ساختار کوتوله های سفید– قسمت سوم

بیگ بنگ: محاسبات در خصوص ماهیت گاز تبهگن که سازنده ستاره کوتوله سفید است، نشان می دهد که در این ستاره ها، ماده بشتر همانند جامد عمل می کند تا گاز، و از این رو، ستاره نیز مانند جسمی سخت است. با سرد شدن کوتوله سفید، تغییری در اندازه و ساختار آن رخ نمیدهد. درون آن ، به وسیله الکترون ها، که شبکه بلوری مانند شبکه بلور سنگ با آهن تشکیل میدهند، پایا می ماند.

Sirius_B_by_ApoXileجَوّ کوتوله های سفید:

طیف های رصد شده کوتوله های سفید نشان می دهند که جوّ این ستاره ها، به طور چشمگیری با هم متفاوتند. مسلما می توان انتظار داشت که تحت گرانی سطحی بسیار زیاد ، ساختار جوّ یک کوتوله سفید نوعی، کاملا غیرعادی خواهد بود. جوّ آنها می باید فشار زیاد و اندازه ای کوچک – به ضخامت تنها ۱۰۰ متر – داشته باشد. این ضخامت، در مقایسه با اندازه یک کوتوله سفید نوعی به شعاع ۱۰۰۰۰۰ کیلومتر ( ۱۰ میلیون متر ) بسیار کم است. خطوط طیفی برخی از کوتوله های سفید، در مقایسه با خطوط طیفی خورشید، پهن تر است. این امر به سبب فشار بسیار زیاد ناشی از گرانی سطحی است که بر جوّ کوتوله سفید اعمال میشود. در گازی که تحت چنین فشار گزافی است، طول موجهای گسیل شده به وسیله الکترونها به طور قابل ملاحظه ای تغییر می یابد و مجموعه ای از طول موجهای متفاوت گسیل می شوند. این طول موجها، در طیف با هم ادغام می شوند و به صورت خطی پهن شده در می آیند.

جا به جایی اینشتین:

به سبب گرانی زیاد در کوتوله های سفید ، پیچیدگی دیگری در طیف آنها ظاهر می شود. اینشتین، در نظریه نسبیت عام خود، نشان داد که جرم های با گرانش زیاد می توانند بر نو تاثیر گذارند. برای مثال، یکی از بهترین دلایل اثبات کننده نظریه نسبیت عام اینشتین ، انحنای پرتوهای نور ستارگان دوردست در مجاورت خورشید است که در خلال کسوف می توان مشاهده کرد. اگر نیروی گرانش بسیار زیاد باشد، این تاثیر بر مسیر پرتو های نور آشکارتر است. در ستاره های کوتوله سفید نیروی گرانش چنان شدید است که گویی نور گسیل شده را به عقب می کشد؛ از این رو هنگام مشاهده نور آنها می بینیم که طول موج های نور به طرف قرمز جا به جا شده اند. این پدیده، انتقال به قرمز گرانشی نامیده می شود و یکی از مثالهای بارز اهمیت نسبیت عام است.

سرمایش کوتوله سفید: 

نظریه توصیف کننده کوتوله های سفید تبهگن حاکی از آن است که دمای درونی ستاره، رفته رفته کاهش می یابد ، اما شعاع آن هرگز تغییر نمی کند. تابشی که آشکار می کنیم – که در مقایسه با تابش ستاره های معمولی ناچیز است – اتلاف انرژی در سیستم کوتوله سفید را نشان می دهد ، انرژیی که هرگز دوباره به دست نمی آید و نمی تواند از طریق فرایندهای هسته ای درون ستاره تولید شود. این انرژی حرکتی هسته های اتمی موجود در درون کوتوله سفید است و با نشت این انرژی از سطح ستاره ، آن حرکت های هسته ای نیز کاملا باز می ایستند. محاسبات نشان می دهد که پس از فاصله زمانی طولانی ، هسته های اتم ها نیز به همان طریقی که الکترون ها تبهگن شده اند ، تبهگن می شوند. در این صورت هسته ها دیگر نمی توانند حرکت کنند و آنها نیز یک ساختار شبکه بلوری تشکیل می دهند و از آن پس، هم الکترون ها و هم هسته های اتمی همانند الکترون ها و هسته های اتمی جسم جامد عمل می کنند.

Stardust_by_keepwalking07سرد شدن کوتوله سفید بسیار به آرامی صورت می گیرد. محاسبه شده است که برای یک ستاره کوتوله سفید متوسط در حدود ۱۰ میلیارد سال ، یعنی در حدود عمر جهان طول می کشد تا دمای آن به ۳۰۰۰ درجه کلوین برسد. در نتیجه ، ما کوتوله سفیدی سردتر از این در کهکشان خود نخواهیم یافت، گرچه کوتوله های سفیدی در همسایگی خورشید وجود دارند که دمای ظاهری آنها اندکی بالاتر از این مقدار است. شاید بتوان این اجسام را ، که به هیچ وجه سفید نیستند ، ستاره های تبهگن سرخ نامید. تاکنون پژوهش های کافی در مورد آنها انجام نشده است.

محاسبه شده است که با رسیدن دمای ستاره تبهگن به ۳۰۰۰ درجه کلوین، درخشندگی آن بسیار پایین می آید ، به طوری که می توان ستاره را کوتوله سیاه نامید. از پیش بینی تکامل ستارگان ، چنین برمی آید که تقریبا تمام مواد کهکشان ما سرانجام به شکل کوتوله های سیاه در خواهند آمد. به سبب آنکه بخشی از جرم ستارگان ، پیوسته به فضای میان ستاره ای دفع می شوند و در آنجا مجددا ستارگان دیگری تشکیل می دهند ، شکل گیری ستاره ها تا زمانهایی طولانی همچنان ادامه خواهد یافت ، حتی اگر ماده در قالب کوتوله سفید و سیاه محبوس باشد. با وجود این محتمل به نظر می رسد که سرانجام تقریبا تمام جرم کهکشان ما بدین طریق از نظر محو خواهد شد و بقیه آن نیز چه به صورت گاز رقیق میان ستاره ای که در نتیجه رویدادهای انفجاری از سیستم پرتاب می گردد و یا به صورت ماده ای گرفتار در ستاره های نوترونی یا سیاه چاله ها ناپدید خواهند شد. این فرایند ممکن است صد میلیارد سال طول بکشد، اما مرگ کهکشان ما و در آمدن آن به صورت جرمی ناپیدا و آکنده از خاکستر ستارگان سرد، اجتناب ناپذیر است. تنها پدیده ایی ناشناخته و نامنتظر می توانند از چنین پایان تاریک و ساکت کهکشان ما ، و از پایان تمام جهان، پیشگیری کنند.

پایان

نویسنده: پوریا خوش نمک/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: ساختار ستارگان و کهکشانها نوشته پاول هاج

اطلاعات بیشتر: White dwarf

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 4٫88 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=25295
پوریا خوش نمک

پوریا خوش نمک

نویسنده این مطلب : پوریا خوش نمک، در رشته ی ریاضی-فیزیک تحصیل می کند و علاقمند به اختر شناسی و نجوم میباشد.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *