مقدمه
ستاره‌ها جاویدان نیستند! اخترشناسان ، در پرتو مشاهده‌های متعدد ، موفق شده‌اند به تفصیل ، زمان
مرگ ستارگان را پیش بینی کنند. پاره‌ای تاره‌ها به کندی خاموش می‌شوند،
خورشید ما نخست به صورت گلوله آتشین غول آسا در خواهد آمد و خورشیدهای دیگر پس از انفجار به
ابر نواختر تبدیل خواهند شد. هنگامی که خورشید واپسین دم را بکشد، پنج میلیارد سال گذشته است. پس از اینکه خورشید چنان باد کند که
مدار سیاره زهره را هم فرا بگیرد، همه جو خود را در فضا می‌ریزد و به صورت گوی کوچکی در می‌آید که نور درخشان سفیدی از خود گسیل می‌کند و آنگاه خاموش می‌شود و
منظومه خورشیدی را در تاریکی جاودان فرو می‌برد.
زمانی که خورشید می‌میرد
در این هنگام ، مدت مدیدی است که زمین به صورت جهنمی در آمده است. از بزرگترین کارهایی که بدست انسان انجام گرفته و همچنین از آثار زندگی ، کوچکترین نشانه‌ای بر جای نخواهد ماند. سیاه آبی ما این جایگاه برترین آفریده‌ها ، بیشتر از هر زمینتان به ماه شبیه خواهد شد: بدون جو ، بدون آب ، با سطحی بسیار گرم.
سرنوشت ستارگان
سرنوشت همه ستاره‌ها مانند
خورشید نیست. آنها ، بر حسب جرمشان ، به گونه‌های مختلف می‌میرند. به منظور کشف این تنوع و
مراحل تحول هر ستاره ، باید ستاره‌ها را به دقت مشاهده ، رده بندی و بویژه
مکانیک آنها را دریافت. از یکسال پیش ، گروه پژوهشی آدام/باروز از دانشگاه آریزونادر تاکسون ، برای ایجاد شرایط حاکم در لحظه انفجار ابرنواختر از مشابه سازیهای کامپیوتری یاری گرفته‌اند. پژوهشگران به یاری ابررایانه‌هایی که ساعتها کار می‌کنند، توانسته‌اند فروپاشی لایه‌های گوناگون ستاره را به هنگام
فرو ریختن در قلب آهنی خود ، در دو بعد ، باز سازی کنند.
همچنین توانسته‌اند این فراِیند را از راه لایه‌های امواج ضربه‌ای بوجود آمده ، پس از توقف ناگهانی فرو ریزی ، پیگیری کنند. درپرتو این شبیه سازیها ، که تا چند سال پیش تحقق ناپذیر بودند، اخترشناسان در حال کشف و آگاهی از چگونگی مرگ پیش بینی شده ستارگان پر جرم هستند. پیش از رسیدن به آن ، باید از کم و کیف و ماهیت ستارگان آگاهی می‌یافتند. از ابتدای سده کنونی ، دانشمندان ستارگان را بر حسب دما و درخشندگیشان رده بندی کردند.
رنگ نور گسیلی ، دما را معین می‌کند؛ مثلا ستاره سرخ سرد است (پیرامون 3000 درجه کلوین که صفر درجه کلوین مساوی ات با منهای 273 درجه سانتیگراد). در حالی که ستاره آبی ، بسیار گرم است، (پیرامون 25000 درجه کلوین) از آنجا که درخشندگی بستگ به دما و سطح گسیل کننده ستاره دارد، اخترشناسان تعیین کرده‌اند ستاره‌هایی با ابعاد بسیار متفاوت وجود دارند. دمای بالا و درخشندگی شدید ، از فراوان انرژی خبر می‌دهد.
سرچشمه این انرژی کلان از کجاست؟
ستاره ، تحت تأثیر وزن خود ، هر اندازه که باشد، گرایش به انقباض دارد. اما در برابر نیروی گرانش که اتمهای گازهای را بسوی مرکز ستاره جذب و متراکم می‌سازد،
نیروی الکترومغناطیسی وجود دارد که ناشی از جنبش ذرات گاز (الکترونها و هسته‌های اتمی) ناشی از گرماست. این نیروی دوم که فشار درونی نیز نامیده می‌شود، در دمای بالاتر ، نیرومندتر است. این بدان معنی است که رفته رفته بر دما افزوده می‌شود،
الکترونها بیش از پیش به حرکت در می‌آیند تا اینکه از هسته‌ها گریخته ، در فضاهایی که پیش از آن در اشغال اتمها بودند، آزادانه جریان می‌یابند.
در سطح خورشید ، فشار کم است و دما پیرامون 5300 درجه کلوین است. در مرکز آن ماده‌ای که وزن همه آن چیزهایی که بالای سرش قرار دارند، را تحمل می‌کند، تراکمی معادل 150 مرتبه بیشتر از آب را بدست می‌آورد. در 15 میلیون درجه کلوین ، ذرات تحریک شده چنان به یکدیگر نزدیکند که گاهی با یکدیگر برخورد می‌کنند. هنگامی که این مورد پیش بیابد، دو هسته اتم ، چنان به یکدیگر نزدیک می‌شوند که موفق به غلبه بر نیروی دافع الکتروستاتیکی (کاهنربایی) می‌شوند.
