ستاره چیست؟

تعریف یک ستاره به اندازه خود ستاره‌ها پر جاذبه و رنگارنگ است.گفتن اینکه ستاره چیست، به اندازه کافی آسان است. ستاره یکی از آن نقطه های درخشانی است که در آسمان شب چشمک می‌زنند .اما فراتر از آن، تعریف واقعی یک ستاره به اندازه خود ستاره‌ها جذاب و رنگارنگ است.

تولدستاره

تولد ستارگان در فضا در سحابی‌ها که نواحی عظیمی از غبار و گاز است اتفاق می‌افتد. در این سحابی‌ها، مولکول‌های هیدروژن به تدریج به هم نزدیک می‌شوند و تحت نیروی گرانش،به هم فشرده می‌شوند. زمانی که این فشرده‌شدن به حدی برسد که دمای هسته به میلیون‌ها درجه برسد، همجوشی هسته‌ای آغاز می‌شود و ستاره‌ای متولد می‌شود. 

بنابراین یک تعریف اخترفیزیکی مناسب از یک ستاره این است: هر جسمی که به اندازه کافی عظیم باشد که بتواند به دلیل فشارهای گرانشی درون خود جسم، همجوشی عناصر را در هسته خود آغاز کند.
کوچکترین جسمی که امروزه می‌شناسیم و قادر به انجام چنین کارهایی است، حدود ۱۰٪ جرم خورشید ما را دارد. در آینده‌ای دور، با افزایش عناصر سنگین‌تر و پخش شدن در مسیرهای بین ستاره‌ای، همجوشی هسته‌ای در اجسام کم‌جرم‌تر امکان‌پذیر خواهد بود، اما این چیزی نیست که امروز باید نگران آن باشیم.

کوچکترین ستارگان، کوتوله‌های قرمز نامیده می‌شوند ، زیرا قرمز و کوچک هستند. آنها فقط هیدروژن را به طور ضعیف و ضعیفی در هسته خود می‌سوزانند و عمدتاً در بخش مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کنند، از این رو رنگ قرمز مات آنها به همین دلیل است. آنها تاکنون رایج‌ترین ستاره در کهکشان راه شیری بوده‌اند، اگرچه آنقدر کوچک و کم‌نور هستند که حتی نزدیکترین ستاره همسایه ما، پروکسیما قنطورس ، با چشم غیرمسلح کاملاً نامرئی است.

دسته بعدی ستارگان، ستارگانی مانند خورشید ما هستند . جرم متوسط، درخشندگی متوسط، عمر متوسط. آنها در سراسر طیف مرئی تابش ساطع می‌کنند و باعث می‌شوند زیبا و سفید به نظر برسند (البته، خورشید ما واقعاً سفید است، اما با عبور از جو آبی ما، کمی زرد به نظر می‌رسد).

بالاتر از آن، ستارگان غول‌پیکر را دارید که به همان اندازه که بزرگ هستند، کمیاب نیز می‌باشند. اما به دلیل درخشندگی بسیار زیادشان، به راحتی قابل تشخیص هستند. برای مثال، ما بازوهای مارپیچی کهکشان‌ها را می‌بینیم ، نه به این دلیل که بسیار پرجمعیت‌تر از فضاهای بین آنها هستند، بلکه به این دلیل که مانند چراغ‌های درخت کریسمس با ستارگان درخشان روشن شده‌اند.

تقریباً هر ستاره‌ای که در آسمان شب می‌بینید، بسیار بزرگتر از خورشید است. بزرگترین ستاره‌ها در بیشتر عمرشان به رنگ آبی هستند. دلیل این امر این است که آنها انرژی زیادی ساطع می‌کنند و تابشی که از آنها ساطع می‌شود در واقع تماماً در طیف فرابنفش است و کمی از تابش در انتهای آبی طیف مرئی ما قرار دارد.

علاوه بر ستاره‌های کوچک قرمز، ستاره‌های متوسط ​​سفید و ستاره‌های بزرگ آبی، البته همه ستاره‌های حدوسط و برخی ستاره‌های عجیب که هم بزرگ و هم قرمز هستند، وجود دارند. صد سال پیش، زمانی که ستاره‌شناسان برای اولین بار ستاره‌ها را فهرست‌بندی می‌کردند، این کار کاملاً یک آشفتگیِ گیج‌کننده بود و ظاهراً هیچ هماهنگی یا دلیلی بین رنگ یک ستاره و روشنایی و اندازه آن وجود نداشت.

