حمیده احمدیان راد
ستاره هاي كوتوله سفيد براي ستاره شناسان جذابیت زيادي دارند. چنان كه چندي پيش شبكه اي سراسري از تلسكوپ ها در 22 رصدخانه در سراسر جهان چندي را به تماشاي كشاكش يك كوتوله سفيد بين مرگ و زندگي پرداختند. مثل بسياري از ستاره هاي كوتوله سفيد، سوخت اين ستاره هم درحال تمام شدن بود. اين مشاهدات به اين خاطر جالب بود كه از مرگ يك ستاره بسيار شبيه به خورشيد ما صورت مي گرفت.
كوتوله هاي سفيد چگونه تشكيل مي شوند؟
نحوه پايان زندگي يك ستاره به جرمي كه با آن متولد شده بستگي دارد. ستارگاني كه جرم بسيار زيادي دارند ممكن است در پايان زندگيشان به سياهچاله يا ستارگان نوتروني تبديل شوند. يك ستاره با جرم متوسط يا كم (با جرمي كمتر از هشت برابر جرم خورشيد ما) به ستاره كوتوله سفيد تبديل مي شود. ستاره اي با جرمي تقريباً معادل خورشيد ما به كوتوله سفيدي كه تنها كمي بزرگ تر از زمين است تبديل مي شود. اين امر كوتوله هاي سفيد را به يكي از متراكم ترين اشكال ماده تبديل مي كند كه تنها ستارگان نوتروني و سياهچاله ها از اين نظر از آنها جلو مي افتند.
تبديل شدن به ستاره كوتوله سفيد سرنوشت ستارگاني با جرم متوسط مثل خورشيد ما است. ستارگان با جرم متوسط با تركيب هسته هاي هيدروژن خود و تبديل آن به هليوم انرژيشان را تأمين مي كنند و به بقايشان ادامه مي دهند. چراكه گرمايي كه در نتيجه همجوشي هسته اي در خورشيد ايجاد مي شود، فشار رو به بيروني را ايجاد مي كند. اين شرايط مانند وضعيت يك ظرف خوراك پزي است كه در آن محكم بسته شده باشد، بدون اين كه درزي داشته باشد. گرم كردن غذا در چنين ظرفي فشاري ايجاد مي كند. خورشيد هم همين شرايط را دارد. هرچند كه خورشيد كاملاً حالت يك ظرف محكم بسته شده و بدون درز را ندارد.
به اين ترتيب جاذبه موجب مي شود كه خورشيد به سمت داخل خودش كشيده شود. در همين حال هم فشاري كه به وسيله گازهاي داغ در هسته ايجاد مي شود، آن را به سمت خارج هل مي دهد. توازن بين فشار رو به بيرون و جاذبه در زندگي ستاره بسيار حساس و تعيين كننده است.
اما هميشه وضع به اين منوال و در حالت توازن باقي نمي ماند. چراكه خورشيد ما در پنج ميليارد سال آينده عمرش همه هيدروژن هسته اش را مورد استفاده قرار خواهد داد. در اين مدت موقعي كه خورشيد مقدار زيادي از هيدروژنش را مصرف مي كند توازن به سمت جاذبه ميل مي كند و ستاره شروع به فرورفتن در خود مي كند. فشرده شدن ستاره موجب مي شود تا دوباره گرم شود و بتواند هر آن چه از هيدروژن كه برايش در پوسته اطراف هسته باقي مانده با هم تركيب كند. پوسته هيدروژني در حال سوختن، لايه هاي خارجي تر ستاره را منبسط مي كند. موقعي كه اين اتفاق رخ مي دهد، خورشيد ما يك غول قرمز مي شود و آن قدر بزرگ مي شود كه سياره عطارد را به طور كامل مي بلعد.
