کوتوله‌های آسمانی

کوتوله‌ی سفید شعرای شامی B به همراه سحابی سیاره‌نما

 

در هفته‌های قبل دیدیم که ستاره‌‌های بسیار پرجرم و ستاره‌های پرجرم چگونه زندگی خود را به پایان می‌رسانند. این هفته می‌خواهیم با هم به مراحل پایانی زندگی ستاره‌هایی با جرم متوسط بپردازیم. تعریف ما از ستاره‌یی با جرم متوسط، ستاره‌ای است که جرم آن 3/0 تا 8 برابر جرم خورشید باشد و جرم هسته‌ی این ستاره‌ها پس از فوران کمتر از 4/1 برابر جرم خورشید باشد؛ و همان طور که مشخص است، خورشید نیز خود یک ستاره‌ی میان جرم است. وقتی یک ستاره‌ی میان جرم در مسیر تحول خود، از مرحله‌ی غول سرخ می‌گذرد، مثل ماری که پوست می‌اندازد، جو خود را به بیرون می‌افکند و حاصل یک سحابی سیاره‌نما می‌شود که در درونش یک کوتوله‌ی سفید وجود دارد. یکی از مشهورترین سحابی‌های سیاره‌ای، سحابی حلقوی در صورت فلکی شلیاق است. علت این نامگذاری به خاطر این است که این سحابی‌ها در پشت تلسکوپ‌های غیرپیشرفته‌ی زمینی به شکل سیاره‌هایی دیده می‌شدند، ولی با پیشرفت علم نجوم و تکامل تجهیزات رصدی منجمان فهمیدند که این اجسام سیاره نیستند، بلکه سحابی‌اند. به همین علت آن‌ها را سحابی‌های سیاره‌نما نامیدند.

سحابی چشم گربه به همراه یک کوتوله‌ی سفید

 

کوتوله‌های سفید

کوتوله‌های سفید، که تعدادشان در کهکشان ما نسبتاً زیاد است، آخرین مرحله‌ی تکامل ستاره‌هایی با جرم متوسط هستند. این اصطلاح برای توصیف مرحله‌ای از تکامل ستاره به کار می‌رود که ستاره پس از تبدیل شدن به غول سرخ، در آن مرحله از انقباض باز می‌ایستد. در مرحله‌ی کوتوله‌ی سفید، ماده‌ی ستاره‌ای فشرده می‌شود و به جسمی کم‌نور، با اندازه‌ای بسیار کوچک، به بزرگی زمین، تبدیل می‌شود. از آن جا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد می‌شود.

دایره‌هایی که بر روی شکل مشخص شده‌اند کوتوله‌های سفید می‌باشند. آنها را با ستارگان پرنور مقایسه کنید.

 

جرم

یکی از مشهورترین کوتوله‌های سفید، ستاره‌ی شعرای یمانی B است. یکی دیگر از معروف‌ترین کوتوله‌های سفید شعرای شامی B است. جرم شعرای یمانی B، 1.05 برابر جرم خورشید و جرم شعرای شامی B،0.63 برابر جرم خورشید است. دلایل خوبی در دست هست که قبول کنیم که هیچ کوتوله‌ی سفیدی نمی‌تواند بسیار پرجرم‌تر از شعرای یمانی B باشد. محاسبات نشان می‌دهند که هیچ کوتوله‌ی سفیدی با جرم بسیار بزرگ‌تر از جرم خورشید نمی‌تواند وجود داشته باشد. هم چنین محاسبات نشان می‌دهند که در کوتوله‌های سفید، جرم و اندازه‌ی ستاره ارتباطی نسبتاً عجیب با هم دارند. معلوم شده است که هر چه جرم کوتوله‌ی سفید بیش‌تر باشد، اندازه‌ی آن کوچک‌تر است.

اندازه‌ی زمین را با یک ستاره‌ی نوترونی و یک کوتوله‌ی سفید مقایسه کنید.

 

چگالی

کوتوله‌های سفید اجسامی هستند بسیار کوچک که شعاع آن‌ها بسیار نزدیک به یک صدم شعاع خورشید، یعنی در حدود شعاع زمین است. چون جرم کوتوله‌های سفید تقریباً معادل جرم خورشید است، در نتیجه، چگالی آن‌ها می‌باید در حدود 1003 یا حدود 1 میلیارد برابر چگالی خورشید باشد.

به عنوان مثال چگالی میانگین یک کوتوله‌ی سفید، در حدود 100000 برابر چگالی آهن است، یعنی یک فنجان از ماده‌ی کوتوله‌ی سفید می‌بایست در حدود 100 تن وزن داشته باشد. مقدار نیروی گرانش در سطح این ستارگان نیز به طور باور نکردنی زیاد است و به حدود 100 میلیارد برابر گرانش سطحی زمین می‌رسد. یعنی وزن شما بر روی یک کوتوله‌ی سفید 100 میلیارد برابر بیش‌تر از وزن شما بر روی کره‌ی زمین است. هر جسمی که برای کاوش و تحقیق بر سطح یک ستاره‌ی کوتوله‌ی سفید فرود بیاید، بلافاصله در اثر کشش گرانشی بسیار زیاد آن از هم می‌پاشد.

کوتوله‌ی سفید شعرای یمانی B را در کنار همدمش ستاره‌ی شعرای یمانی می‌بینید.

 

پایان کار

سحابی سیاره‌نمای اطراف کوتوله‌ی سفید در طی چند ده هزار سال در فضا پخش می‌شود. و وقتی که تمام حرارت درون هسته‌‌ی کوتوله‌ی سفید رها شود، ستاره از تابیدن باز می‌ایستد و به کوتوله‌ی سیاه تبدیل می‌شود. در درون کهکشان ما میلیاردها کوتوله‌ی سفید وجود دارد، بسیاری از آن‌ها اکنون به شکل کوتوله‌های سیاه در آمده‌اند. اما آشکار ساختن این گوی‌های تاریک و سرد، تقریباً غیرممکن است. سرانجام خورشید ما نیز روزی به شکل یک کوتوله‌ی سفید در خواهد آمد.

نویسنده : علیرضا سرمدی