لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :66
بخشی از متن مقاله
مرگ ستارگان کوچک : کوتوله سفید
مرز جداسازی بین ستارگان کوچک وبزرگ حدود چهاربرابر جرم خورشید می باشد . ستاره ای با جرم کمتر از Mo4 را در نظر بگیرید که از شاخة غول قرمز در نمودار H-R برای دومین بار بالا می رود . دو حرکت قبلی ستاره به طرف ناحیة غول قرمز ، صعودش با شروع جرقه هلیوم به پایان می رسد . انتظار داریم که دومین صعود نیز به روش مشابهی با شروع جرقه کربن خاتمه یابد، یعنی سوختن انفجارآمیز وسریع کربن پایان این مرحله باشد . به هر صورت ، به علت کافی نبودن جرم جهت نگه داشتن دمای لازم برای سوختن کربن در این ستاره ، جرقه کربن نمی تواند به وقوع به پیوندد . براساس آزمایشات سیکلوترون ، کربن در هسته برای اینکه بتواند به سوزد ، بایستی قبلاً به دمای 600 میلیون درجه کلوین رسیده باشد . محاسبات نشان می دهند که اگر جرم ستاره کمتر از Mo4 باشد ، تراکم گرانی در مرکز جهت بالا بردن دما به 600 میلیون درجه کلوین ، گرمای کافی تولید نمی کند . بنابراین ، کربن نمی تواند بسوزد . در عوض ، ستاره بالا رفتن خود را به قسمت فوقانی شاخه غول قرمز ادامه می دهد ، در نتیجه قطرش زیاد شده ، دمای سطحی آن کاهش یافته ورنگ ستاره به قرمزی می گراید .
سرانجام ، لایه های خارجی ستاره خیلی قرمز – یعنی خیلی سرد – می شوند ، که هسته ها در چنین لایه هائی شروع به جذب الکترون نموده تا به اتمهای خنثی تبدیل شوند . شکل گیری اتمهای خنثی آنقدر ادامه می یابد تا قسمت قابل ملاحظه ای از جرم ستاره عوض الکترونها وهسته های جدا به شکل اتمهای خنثی درآید .
سحابی سیاره ای
هنگامی که یک اتم خنثی با ترکیب مجدد یک الکترون ویک هسته شکل می گیرد ، چه اتفاقی رخ خواهد داد ؟ مهمترین نتیجه این است ، که فوتون منتشره همراه خود انرژی حمل می کند . معمولاً فوتون قبل از فرار از ستاره توسط اتم یا ذره دیگری جذب می شود . با شکل گیری اتمهای خنثی فوتونهای بی شماری تولید می شوند ، که اندکی بعد در راه خروج از ستاره جذب می شوند . جذب آنها سبب گرم شدن لایه خارجی می گردد .
گرمای تولیدی در لایه های خارجی ستاره در اثر جذب فوتونها در مقایسه با گرمای آزاد شده توسط واکنش هسته ای در مرکز ستاره ، بسیار کم می باشد . براساس یک نظریه ، این گرما تغییراتی اساسی در ظاهر ستاره ایجاد می کند . لفاف گرم شده توسط جذب فوتونها منبسط می گردد . انبساط ، دمای لفاف را پائین می آورد . در دمای پائین تر ، اتمهای خنثی بیشتری از الکترونها وهسته های جدا در لفاف شکل می گیرند ، در نتیجه ، انرژی بیشتری به صورت فوتون آزاد می شود . مجدداً ، بیشتر فوتونها توسط اتمهای نزدیک ستاره جذب می گردند . آنها لایة خارجی ستاره را گرم کرده وسبب انبساط بیشتر آن می شوند .
به بیان دیگر ، این نظریه فرایند عقب رانی را طوری پیش بینی می کند که هسته ها با جذب الکترونها لفاف را گرم کرده واین عمل سبب جذب الکترون بیشتر وبالنتیجه انبساط بیشتر می شود. لفاف ستاره به سرعت به طرف خارج منبسط می شود تا اینکه ستاره را کاملاً ترک نماید . در حقیقت ، لفاف ستاره در فضا تخلیه شده وبه یک پوستة تقریباً رقیق وشفاف از اتمها تبدیل می شود ، که سریعاً به حرکت خود ادامه می دهد .
