تاریخ علمی جهان – بخش پنجم

بیگ بنگ: با نگاهی به آسمان شب ستاره های بی شماری را می توان دید. هر کهکشان و حتی کهکشان خودمان از میلیاردها ستاره تشکیل شده است. اما پرسش این است که یک ستاره چگونه متولد میشود؟ چگونه زندگی می کند و چه زمانی میمیرد؟

تولد ستاره ها:

به گزارش بیگ بنگ، در همین کهکشان راه شیری سالانه هفت ستاره متولد می شود. ستاره ها در دل سحابی هایی تشکیل می شوند که در فضای کهکشانها قرار داشته و مملو از گازهای هیدوژن با حدود ۲۵ درصد هلیوم است. این گازها یادگار بیگ بنگ هستند. برای ذهن ما ساده است که چگونگی تولد یک ستاره را درون این سحابی تصور کنیم. کافیست یک گوشه از این سحابی چگال تر شود تا گازهای مجاور را به سمت خود بکشد و به رشد خود ادامه داده و در نهایت یک ستاره متولد شود. اما موضوع اصلا به این سادگی نیست! حتی بر روی زمین، ابرهایی که خود از قطرات ریز آب تشکیل شده است بدون ذرات گرد و غبار که نقش نطفه را بازی می کنند، به باران تبدیل نخواهند شد، چه برسد به یک سحابی که چگالی گازهای آن از یک محفظه کاملا وکیوم شده کمتر است!

چگالی بخشی از ابر یک سحابی باید به اندازه ای زیاد شود (حد Jean) که فرو پاشی گرانشی برای تولید یک پیش ستاره آغاز گردد. این اتفاق خود به خود نمی افتد، در حال حاضر دانشمندان سه عامل را در تشکیل یک نطفه چگال دخیل می دانند. یکی برخورد ابرهای مولکولی متفاوت است. دیگری تصادف کهکشانها با یکدیگر می باشد. سومی و مهمترین عامل مربوط به شوک امواج ضربه ای سوپر نواها یا ابرنواخترهاست. یک سوپر نوا، ستاره ای بزرگ است که به پایان عمر خود رسیده و منفجر می شود. انرژی این انفجار، همان انرژی پتانسیل گرانشی است که در اثر رمبش ستاره به درون خود آزاد می شود.

در هر حال این عوامل باعث می شود که ابتدا گویچه ای درون سحابی تشکیل شود که خود باعث جذب ابرهای گازی اطراف خود در شعاع چندین سال نوری می شود! با سقوط تدریجی مولکولها و تراکم آنها، این گویچه بزرگتر و گرمتر می شود. اگر جرم این توده به اندازه کافی بزرگ شده و از حدود ۱۰ به توان ۲۹ کیلو گرم ( ۰.۰۵ جرم خورشید) بیشتر شود، دمای درونی آن به مقدار لازم، یعنی ده میلیون درجه برای شروع همجوشی هسته ای خواهد رسید و در ادامه به یک ستاره خواهیم رسید. جرمهای کمتر از این ، پس از سرد شدن به کوتوله سیاه و کمتر از آن به سیاره های سرگردان تبدیل خواهند شد. با توجه به اینکه تمام مواد درون کهکشان به دور مرکز آن در حال گردشند، این اتفاق برای پیش ستاره نیز می افتد. به همین خاطر این توده معمولا گشتاور زاویه ای گرفته و به دور خود میچرخد. بدین ترتیب هسته پیش ستاره به شکل یک صفحه چرخان در می آید که در صورت داشتن جرم بالا، ممکن است خود به چند ستاره تجزیه شود. انقباض گرانشی تا رسیدن به تعادل و پایداری ادامه خواهد یافت. این فرآیند می تواند ۱۰ تا ۱۵ میلیون سال به طول انجامد. در بسیاری موارد این ستاره ها با یک صفحه (protoplanetary ) احاطه شده اند که می تواند به سیاره های آن ستاره تبدیل شود. این اتفاقی است که برای خورشید ما افتاده است.

