تاریخ علمی جهان – بخش ششم

بیگ بنگ: تعادل نیروها در یک ستاره که زندگی آن را رقم می زند، توسط جوش هسته ای انجام می پذیرد. اما با تمام شدن ذخایر مورد استفاده در همجوشی هسته ای به ویژه هیدروژن، این تعادل به هم ریخته و در واقع ستاره به مرگ خود نزدیک می شود. 

starمرگ ستاره ها:

مرگ ستاره ها با توجه به ابعاد آنها با فرآیندهای متفاوتی اتفاق می افتد. بزرگی و در واقع جرم یک ستاره تعیین کننده اتفاقاتی است که پس از اتمام هیدروژن رخ می دهد. موضوع اینجاست که آیا در این مرحله دما و فشار ستاره برای ادامه جوش هسته ای با دیگر عناصر باقیمانده کفایت می کند یا خیر. در مورد ستاره های کوچکتر از نصف خورشید این اتفاق نمی افتد. این ستاره ها پس از مرگ خود به یک کوتوله سفید تبدیل می شوند. خورشید و ستاره هایی با جرمی حدود نصف آن، قادرند پس از اتمام هیدروژن، هلیوم را نیز بسوزانند. این مرحله نسبت به عمر ستاره بسیار کوتاه است. جوش هسته ای هلیوم به کربن ختم می شود. اما انرژی حاصله بیشتر از سوختن هیدروژن است. حتما حدس زده اید که چه اتفاقی می افتد. فشار این انرژی از گرانش بیشتر است و نتیجه: انبساط ستاره!

این رخداد باعث می شود که خورشید در پایان عمر خود، یعنی حدود ۵ میلیارد سال دیگر به یک غول سرخ که ۲۵۰ برابر بزرگتر است منبسط شود. سرخی آن به خاطر تورم است که باعث کاهش دمای لایه های سطحی آن می شود. این غول داغ که اکنون چندین هزار برابر درخشنده تر از خورشید کنونی است، سیاره تیر، ناهید و احتمالا زمین را بلعیده و درون خود بخار می کند! زمین حتی اگر بلعیده نشود، عاری از اقیانوس و جو خواهد شد و گرمای شدید، آن را عاری از هر گونه موجود زنده خواهد نمود. حدود ۳۰ % جرم خورشید پف کرده و برای همیشه از آن جدا می شود. بدین ترتیب یک سحابی سیاره ای تشکیل می شود. ۷۰% باقیمانده، یک هسته چگال و داغ را به وجود می آورد. برای خورشید و ستاره های کمتر از دو برابر آن، این هسته در همین مرحله به یک کوتوله سفید تبدیل می شود که در ادامه شروع به سرد شدن کرده و در نهایت پس از گذشت چندین میلیلارد سال به کوتوله سیاه تبدیل می شود. یک کوتوله سفید تقریبا به اندازه زمین است و آنچه در مقابل فشار گرانش آن مقاومت می کند، نیروی دافعه گاز الکترونی است. سرد شدن کوتوله نمی تواند از فشار الکترونهای تجزیه شده کم کند، چرا که این فشار تا صفر مطلق نیز تغییر نمی کند!

9برای ستاره های سنگین تر از دو برابر خورشید نیز ابر غولهای سرخ تشکیل می شود با این تفاوت که هسته آن همجوشی هسته ای را از کربن فراتر می برد و بسته به جرم ستاره عناصری همچون نئون، اکسیژن، سیلیکون و … تشکیل می شوند. برای ستاره های پرجرمی که بیش از ۹ برابر خورشید وزن دارند، جوش هسته ای تا ساخت عنصر آهن در مرکز ستاره پیش می رود. جوش هسته ای آهن گرما گیر بوده و گرمای سنگین ترین ستاره ها نیز قادر به انجام آن نیست. در این مرحله تولید انرژی ستاره به پایان می رسد و با سنگین شدن مقدار آهن تا ۱٫۴ جرم خورشید، هسته دچار یک رمبش ناگهانی بزرگ می شود. انرژی حاصل از این رمبش یک موج ضربه ای بسیار قدرتمند تولید می کند که باعث انبساط پوسته ستاره می شود. کل این فرآیند در واقع همان انفجار سوپر نوا است که درخشش آن می تواند از یک کهکشان فراتر رود! هسته رمبیده در خود با فشار شدید گرانش متراکم می شود و حتی نیروی دافعه الکترونها نیز یارای مقاومت در برابر آن را ندارد. در نتیجه الکترون ها به درون هسته اتمها فرو ریخته و آنچه حاصل می شود، نوترون ، نوترینو و اشعه گاماست. به همین سبب به این هسته یک ستاره نوترونی می گویند. اکنون فشار تبهگنی نوترونها در مقابل گرانش مقاومت می کند. باقیمانده پرتاب شده به فضای درون کهکشان که درصد بیشتری از ستاره را به خود اختصاص می دهد نیز به یک سحابی تبدیل می شود. شعاع یک ستاره نوترونی حدود ۱۰ کیلومتر است و می تواند با سرعت ۷۰۰ دور در ثانیه به دور خود بچرخد!

