قسمت پنجم فانوس‌های کیهانی | تولد ستارگان

 تنها در راه شیری، میلیاردها ستاره وجود دارد؛ اعم از جوان و پیر، بزرگ و کوچک، آرام و پرخروش. اما همه آن‌ها، زندگی را به گونه‌ای یکسان آغاز کرده‌اند. در این شماره از سلسله مطالب فانوس‌های کیهانی، نگاهی خواهیم داشت به تولد ستارگان.

زمانی که به راه شیری می‌نگریم، آن‌چه می‌بینیم، ستارگان هستند. اما بخش اعظم جرم کهکشان از ابرهای مولکولی هیدروژن ناشی می‌شود؛ شالوده ستارگان آینده. این ابرها (که آن‌ها را با نام سحابی nebula می‌شناسیم) بسیار چگال بوده و با نور مرئی قابل آشکارسازی نیستند. به همین جهت، برای بررسی آن‌ها از پرتوهای فروسرخ استفاده می‌شود. این ابرها تمایل دارند که برای میلیون‌ها و حتی میلیاردها  سال در راه شیری غوطه‌ور باشند، تا زمانی که رخدادی باعث فروریزش آن‌ها به روی خود شود. این رخداد می‌تواند برخورد میان دو ابر، یا موج شوک ناشی از گذر یک ابرنواختر supernova باشد. این پدیده، ابر مولکولی را فشرده ساخته و به گرانش، فرصت غلبه کردن می‌دهد، و بدین ترتیب فروریزش ابر آغاز می‌شود.

نمایی از سحابی سر اسب، یک زایشگاه ستاره‌ای

فروریزش سبب تکه تکه شدن ابرها می‌شود. هریک از این تکه‌ها، خود ستاره‌ای را تشکیل می‌دهند. گرانشی که در هر تکه از ابر وجود دارد، باعث می‌شود تا ذرات آن به سمت داخل فشرده شوند. پایستگی تکانه تک تک ذرات تشکیل دهنده ابر سبب می‌شود که توده ابر شروع به چرخش کند.

پیش‌ستاره

اولین مرحله شکل‌گیری یک ستاره، پیش‌ستاره protostar نام دارد. در این مرحله، بخش اعظم جرم ستاره‌ای در مرکز توده به شکل یک گوی فشرده شده‌اند، اما قرص بزرگی از گاز و غبار، آن را از دید ما مخفی نگه می‌دارد. تا زمانی که ریزش ماده به مرکز توده جریان دارد، شئ مورد نظر ما یک پیش‌ستاره است. زمانی که مقدار ماده کافی جذب ستاره شود، جت‌هایی از ماده از دو قطب پیش‌ستاره به بیرون پرتاب شده، وجود پیش‌ستاره جدید را به دنیا اعلام می‌کنند. حدود ۱۰۰،۰۰۰ سال زمان لازم است تا مرحله پیش‌ستاره تکمیل شود. جرم یک پیش ستاره در ابتدای شکل‌گیری، تنها ۱% جرم نهایی آن است.

شکل‌گیری یک پیش‌ستاره در توده‌ای از گاز و غبار

ستاره تی-ثوری

زمانی که پیش‌ستاره به مرحله سوزاندن هیدروژن می‌رسد، یک باد ستاره‌ای قوی، معمولاً در راستای محور چرخش، شروع به وزیدن می‌کند. بدین ترتیب، بسیاری از ستارگان جوان، جریان خروجی دوقطبی خواهند داشت؛ جریانی از گاز که از دو قطب ستاره خارج شده و مانع از ادامه جریان یافتن ماده به درون پیش‌ستاره می‌شود. این ویژگی را می‌تواند به سادگی توسط رادیوتلسکوپ‌ها، آشکارسازی کرد. این فاز اولیه از زندگی یک ستاره را مرحله تی-ثوری T-Tauri می‌نامند.

یک ستاره تی-ثوری کلاسیک

در یک ستاره تی-ثوری، دما و فشار داخلی به مرتبه‌ای نرسیده که فرآیند گداخت هستهای در مرکز ستاره آغاز شود، اما در این مرحله، ستاره همچنان یک شئ بسیار داغ است و می‌تواند مانند یک ستاره معمولی، درخشان به نظر برسد. تا حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از آغاز مرحله تی-ثوری، ستاره تحت تأثیر گرانش به فروریزش خود ادامه می‌دهد تا زمانی که دمای هسته‌ی آن به نقطه‌ای برسد که گداخت هسته‌ای، آغاز گردد. تا آن زمان‌، انرژی آزاد شده ناشی از رمبش گرانشی، شرایط هیدروژن سوزی در مرکز ستاره تی-ثوری را فراهم می‌آورد. مرحله تی-ثوری، آخرین مرحله پیش از ورود ستاره به رشته اصلی است.

یک ستاره تی-ثوری پیش از ورود به رشته اصلی، در حدود ۵۰% از جرم خود را در اثر فوران جت‌های گاز از دست می‌دهد. بدین ترتیب می‌توانستاره تی-ثوری را، آخرین مرحله پیش از ورود ستاره به رشته اصلی دانست. شکل زیر، مکان ستارگان تی-ثوری را در نمودار هرتزپرونگ-راسل نشان می‌دهد:
پیکان درون شکل، نشان می‌دهد که ستارگان تی-ثوری چگونه به رشته اصلی تحول می‌یابند. آن‌ها با توجه به جرم اولیه‌شان، زندگی خود را به عنوان ستاره‌های اندکی سرد آغاز می‌کنند، سپس دمایشان بالاتر رفته و آبی‌تر و اندکی کم‌نورتر می‌شوند. ستارگان بسیار پرجرم به قدری سریع متولد می‌شوند که تنها در رشته اصلی قابل مشاهده هستند. در واقع، مرحله زندگی آن‌ها به عنوان یک ستاره تی-ثوری به قدری کوتاه است که تقریباً در این مرحله مشاهده نمی‌شوند.

ستارگان تی-ثوری اغلب درون ابرهای گازی محل تولدشان غوطه‌ور هستند.

کوتوله قهوه‌ای

اگر پیش‌ستاره‌ای با جرمی کمتر از ۰۸/۰ جرم خورشید شکل بگیرد، دمای درونی آن هرگز به قدر کافی بالا نمی‌رود که فرآیند هم‌جوشی هسته‌ای درون آن آغاز شود. این ستاره ناقص، کوتوله قهوه‌ایBrown Dwarf نامیده می‌شود: چیزی بین یک سیاره (مانند مشتری) و یک ستاره. کوتوله‌های قهوه‌ای، با استفاده از انرژی پتانسیل ناشی از فروریزش، اکثراً در طیف فروسرخ تابش می‌کنند. انرژی ناشی از این فروریزش تا حدود ۱۵ میلیون سال برای درخشیدن این ستارگان کافی است. این ستارگان سپس کم نور و سرد شده و تبدیل به کوتوله‌های سیاه می‌شوند.
اما با ورود به رشته اصلی، زندگی ستاره رسماً آغاز می‌شود. تحولات ب

گلیس ۲۲۹B، اولین کوتوله قهوه‌ای ثبت شده در تاریخ توسط تلسکوپ فضایی هابل

عدی زندگی ستارگان را در قسمت بعدی سلسله مطالب فانوس‌های کیهانی، در علم بازار دنبال کنید.

منبع