هسته ، که قبلاً توسط لفاف پنهان شده بود ، اکنون قابل رؤیت می گردد . اگر شخصی در طول این فرایند ستاره را مشاهده کند ، تغییر شگف انگیزی در ظاهر آن رؤیت خواهد نمود . درآغاز ، ستاره عادی به نظر می رسد . سپس ، موقعی که لفاف انبساط را شروع می کند ، هنوز برای پنهان کردن هسته به اندازه کافی چگال می باشد ، در نتیجه ناظر سطح لفاف نسبتاً سرد را به صورت یک شیء قرمز بزرگ نورانی می بیند . هنگامی که لفاف به اندازه کافی منبسط وکم وبیش شفاف شود ، هسته نمایان شده وناظر شیء سفید داغ وکوچکی – هسته – را که توسط یک پوستة گاز تخلیه شده در فضا – لفاف تخلیه شده – احاطه شده است ، مشاهده می کند .
چنین اجرام مشاهده شده ای را سحابی های سیاره ای نامیده اند . نام «سحابی سیاره ای » از این رو به کار رفته است که اولین بار ستاره شناسان به هنگام عکسبرداری از این سحابی ها توسط تلسکوپهای کوچک دریافتند که تصاویر شبیه به سیارات می باشند . اکنون می دانیم که سحابیهای سیاره ای ارتباطی با سیارات منظومه شمسی ندارند ، اما نام آنها پابرجا مانده است .
شکل (8-1) ساختار یک سحابی سیاره ای را به طور واضح نشان می دهد . این عکس توسط تلسکوپ 5/2 متری رصدخانة مونت ویلسون برداشته شده است .
بعداز تخلیه لفاف چه اتفاقی برای هسته رخ می دهد ؟ با عزیمت لفاف، هسته کم وبیش بدون تغییر باقی می ماند وبه سوختن هلیوم در پوستة هلیوم سوزی به همان میزان ادامه می دهد . بنابراین ، تابندگی ستاره که کاملاً توسط سوختن هلیوم در پوستة کنترل می شود ، ثابت می ماند .
به هر صورت ، موضع ستاره در نمودار H-R به طور برجسته ای به هنگام تخلیه لفاف تغییر می کند ، زیرا ابتدا موضع لفاف سرد – حدود K◦3500 – وبعد از تخلیه لفاف هستة داغ – حدود K◦50000 – را رسم کرده ایم . بنابراین ، روی محور دما انتقالی از K◦3500 تا K◦50000 صورت می گیرد . به علت عدم تغییر تابندگی در طول افزایش دمای سطحی ، مسیر تحولی ستاره در نمودار H-R به طور افقی وبه طرف چپ ادامه می یابد .
این تغییرات در نمودار H-R در شکل (8-2) رسم شده اند . لفاف ستاره در نقطه (10) شروع به انبساط می کند . در نقطة (11) هستة داغ ستاره کاملاً نمایان می شود . در این نقطه ، اگر عکسی از ستاره گرفته شود ، شبیه سحابی حلقوی در صورت فلکی شلیاق دیده خواهد شد .
کوتوله سفید
در شروع نقطه (11) از نمودار H-R عبور ستاره از هستة سحابی سیاره ای به یک کوتوله سفید شروع می شود . اکنون ستاره از یک هستة کربن – اکسیژن با پوشش پوستة هلیوم سوزان تشکیل شده است (شکل8-3) . در این نقطه ، دمای هسته هنوز برای هم جوشی کافی نیست ، بنابراین ، هیچ منبع انرژی هسته ای درمرکز ستاره برای جلوگیری از فروریزش ستاره در اثر جاذبه گرانی وجود ندارد . هسته ستاره به آهستگی به انقباض ادامه می دهد .
اگر الکترونها در ستاره وجود نمی داشتند ، انقباظ ادامه می یافت وهسته گرمتر و گرمتر می شد تا سرانجام ، در 600 میلیون درجه کلوین هسته های کربن شروع به سوختن می کردند . قبل از اینکه اتفاق اخیر رخ دهد ، تراکم ناپذیری الکترونهای بسته بندی شده درست مانند مرحلة اولیه زندگی ستاره انجام می شود . مانند قبل ، تراکم ناپذیری الکترونهای « فولاد-جامد» ، انقباض را موقف می کنند . این اتفاق وقتی که شعاع ستاره حدود 8000 کیلومتر وچگالی آن حدود 105×1/6گرم بر سانتیمتر مکعب است ، رخ می دهد .