در این لحظه بخصوص ،
نیروی هسته‌ای پدید می‌آید که در برابر این فواصل کوچک تاب مقاومت نیاورده ، بر آنها غالب می‌شود. در این صورت دو هسته یکی شده و جرمی کمتر از کل جرم اولیه شان بدست می‌آوردند. تفاوت جرم ، به انرژی تبدیل شده ، به صورت
فوتون گاما گسیل می‌شود.
ژان/پیرشیز ، اخترفیزیکدان سازمان انرژی اتمی فرانسه چنین نتیجه گیری می‌کند: "
هر ستاره ، رآکتور هسته‌ای پایداری است با دیواره‌های گرانشی".
مرحله هیدروژی سوزی
در ستاره‌ها ، عنصر اولیه‌ای که فراوانتر است،
هیدروژن است (حجدود 70 درصد از جرم آنها) و باز هم همین هیدروژن است که زودتر از همه تسلیم نیروی هسته‌ای می‌شود. در قلب خورشید ، همچنان که در قلب ستارگان دیگر ، هسته‌های هیدروژن در اثر
همجوشی به هسته‌های هلیوم بدل می‌شوند. هر چه دما زیادتر شود، واکنشها هم بیشتر می‌شوند، و بنابراین گازهای واقع در لایه‌هایی دورتر از مرکز را گرم می‌کنند. لایه‌هایی که کمتر تحت تأثیر
نیروی گرانش قرار دارند. در این صورت ، این لایه‌ها منبسط (فضای داخلی بر نیروی گرانش غلبه می‌کند) و سرد می‌شوند.
سرد شدن پوششی منجر به کاهش
واکنشهای گرما هسته‌ای در مغز و مرکز ستاره می‌شود که بار دیگر تا افزایش دوباره واکنشها خود را گرم کند. این ساز و کار تنظیم کننده ، که شباهت به دما پای یخچالها دارد، به خورشید فرصت می‌دهد که انرژی خود را به کندی "مصرف" کند و طول عمری به مدت 10 میلیارد سال داشته باشد. با این حال ، پس از 5.5 میلیارد سال ، همه هیدروژن درونی ، تبدیل به
هلیوم خواهد شد. اما نیروی دافع بسیار
الکتریسیته ساکن بالای این هسته‌های جدید ، مانع از همجوشی در دمایی به "اندکی" 156 میلیون
درجه کلوین خواهد شد.
گرانش هم با پیگیری کار انقباضش ، دمای قلب خورشید را بالا خواهد برد و این همجوشی هسته‌های هیدروژن پوششی را فراهم خواهد آورد که تا آنجا بسیار سردتر از آن مانده بودند تا واکنشهای هسته‌ای را بوجود بیاورند. این منبع جدید گرما که دیگر مرکزی نیست بلکه پوششی و محیطی است، لایه‌های خارجی گازها را منبسط خواهد کرد، و بدین سان مرحله
غول سرخ آغاز خواهد شد. در آن هنگام به مدت صد میلیون سال ، خورشید باد کرده ، مدار سیاره زهره را در بر خواهد گرفت. گاز سطحی که از منبع گرمای به دور می‌افتد، رد شده به 300 کلوین می‌رسد و فضا را با نوری سرخ روشن خواهد کرد.
مرحله هلیوم سوزی
طی این مدتی که ذکر شد قلب هلیومی ، انقباظش را ادامه خواهد داد تا به 100میلیون درجه کلوین برسد و شروع به همجوشی با
اکسیژن و
کربن کند. همه چیز طوری اتفاق می‌افتد که گویی ، در دور دست در سطح سرد خورشید ، ستاره‌ای تازه و بسیار کوچک در حال پیدایش است. طی چند میلیون سال ، افروختن هلیوم پایان خواهد گرفت. در این صورت چیزی به جز قلبی بی حرکت و بی واکنش از اکسیژن و کربن با دمای 200 میلیون کلوین بر جای نخواهد ماند. این قلب ، خود را گرم خواهد کرد و دچار همجوشی خواهد شد. این منبع گرما همچنان به سوختن هدروژن ادامه خواهد داد که باز هم دورتر از قلب قرار داشته است. اما ابن مرحله ناپایدار است و در پایان کار ، پوشش خارجی که تراکم بسیار کمی دارد (بسیار کمتر از جو زمین) در فضای میان ستاره‌ای ریخته خواهد شد.
مرحله پایانی
این پوسته در حال انبساط پیروزمند از نیروی گرانشی ، بیش از پیش بزرگ خواهد شد تا شکل گوی غول آسایی را به خود بگیرد که قلبش آن را درخشان می‌سازد. این همان چیزی است که
سحابی سیاره‌ای نامیده می‌شود. در این میان قلب به صورت
کوتوله سفیدی در می‌آید، ستاره کوچکی به بزرگی زمین. دمایش به 10000 درجه کلوین کاهش می‌یابد و گرانش آن برای ایجاد همجوشی اکسیژن و کربن به انداه کافی شدید نخواهد بود. آنچه از خورشید خواهد ماند، به کندی سرد خواهد شد تا به خاموشی کامل بینجامد. بدین سان
کوتوله سیاهی تشکیل خواهد شد که برای همیشه به همان صورت خواهد ماند.