از گذشته های دور به وجود سوپر نواها پی برده شده است. در کتابهای تاریخچه چین، شرح مفصلی از این پدیده که در سال ۱۰۵۴ میلادی در کهکشان خودمان رخ داده، آمده است. لفاف این سوپر نوا هنوز در فضا وجود دارد و به سحابی خرچنگ مشهور است. در سال ۱۹۶۷ یک ستاره نوترونی که منبع ضربانهای امواج رادیویی کوتاه است در مرکز این سحابی کشف شد. شیوه کشف آنها ناشی از تپندگی آنهاست که به خاطر چرخش سریع این ستاره هاست. در واقع آنها همانند یک فانوس دریایی، پرتو باریکی از امواج رادیویی ارسال می کنند. یک ستاره معمولی نمی تواند با چنین سرعتی بچرخد، زیرا به خاطر اینرسی از هم می پاشد. چرا ستاره های نوترونی اینقدر سریع می چرخند؟ منشا امواج رادیویی ارسالی توسط آنها چیست؟

blackholeقدرت انفجار سوپر نوا به حدی است که جوش هسته ای آهن را نیز به پیش می برد و در نهایت طیفی از عناصر سبک و سنگین در سحابی پراکنده می شود تا زمانی که از این سحابی ، ستاره ای نسل دوم یا سوم به نام خورشید متولد شده و سیاره های آن عناصر لازم برای خلق یک موجود متمدن در گهواره خود حمل می کنند! ستاره های بسیار سنگین با جرمی حدود ۴۰ برابر خورشید پس از انفجار سوپر نوا ، هسته ای از خود باقی می گذارند که بیش از ۴ برابر خورشید وزن دارد. این فشار گرانشی بر مقاومت نوترونها نیز غلبه کرده و انقباض گرانشی تا مرحله ساخت یک سیاهچاله پیش می رود!

تولد سامانه خورشیدی:

اولین فرضیه قابل توجه در مورد منشا دستگاه خورشیدی توسط یک دانشمند فرانسوی به نام کنت دو بوفن در سال ۱۷۷۹ ارائه شد. وی اظهار کرد که احتمالا سیارات از برخورد یک ستاره دنباله دار با خورشید پدید آمده اند. حتما حدس زده اید که مشکل این نظریه این است که دنباله دارها نسبت به خورشید، اجرام کوچکی هستند و نمی توانند باعث چنین اتفاقی شوند. کمی پس از آن فیلسوف مشهور آلمانی، امانوئل کانت و توماس رایت انگلیسی اظهار داشتند که سیارات از ابرها و مواد تشکیل دهنده دوران جوانی خورشید پدید آمده اند. این فرضیه که معقولانه تر به نظر می رسید در سال ۱۹۷۶ توسط لاپلاس، ریاضیدان بزرگ فرانسوی کامل تر ارائه شد.

به گمان لاپلاس، سامانه خورشیدی در ابتدا از توده گازها و ابرهای دیسک مانندی پدید آمد که به آرامی گرد خود می چرخید. نیروی گرانش باعث تراکم این توده و بقای اندازه حرکت زاویه ای سبب افزایش سرعت چرخش آن شد. سرانجام سرعت چرخش به حدی افزایش یافت که باعث جدا شدن حلقه هایی از لبه این دیسک شد. در ادامه، این حلقه های جدا شده به سیارات بدل گشتند. این فرضیه در عین سادگی، چه از لحاظ منطقی و چه به صورت احساسی به خوبی در ذهن جا می افتد! با این حال دیگر دانشمندان به رخدادهای پیچیده تری نیز فکر کردند و در آینده فرضیات دیگری مطرح شد. تصادف یک ستاره رهگذر با خورشید توسط چمبرلین و مولتون در سال ۱۹۰۰ بیان شد.

فرضیه دیگر که برای خورشید یک ستاره همزاد اختیار می کرد، توسط راسل آمریکایی مطرح شد. وی نیز پیدایش سیارات را به خاطر تصادف این همزاد با خورشید می پنداشت. لیتلتون بر این گمان بود که عبور یک ستاره سرگردان، همزاد خورشید را دور کرده و باعث تجزیه آن و تشکیل سیارات شده است. فرد هویل انگلیسی نیز باور داشت که همزاد خورشید به یک سوپر نوا دگرگون شده و قبل از ترک خورشید، خرده ریزهایی را پیرامون خورشید به جا گذاشته است. کوئیپر نیز فرض کرده بود که دستگاه خورشیدی از تقسیم یک توده به دو بخش پدید آمده که بخش بزرگ به خورشید و بخش کوچکتر به سیارات بدل گشته است. تمامی این فرضیات و نظرات دیگری که بیان شد، دارای اشکال بودند و این نظریه کانت – لاپلاس بود که به تدریج پیروز از میدان بیرون آمد. گرایش به این نظریه توسط اتو اشمیت روسی و ویتسزکر آلمانی صورت گرفت. این دو دانشمند در سال ۱۹۵۰ کلیات نظریه را پذیرفته و شروع به تکمیل آن نمودند.

ادامه دارد »»»

نویسنده : احمد مصدر / سایت علمی بیگ بنگ

منابع: Star , Solar_System Discovery_and_exploration

اسرار کهکشانها ، گورویچ و چرنین، ترجمه نوقابی

image_pdfimage_print
(7 نفر , میانگین : 4٫57 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=24838
احمد مصدر

احمد مصدر

نویسنده این مطلب : احمد مصدر ، فوق ليسانس شيمي. علاقمند به علوم مختلف از جمله فيزيك و فلسفه علم می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

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