راه حل با چیزی که اکنون آن را نمودار هرتزپرونگ-راسل می‌نامیم ، ارائه شد که ستون فقرات درک چگونگی زندگی ستارگان حتی برای امروزه است. نمودار هرتزپرونگ-راسل ، نموداری از دمای یک ستاره (که می‌توانیم از رنگ آن به دست آوریم) و روشنایی آن است.

رشته اصلی

اگر تعداد زیادی ستاره را در نظر بگیرید و نمودار دما و روشنایی آنها را رسم کنید، به طوری که برای هر ستاره یک نقطه روی نمودار قرار دهید، به نکته‌ی شگفت‌انگیزی خواهید رسید. مشخص می‌شود که ستاره‌ها انواع ترکیبات رنگ و روشنایی را ندارند. در عوض، یک نوار مورب وجود دارد که اکثریت قریب به اتفاق ستاره‌ها روی آن قرار دارند. این نوار از انتهای کم‌نور و قرمز تا انتهای روشن و آبی امتداد دارد.

این نوار به عنوان رشته اصلی شناخته می‌شود و ستارگانی که هیدروژن را در هسته خود می‌سوزانند (منبع سوخت اصلی برای بخش عمده‌ای از عمر یک ستاره) در جایی از این نوار قرار خواهند گرفت. با افزایش سن ستارگان، آنها به آرامی و با ملایمت در امتداد رشته اصلی به سمت بالا حرکت می‌کنند و با گذشت زمان به طور پیوسته روشن‌تر و آبی‌تر می‌شوند.

اینکه آنها چه مدت در آن مسیر زندگی می‌کنند و هیدروژن را در هسته‌های خود می‌سوزانند، به میزان جرم آنها بستگی دارد. یک کوتوله قرمز کم‌جرم می‌تواند تریلیون‌ها سال را در رشته اصلی بگذراند، در حالی که یک ستاره غول‌پیکر بزرگتر از خورشید ما در بهترین حالت ممکن است تنها چند میلیون سال دوام بیاورد.

وقتی همجوشی هیدروژن در هسته یک ستاره به پایان می‌رسد، از رشته اصلی خارج شده و در جهات مختلف تکامل می‌یابد. ستارگان بزرگ به غول‌های قرمز تبدیل می‌شوند که موقعیت‌های خود را در نمودار هرتزپرونگ-راسل اشغال می‌کنند. ستارگان دیگر ممکن است به صورت زیگزاگ به جلو و عقب حرکت کنند و بین آبی و قرمز متناوب باشند،زیرا عناصر سنگین تلاش می‌کنند تا در اعماق قلب آنها همجوشی کنند.

کدگذاری رنگی

با استفاده از نمودار هرتزپرونگ-راسل، می‌توانیم ببینیم که ستاره واقعاً چه چیزی را تعریف می‌کند: ستاره جسمی است که در رشته اصلی آن نمودار زندگی می‌کند. جسمی است که هیدروژن می‌سوزاند و به طور پیوسته در امتداد آن نوار باریک تکامل می‌یابد و روشنایی آن را به دمایش مرتبط می‌کند. چیزهایی که در خارج از آن نوار وجود دارند یا غول‌هایی هستند که در تلاشی بیهوده برای ادامه سوختن، عناصر سنگین‌تر را با هم ترکیب می‌کنند، یا بقایای مرده و در حال پوسیدگی مانند کوتوله‌های سفید و ستاره‌های نوترونی هستند.

نمودار هرتسپرونگ-راسل، قهرمان گمنام نجوم رصدی است. با استفاده از آن، ستاره‌شناسان می‌توانند یک ستاره را شناسایی کنند، روشنایی و دمای آن را اندازه‌گیری کنند و دقیقاً بدانند که در کجای چرخه زندگی‌اش قرار دارد. این امر آنها را قادر می‌سازد تا آینده و تکامل آن را پیش‌بینی کنند. طبیعت به ندرت چنین بینش‌های سرراستی را ارائه می‌دهد، اما ستارگان واقعاً موارد خاصی در جهان هستند . 

بخش عمده‌ی ماده در جهان هستی در سحابی‌های رقیق و پراکنده، توزیع شده است. ستارگان گونه‌ای خاص و منحصر به فرد هستند – اجرامی موقت که از همجوشی هسته‌ای نیرو می‌گیرند. این واقعیت پیش‌بینی و درک آنها را به طرز عجیبی آسان می‌کند.