی به پایان خواهد رسید یعنی مواد سوختنی آن هیدروژن به پایان خواهد رسید و خورشید همانند آتشی كه بعد از سوختن چوب ها، روی خاكستر خود خاموش می شود، خاموش خواهد شد، مادامی كه هیدروژن ها به هلیم تبدیل شدند.
كانون مركزی كه در قلب خورشید قرار دارد دیگر مواد سوختی اش تمام شده و مرحله اصلی زندگی به پایان می رسد و دوران ضعف و پیری و در نهایت سرنگونی ستاره فرامی رسد و تعادل بین نیروی داخلی ستاره حاصل از واكنش های هسته ای و نیروی گرانش به هم خواهد خورد. در این موقع مركز خورشید مقدار زیادی هلیم دارد و حال آن كه هیدروژن های باقی مانده كه سبك ترند در سطح خورشید قرار دارند در این حال نیروی گرانش پیروز شده ستاره فشرده و متراكم در مركز می شود. فشرده شدن بیش از پیش مركز ستاره بتدریج درجه حرارت را تا ده ها میلیون درجه (مثلاً در مورد خورشید تا یك صد میلیون درجه) بالا می برد.
در این درجه حرارت بالا عناصر هلیم كه از هیدروژن سنگین ترند قادرند با یكدیگر تركیب شوند و ضمن این كه هلیم به منبع سوخت جدیدی برای ستاره تبدیل می شود عناصر سنگین دیگر تولید می شود. در این مرحله موقتاً ستاره بر نیروی گرانش غلبه می كند و دوران كوتاهی حدود صد میلیون سال تعادل جدیدی را به دست می آورد.
بدین ترتیب ستاره باز برای مدتی با نور افشانی خود بر روی جهانیان لبخند خواهد زد اما این دیگر لبخند دوران جوانی و بلوغ نیست زیرا چهره خون آلودش حكایت از واپسین لحظات غم انگیز مبارزه مردانه او با نیروی قوی بی رحم گرانش دارد. در این مرحله در حالی كه ستاره و یا خورشید دیگر قدرت مبارزه با نیروی گرانش را ندارد آرام آرام وسیع شده و سعی می كند فرآورده های خود را تا آنجا كه ممكن است از دست دشمن خون آشام خود برهاند لذا منبسط می شود و تا یك میلیارد حجم اولیه اش می شود.
قشرهای سطحی خورشید كه بتدریج رقیق و پراكنده شده اند سرد شده و عمل پیوست فقط در مركز خورشید یا ستاره انجام می شود. نور حاصل از واكنش های مركز ستاره در این مرحله به علت دمای بسیار بالا به مراتب بیشتر از دوران جوانی است اما به علت گسترده و پراكنده شدن غشای سطحی كه مانعی برای عبور نور است، خورشید یا ستاره سرخ به نظر می رسد كه به آن هیولای سرخ گویند.
ستاره قلب العقرب و یدالجوزا اكنون در این وضعیت هستند. حال اگر به ستاره خودمان خورشید توجه كنیم بعد از ۵ میلیارد سال دیگر به غول سرخ تبدیل خواهد شد. ابتدا عطارد بلعیده می شود و جو زهره كاملاً از بین خواهد رفت و در زمین یخ های قطب های شمال و جنوب در اثر دمای زیاد خورشید ذوب می شود، سیلاب های عظیمی رخ خواهد داد و سپس آب های اقیانوس ها به جوش آمده و تبخیر شده و به صورت ابرهای عظیمی سراسر جو زمین را می پوشانند.
پس از مدتی تمام ابرها و آب های باقی مانده تبخیر می شوند و از جو زمین خارج می شوند و سپس با افزایش دما، سنگ ها و كوه ها هم ذوب شده و پوسته زمین هم تا مركز زمین ذوب می شود و با افزایش بیشتر دما این مواد مذاب زمین هم مانند آب ها تبخیر شده و از بین خواهد رفت. البته اگر بشر تا ۵ میلیارد سال دیگر با خودخواهی اش زمین را با دست خود نابود نكند علم آن قدر پیشرفت خواهد كرد تا بتواند سیاره ای مهربان چون زمین پیدا كند و به آنجا كوچ كند. قدر مسلم اگر چنین سیاره هایی وجود داشته باشد سفرهای بین سیارات در آینده در اثر پیشرفت علم همچون سفرهای بین شهری امروزی بسیار آسان خواهد شد.

حسین وزینی احمد

منبع : روزنامه ایران