هیچ کس نمی داند بین نقاط (11)و(12) از نمودار H-R چه اتفاقی رخ می دهد . محاسبات نظری این مرحله، مبین آن است که احتمالات گوناگونی می توانند رخ دهند . به علت عدم وجود ستارگان کافی بین نقاط (11)و(12) مشاهدات ستارگان دلیل روشنی ار آنچه که واقعاً رخ می دهد ، ارائه نمی دهند .
به محض رسیدن به نقطه 12 دوره اش کامل می شود . در ناحیه نقطه 12 ستاره در مقایسه با تابندگی مرحله اولیه زندگی اش بسیار تاریک می باشد ، مثلاً ، برای ستاره ای به جرم خورشید در نقطه (12) صدبار کم نورتر از خورشید در وضعیت کنونی اش می باشد . قطر فعلی ستاره بسیار کوچکتر از وضعیت قبلی آن است . ستاره ای به اندازه خورشید حدود 32000 کیلومتر قطر خواهد داشت ، که دوبرابر اندازه زمین است . ستاره فشرده شده ، بسیار چگالتر می باشد . دراین حجم بسیار کوچک ، جرم بسیار زیادی بیش از صدها هزاربرابر جرم زمین نهفته است . قوطی کبریت پرشده ای از مواد این ستاره چگال ، 10 تن وزن خواهد داشت .
گرچه اکنون ستاره بسیار کم نور است ، ولی سطحش با دمائی حدود 30000 درجه کاملاً داغ می باشد . این چنین ستارگانی – کوچک ، چگال وبسیار کم نور ، اما سفید ، داغ در سطح – کوتوله های سفید نامیده می شوند . نیروی گرانی در سطح یک کوتوله سفید می تواند بزرگتر از یک میلیون برابر گرانی در سطح زمین باشد . حتی اگر قادر باشیم در امتداد کوتوله سفید که دمای سطحی اش به اندازه کافی کاهش یافته حرکت کنیم ، هرگز نمی توانیم روی سطح آن فرود آئیم یا حتی کشتی فضائی را در این دنیای عجیب از راه دور کنترل نمائیم . شخصی که سعی برفرود آمدن بر سطح یک کوتوله سفید را دارد وزنی معادل 68 میلیون کیلوگرم پیدا می کند ودر نتیجه
اوو کشتی فضائی اش رفته رفته توسط نیروی گرانی کوتوله سفید مسطح می شوند .
از نقطه (12) به طرف پائین ، شعاع ستاره – اکنون یک کوتوله سفید- اندکی فشرده می شود . کوتوله سفید آخرین گرمای خود را به فضا تابش می کند وبا حرکت به طرف پائین تابندگی ودمایش کم شده تا سرانجام مسیری را که منتهی به ستارگان مرده در پائین نمودار H-R است ، طی می کند . به تدریج رنگ کوتوله از سفید به زرد وسپس به قرمز تغییر می کند ، تا اینکه به یک ماده فشرده تاریک وسرد تبدیل شده وبه گورستان ستارگان وارد شود
جرم یک کوتوله سفید . گرچه ستارگان تا جرم Mo4 کوتوله های سفید را تولید می کنند ، ولی ، مطالعات نظری مبین این است که جرم کوتوله سفید نمی تواند بیش از Mo4/1 باشد . دلیل آن این است که کوتوله فقط هستة ستاره اصلی می باشد . بیشتر جرم ستاره اصلی قبل از ظهور کوتوله سفید از آن جدا شده است ، مثلاً مقداری از آن در طول مرحله غول قرمز به صورت وزش باد ستاره ای در سطح ومابقی در طول مرحلة سحابی سیاره ای از ستاره جدا می شود .
مرگ یک ستاره سنگین : انفجار ابر نواختر
سرانجام متفاوتی در انتظار ستاره ای که جرم اولیه اش بیش از Mo4 است ، می باشد . به علت بیشتر بودن وزن ستاره ، فرو ریزش آن حرارت بسیار زیادی ایجاد می کند . اکنون براساس مطالعات نظری تحول ستاره ای ، دما در مرکز ستاره می تواند به 600 میلیون درجه برسد . بانیل به این دمای بحرانی در حرکت قطاری از وقایع ، سرانجام ، به تخریب ستاره در یک انفجار عظیم ختم می شود .
*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***
دانلود مقاله کامل درباره مرگ ستارگان