هر ستاره کوره بزرگ هیدروژنی است که در آن دمای لازم برای جوش هسته ای وجود دارد، نیروی تراکم چیست؟ گرانش! با توجه به جرم زیاد یک ستاره طبعا نیروی گرانش نیز خیلی قوی است. کار گرانش نیز معلوم است، متراکم کردن، این تراکم همینطور ادامه پیدا می کند و فشردگی اتمها سبب بالا رفتن دما و فشار می شود. گرانش … تراکم … افزایش دما و فشار تا اینکه…! دما و فشار به حدی زیاد میشود که همجوشی هسته ای رخ می دهد. اما چه عاملی باعث تعادل یک ستاره می شود؟ چرا فروپاشی گرانشی ستاره ای چون خورشید که بیش از ۳۰۰ هزار برابر زمین جرم دارد و نیز ستاره هایی که میلیونها برابر از خورشید بزرگترند، متوقف نمی شود؟ چه نیرویی در مقابل این گرانش بزرگ می ایستد؟ پاسخ انرژی و نیروی حاصل از واکنش همجوشی هسته ای است! در واقع نیروی انفجار میلیونها بمب هیدروژنی در هر ثانیه از فروپاشی گرانشی ستاره جلوگیری می کند! تعادل در فشار رو به بیرون این انرژی با فشار رو به درون گرانش باعث پایداری ستاره ها تا چندین میلیارد سال می شود.

در همجوشی هسته ای ، چه عناصری در ستاره ها تشکیل می شود؟ ستاره های نسل اول عمدتا از تراکم غبار هیدروژنی و مقداری هلیوم تشکیل شده اند. طبعا اولین واکنش همجوشی هسته ای، تبدیل هیدروژن به هلیوم است. این اتفاقی است که هم اکنون در تمامی ستاره ها و از جمله خورشید در حال رخ دادن است. در هسته خورشید که شامل ۲۵ درصد شعاع درونی آن می شود، دما بیش از ۱۰ میلیون درجه است! در چنین دمایی، سد انرژی برای جوش هسته ای هیدروژن شکسته می شود. جرم هلیوم تشکیل شده، حدود ۰.۷ % از هیدروژنهای مورد واکنش سبک تر است. این مقدار جرم باقیمانده، طبق معادله نسبیت اینشتین به انرژی و از جمله نور دگرگون می شود. مثلا برای خورشید در هر ثانیه بیش از ۴ میلیون تن جرم به انرژی نورانی تبدیل می شود! فوتونهای حاصل شده در مرکز خورشید به خاطر چگالی فوق العاده زیاد (حدود ۲۰ برابر چگالی آهن)، پس از بارها جذب و دفع شدن، به آهستگی راه خود را به سمت بیرون باز می کنند و پس از گذشت چندین هزار سال به سطح خورشید رسیده و به سوی آسمان بی کران پرواز می نمایند.

بنابراین ، ستاره هایی به اندازه خورشید و کوچکتر از آن در طول زندگی خود فقط قادرند هیدروژن را به هلیوم تبدیل کنند. با این حال درون خورشید عناصر سنگین تر مانند اکسیژن، کربن، نئون و حتی آهن نیز وجود دارد. حتی سنگین ترین ستاره ها نیز در زمان حیات خود قادر نیستند همجوشی هسته ای را برای خلق عناصر سنگین تر از آهن پیش ببرند. اما در سیاره ای چون زمین که خود تکه ای از خورشید است، عناصر سنگین تر از آهن نیز وجود دارد! این عناصر از کجا آمده اند؟!

ادامه دارد »»»

نویسنده: احمد مصدر / بیگ بنگ

منابع بیشتر: azmoonnews , Star , Sun , Stellar evolution , nasa

لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=20181

(۱۶ نفر , میانگین : ۴,۷۵ از ۵)