سفری به فرآیندهای درونی ستارگان

بیگ بنگ: این ایده که خورشید یک ستاره است، ایدۀ جدیدی نیست. این ایده به زمانی باز می گردد که یونانی ها به دنبال درک و توضیح طبیعت بودند. اولین کسی که عنوان کرد خورشید یک ستاره است و ستارگان دیگر ممکن است مانند خورشید باشند، آناکساگوراس، فیلسوف قرن پنجم قبل از میلاد بود.

این عکس از خورشید توسط تلسکوپ فرابنفش فضاپیمای سوهو(SOHO) به ثبت رسیده است

به گزارش بیگ بنگ، این ایده در طول قرن ها به فراموشی سپرده شده بود، اما این فراموشی تنها تا دوران رنسانس طول کشید، زمانی که ستاره شناسان آغاز به مطالعه خورشید کردند. اثبات علمی ستاره بودن خورشید، تا سال ۱۷۰۰ رخ نداد، زمانی که اخترشناسان می توانستند از طریق ابزارهایی به نام منشور (و بعدها طیف سنج) به نور خورشید نگاه کنند و از ویژگی های نور برای تعیین فاصله بین زمین و خورشید بهره ببرند.

فهم چگونگی کارکرد خورشید، تلاش بیشتری نیاز داشت، اما در نهایت، دید مدرن از خورشید (و تمام ستاره ها) توسعه یافت. این فهم بر اساس نظریۀ آلبرت اینشتین در مورد معادلات جرم و انرژی (که در معادله معروف E = mc2 بیان می شود)، و همچنین کار دیگر منجمان مشهور است. سر آرتور ادینگتون پیشنهاد کرد که هسته خورشید فوق العاده گرم و تحت فشار بسیار زیاد است. بعدها، دکتر سیسیلیا پاین گاپسکین، کشف کرد که خورشید عمدتا از هیدروژن ساخته شده است و بعدتر ایده هایی در مورد اینکه چگونه اتم ها می توانند در مرکز ستاره ها با یکدیگر آمیخته شوند ارائه شد، این ایده ها توسط هانس بث، سابرامانیان چاندراسخار و دیگران ارائه شد که در نهایت توجه به مشاهدات مداوم و به آزمایش گذاشتن این نظریات، به یک نظریه جامع در مورد ساختمان مرکزی خورشید، تبدیل شدند.

امروزه می توانیم از این نظریات توسعه یافته، نه فقط برای درک خورشید که برای درک همه ستارگان استفاده کنیم. بنابراین، به صراحت می توان گفت که خورشید به عنوان یک الگو برای فهم فرآیندهای درونی هر ستاره که در آسمان دیده می شود به کار می رود. فرآیند فعلی خورشید برای ایجاد نور و گرما، همجوشی هسته ای نامیده می شود، و این فرآیند هر ستاره را تبدیل به یک رآکتور هسته ای اختصاصی می کند. این پروسه در هسته خورشیدی رخ می دهد، جایی که دمای آن نزدیک به ۱۶ میلیون کلوین است و هسته ها با یک “سوپ” از اتم های هیدروژنی پُر می شوند. فشار در این ناحیه منجر به یک چگالی هسته ای با تراکمی در حدود ۱۵۰ برابر تراکم آب می شود. تحت تأثیر این شرایط، اتم های هیدروژن در قسمت های بسیار نزدیک با یکدیگر هستند، آنها بسیار سریع حرکت می کنند و به طور مداوم در هر ثانیه ۹٫۷ x 1037 بار به یکدیگر متصل می شوند!

هر “برخورد” دو اتم هیدروژن می گیرد و آنها را با هم ترکیب می کند تا یک اتم هلیوم ایجاد کند. این واکنش نور و گرما را منتشر می کند. اساسا، فرایند گداختگی، منجر به مبادله جرم میان اتم ها می شود که انرژی تولید می کند (به صورت گرما و نور). این فرآیند برخورد اتم ها در هرثانیه را چندین برابر کنید و آنگاه است که نور و گرمای باور نکردنی را به دست می آورید. نور و گرمای تولید شده توسط همجوشی هسته ای در مرکز ستاره به لایه های بیرونی تر ساختار ستاره ای فرستاده می شوند. قسمت هایی که که از محدوده تابشی بالای هسته تا محدوده های انتقالی و فوتوسفر(سطح قابل مشاهده خورشید) را در بر می گیرد. از آنجا نور و گرما به فضا فرستاده می شوند تا سیارات را گرم و روشن کنند.