شرایط زمین پس از مرگ خورشید
در آن هنگام ، در روی
زمین ، زندگی بسیار پیش از مرحله غول سرخ جاروب شده است.
میشل/کاسه ، از بنیاد اخترفیزک پاریس چنین اشاره می‌کند که: "تا یک میلیارد سال دیگر ، درخشندگی خورشید که 10 تا 15 درصد ، به نسبت امروز افزایش خواهد یافت، برای تبخیر اقینوسها و تبدیل کره ما به کوره‌ای همانند زهره کفایت خواهد کرد." در واقع ، این جرم اولیه ستاره است که شرایط تحول آن را فراهم می‌آورد. بین 0.3 و 7 جرم خورشیدی ، همین داستان خورشید تکرار می‌شود. فراتر از آن ، تحول ستاره‌ای دیگری منجر به مرگی دیگر می‌شود.
مرگ ستارگان پر جرم
در حالی که ستاره‌هایی از نوع خورشید ، جرمشان طی مرحله غول سرخ از دست می‌رود، ستاره‌های پر جرم که
غول آبی نامیده شده‌اند، از همان آغاز وجودیشان جرم از دست می‌دهند. گرمای آنها (با دمای 25000 درجه کلوین در سطح و 30 میلیون درجه کلوین در قلب) جریانی از
فوتونها را گسیل می‌کند که چنان شدید است که بخشی از پوشش ستاره کاملا بسوی فضا رانده می‌شود. از آنجا که نیروی گرانشی (ناشی از جرم کلی از ستاره‌های نوع خورشید بسیار شدیدتر است، واکنشهای هسته‌ای در آن ، با آهنگی بسیار بالاتر تولید می‌شوند. مثلا غولی آبی با 25 تا 30 جرم خورشید ، ذخیره‌های هیدروژنش را تنها طی 8 تا 10 میلیون سال به پایان می‌برد.
مغز هلیومی آن منقبض می‌شود. دمایش افزایش می‌یابد و منجر به به همجوشی هیدروژن محیطی می‌شود. پوشش گرم شده منبسط می‌شود و در این هنگام مرحله
ابر غول سرخ آغاز می‌شود. افروزش هلیوم 500000 سال به طول می‌انجامد. به جای پایان گرفتن به صورت کوتوله سفید کربنی و اکسیژنی ، مغز ، ناتوان از تحمل وزن بسیارش به انقباض ادامه می‌دهد. در دمای 800 میلیون درجه کلوین ، هسته اتمهای کربن و اکسیژن همجوشی یافته تبدیل و به نئون و سدیم می‌شوند. این تغییر و تحول پیش از چند ده سالی به طول نمی‌انجامد. کارها سرعت می‌گیرند، انقباض پیگیری می‌شود تا به یک میلیارد درجه کلوین برسد.
در درون ستاره ، از آنجا که دما ، همچنانکه به مرکز آن نزدیک می‌شویم افزایش می‌یابد، ساختاری پوست پیازی تشکیل می‌دهد که منطبق با همجوشیهای متوالی گوناگون هستند. در این لحظه معین است که قلب آهنی (در حدود اندازه زمین) که دیگر نمی‌تواند همجوشی و یا گداخت هسته‌ای داشته باشد، در کسری از ثانیه در خود فرو می‌ریزد. بخش مرکزی آن با 0.8 جرم خورشیدی که به 6 میلیون درجه کلوین رسیده است، به سرعت بر روی خود فرو می‌ریزد و بخش برونی آن هم با 1.2 جرم خورشیدی که مدتی در حال آویختگی و میان بالا و پایین آویزان بودن بطور ناپایدار مانده بود، همین راه را پیگیری می‌کند.
نیکلا/پرانتزوس ، اختر فیزیکدان بنیاد اخترفیزیک پاریس چنین مقایسه می‌کند: "یک قوطی کبریت پر از این ماده ، بیش از یک میلیارد تن جرم خواهد داشت." در مورد ستاره‌ای که ابتدا 20 برابر جرم خورشید باشد، موج ضربه همواره بر آن چیره می‌شود و بر سطح آن که 700000 کیلومتری مرکز قرار دارد از سرعتی معادل 5000 کیلومتر در ثانیه می‌رسد. طی یک ماه ، لایه‌های برونی ستاره به 20 میلیارد کیلومتری هسته پرتاب می‌شوند و ابرنواختر -از نوع دوم- به درخشندگی بیبشینه خود می‌رسد. در مورد ستاره ای از فراتر از 20 برابر خورشید ، "پوسته‌های پیاز" به اندازه کافی سنگین می‌شوند تا موج ضربه را متوقف کنند و جلو انفجار را بگیرند.
مباحث مرتبط با عنوان