موقعي كه يك ستاره بزرگ تر مي شود، گرمايش پخش مي شود و دماي سراسريش كاهش مي يابد. اما دماي هسته غول قرمز ما خورشيد افزايش مي يابد تا در نهايت به قدر كافي داغ مي شود. به حدي كه مي تواند هليوم ايجاد شده در نتيجه همجوشي هسته اي هيدروژن، را با هم تركيب كند. در نهايت، اين گرما هليوم را به كربن و ساير عناصر سنگين تر تغيير شكل مي دهد. خورشيد تنها يك ميليارد سال را در وضعيت غول قرمز مي ماند. در حالي كه نزديك به ده ميليارد سال را مشغول سوزاندن هيدروژن بوده است.
ما حالا مي دانيم كه ستارگان با جرم متوسط مثل خورشيد، به غول هاي قرمز تبديل مي شوند. اما بعد از آن چه اتفاقي مي افتد؟ خورشيد غول قرمز ما هنوز به مصرف هليوم ادامه مي دهند. اما موقعي كه هليوم خورشيد تمام مي شود، به قدر كافي داغ نيست كه بتواند كربني را كه آفريده بسوزاند.
در نتيجه دوباره در برابر جاذبه سر تسليم فرود مي آورد. موقعي كه هسته ستاره منقبض مي شود، موجب آزادي انرژي مي شود كه در نتيجه آن پوشش باقي مانده ستاره منبسط مي شود. حالا ستاره غولي بزرگ تر از قبل شده و شعاع خورشيد ما بزرگ تر از مدار زمين مي شود!
خورشيد در اين وضعيت خيلي دوام نخواهد آورد. به اين ترتيب كه جرمش را از دست خواهد داد. اين اتفاق ادامه مي يابد تا در نهايت لايه هاي خارجي تر ستاره خواهند تركيد. اما هسته ستاره سالم باقي مي ماند و تبديل به كوتوله سفيد مي شود. ستاره كوتوله سفيد با يك پوسته گازي در حال گسترش در چيزي كه به عنوان سحابي سياره اي شناخته مي شود احاطه مي شود.
سحابي سياره اي به نظر مي رسد كه علامت گذار يك ستاره با جرم متوسط از وضعيت غول قرمز به كوتوله سفيد باشد. ستارگاني كه از نظر جرم با خورشيد ما قابل مقايسه هستند، در مدت 75000 سال از زمان تركيدن پوسته هايشان به ستاره كوتوله سفيد تبديل مي شوند. در نهايت آنها خنك مي شوند و گرماي باقي مانده شان را به فضا مي تابانند و خودشان با تبديل شدن به توده سياهي از كربن محو و بي نور مي شوند. ممكن است ده ميليارد سال طول بكشد، اما خورشيد ما روزي به پايان خط مي رسد و به طور كامل به كوتوله سياه تبديل مي شود.
كوتوله هاي سفيد مي توانند به ما درباره سن جهان بگويند. اگر ما بتوانيم زماني را كه طول مي كشد تا يك كوتوله سفيد سرد شود و به يك كوتوله سياه تبديل شود را تخمين بزنيم، مي توانيم محدوده كوچك تري را براي سن جهان و كهكشان ها در نظر بگيريم. چراكه ميلياردها طول مي كشد تا يك كوتوله سفيد سرد شود. به اين ترتيب مي توانيم به اين برداشت برسيم كه سن جهان هنوز خيلي زياد نيست. اگر غير از اين بود كوتوله هاي سفيد بايد به كوتوله هاي سياه تبديل مي شدند.
از آن جايي كه كوتوله هاي سفيد خيلي كوچك هستند و خيلي سخت آشكار مي شوند، سيستم هاي دوتايي راه مفيدي براي تعيين مكان آنها هستند. چنان كه در سيستم سيريوس sirius، اگر به نظر برسد كه يك ستاره حركت غيرقابل توضيحي دارد، ما مي فهميم كه اين ستاره كه تنها به نظر مي رسد درواقع يك سيستم چند تايي است. با بررسي از نزديك ممكن است بفهميم كه شريك اين ستاره يك كوتوله سفيد است.
منبع: http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/dwarfs.html
| < قبلی | بعدی > |
|---|