نمای درونی خورشید. اکثر ستاره ها قسمت مرکزی مشابهی دارند که در هسته آنها فرآیند همجوشی هسته ای رخ می دهد

فرآیند همجوشی چیزی است که همه ستارگان آن را انجام می دهند. این دقیقا همان ساز و کاری است که همه ستارگان توسط آن نور و گرما می رسانند و تا آنجایی که ستاره شناسان قادر به مشاهده شده اند، این فرآیند در تمام ستارگان اتفاق افتاده است که شامل اولین ستاره هایی که در حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش به وجود آمده اند نیز می شود. فرض کنید ستاره ای تازه متولد شده در گروه ستاره ای خود هستید. ابتدا شما جرم کافی برای شروع همجوشی ندارید اما به علت انقباضات هیدروژنی تحت تاثیر گرانش، می درخشید.

در نهایت اگر به مقدار کافی هیدروژن دریافت کنید، شرایط درون هسته تحت فشار قرار گرفته و به اندازه ای گرم می شود که همجوشی به وجود بیاید. هر چقدر جرم شما بیشتر باشد، فرآیند همجوشی شما زودتر آغاز خواهد شد و همچنین سوخت شما تعیین کننده طول بقای شما خواهد بود. ستارگان بیشتر عمرشان، در هسته خود فرآیند گداخت هیدروژن دارند. هنگامی که تمام هیدروژن را به هلیوم گداختند، شروع به گداخت هلیوم به کربن می کنند. سپس، کربن را گداخته و این فرآیند ادامه پیدا می کند و در نهایت، بزرگترین ستارگان به گداخت آهن نیز می رسند. در این نقطه، فرآیند متوقف می شود چرا که گداخت آهن انرژی و فشاری بیشتر از توان یک ستاره می طلبد.

ستارگان پرجرم، به سرعت به این وضعیت می رسند. پرجرم ترین آنها تمام سوخت خود را تنها در چند میلیون سال به گداخت می رسانند. باقی ستارگان مدت طولانی تری این فرآیند را ادامه می دهند-چند ده میلیون سال بیشتر-.اما در نهایت، ستارگان پرجرم سوخت خود را به اتمام می رسانند. هسته آنها سرنگون شده و اتمسفر آنها از اطراف هسته پراکنده شده و به فضا پس زده می شود. چیزی که درون هسته باقی می ماند، مجموعه ای از مواد هسته ای بسیار فشرده شده تحت عنوان ماده تخریب شده است.

سحابی خرچنگ

ستاره شناسان مرگ ستاره ای ِ ستارگان پرجرم را ابرنواختر می نامند. فرآیندی که سحابی خرچنگ را به وجود آورد و ستارگان بسیار پرجرم را نیز فرانواختر می نامند. مرگ همه ستارگان به یک شکل نیست. شکل دیگر کوتوله با جرم متوسط نام دارد که به معنای این است که همجوشی در این گروه از ستارگان به همان سرعتی که در ستارگان پرجرم مشاهده می شود اتفاق نمی افتد. فرآیند همجوشی خورشید ۴٫۵ میلیارد سال پیش اتفاق افتاد و تا زمانی که به آرامی رو به افول بگذارد ادامه خواهد یافت. این افول به شکل سحابی سیاره نما خواهد بود و سپس ده ها میلیارد سال دیگر اجزای باقی مانده ستاره به یک کوتوله سفید تبدیل می شود.

پس، می توانیم آنچه که از ستارگان می دانیم را به اختصار به این صورت شرح دهیم: فرآیند همجوشی باعث می شود که ستارگان بدرخشند و بتابند. هنگامی که نور و گرمای خورشید را تجربه کردید و یا هنگامی که به آسمان تاریک پر از ستاره نگاه کردید، در واقع در حال تماشای فرآیند همجوشی هستید. نوری که از ستارگان تولید می شود و فرآیند آن تقریبا به از قدمت کهنی برخوردار است.

ترجمه: محبوبه معصوم نیا/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: thoughtco.com

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=68202
محبوبه معصوم نیا

محبوبه معصوم نیا

کارشناس علوم سیاسی و کارشناس ارشد مسایل خاورمیانه. علاقه مند به مباحث مربوط به فضا-زمان، جهان های موازی و اخترفیزیک است و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

پاسخ دهید

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