کوتوله سفید چیست؟ داستان مرگ و پایان زندگی یک ستاره
Digiato: کوتوله سفید ستاره های جمع و جور و داغ مانند خورشید است. خصوصیات این پدیده کیهانی چیست و در مرگ ستاره ها چه نقشی دارد؟
در دنیای وسیع و وسیع ما ، ستاره ها نقش اساسی در ساختار جهان دارند ، اما ممکن است تعداد کمتری از مردم بدانند که بسیاری از این ستاره ها پس از مراحل طولانی تحول ، به بدن متراکم ، کوچک و درخشان تبدیل می شوند به نام “کوتوله سفید”. این اشیاء نه تنها نشانه ای از پایان بیشتر ستاره ها هستند ، بلکه آزمایشگاه های طبیعی هستند که داده های منحصر به فردی در مورد تکامل ستاره و تاریخ جهان ارائه می دهند. در این مقاله به این سؤال پاسخ خواهیم داد که کوتوله سفید چیست؟ ما ویژگی های آن را مرور می کنیم و با مشهورترین کوتوله های سفید آشنا می شویم.
کوتوله سفید چیست؟
کوتوله سفید یک ستاره مرده و بسیار متراکم است که از فروپاشی ستاره مانند خورشید ناشی می شود و با جرم ۲.۵ تا ۵ برابر جرم خورشید پس از پایان زندگی آن. ستارگان با این دامنه جرم در دسته ستاره های کم کم قرار می گیرند. هنگامی که ستاره سوخت هسته ای خود را به پایان رساند و دیگر قادر به ادامه واکنش های همجوشی نیست ، لایه های بیرونی آن به فضا پرتاب می شود و هسته داخلی کوچک ، گرم و بسیار متراکم باقی می ماند. این هسته باقیمانده کوتوله سفید است.
کوتوله سفید ، با وجود اندازه زمین ، جرم در نزدیکی خورشید دارد و چگالی آن بسیار زیاد است. این ستاره ها دیگر انرژی تولید نمی کنند و فقط از گرمای باقی مانده خود نور ساطع می کنند. آنها یکی از مراحل پایانی تکامل بسیاری از ستاره های جهان هستند.
چرخه زندگی از استار کم ؛ از بدو تولد تا کوتوله سفید
چگونه ستاره کم کلید متولد می شود و چه اقداماتی برای تبدیل شدن به کوتوله سفید در پایان زندگی خود انجام می دهد؟ ما در زیر به این سوال پاسخ خواهیم داد.
۱. تولد در قلب ابرهای گازی (سحابی):
زندگی ستاره در ابرهای بین فردی آغاز می شود. این ابرها عمدتاً از گاز هیدروژن و مقادیر کمی هلیوم و گرد و غبار تشکیل شده اند. هنگامی که منطقه ای از این سحابی به دلیل اختلالات گرانشی فشرده می شود ، پروتستان تشکیل می شود. با افزایش دما و تراکم در مرکز این جرم ، شرایط شروع همجوشی هسته ای فراهم می شود. هنگامی که درجه حرارت در مرکز به حدود ۲ میلیون کلوین می رسد ، همجوشی هیدروژن به هلیوم آغاز می شود و ستاره وارد مرحله تعادل می شود.
۲. رشته اصلی – طولانی ترین مرحله زندگی:
در این مرحله ، ستاره مداوم هیدروژن را به هسته خود به هلیوم تبدیل می کند. این فرآیند انرژی زیادی را که با نیروی گرانش متعادل است ، آزاد می کند و باعث ثبات ستاره می شود. مدت زمان حضور در این مرحله به جرم ستاره بستگی دارد. به عنوان مثال ، خورشید در این مرحله حدود ۲ میلیارد سال خواهد بود. ستارگان که جرم کمتری دارند حتی می توانند تا ۵ میلیارد دلار در شرایط بمانند. در مقابل ، ستاره های مولد تر ممکن است تنها چند میلیون سال در این مرحله باقی بمانند.
۱. پایان سوخت و آغاز بحران – غول قرمز:
هنگامی که هیدروژن هسته به پایان می رسد ، همجوشی متوقف می شود و هسته شروع به کوچک شدن می کند. با افزایش دمای مرکز ، همجوشی در پوسته اطراف هسته شروع می شود و لایه های بیرونی ستاره و ستاره به غول قرمز تبدیل می شوند. در این مرحله ، دما کاهش می یابد (حدود ۱ تا ۲ کلوین) اما درخشش افزایش می یابد. اگر جرم ستاره مناسب باشد ، ممکن است فیوژن هلیوم با کربن و اکسیژن موجود در مرکز شروع شود. این مرحله اغلب میلیون ها سال طول می کشد.
۱. بی ثباتی بی پایان و لایه های پرتاب:
با پایان هلیوم ، ستاره دیگر قادر به تلفیق عناصر سنگین تر (مانند آهن) نیست. زیرا همجوشی آنها انرژی را جذب می کند. در این حالت ، لایه های بیرونی ستاره در نبرد با نیروی گرانش بیرون رانده می شود و سحابی سیاره ای را تشکیل می دهد. سحابی های زیبایی مانند سحابی سحابی حلقه نمونه ای از این مرحله است. تنها چیزی که باقی مانده است ، یک هسته بسیار متراکم ، گرم و سوزان است.
۱. تولد کوتوله سفید:
هسته باقیمانده که دارای سوخت و همجوشی نیست ، کوتوله سفید می شود. این بدن بسیار کوچک (با شعاع حدود ۲ کیلومتر) اما سنگین (جرم بین ۰.۵ تا ۲.۵ برابر خورشید). چگالی آنقدر زیاد است که یک قاشق چایخوری ماده ممکن است چند تن وزن داشته باشد. دمای سطح در ابتدا می تواند به ۵۰۰۰ کلوین برسد اما خنک شود. با وجود گرمای زیاد ، درخشندگی آن کم است و اغلب فقط با تلسکوپ های قوی دیده می شود.
۱. نقش فشار جنایی در ثبات:
در صورت عدم وجود واکنش های هسته ای ، چیزی باید از وزن کوتوله سفید جلوگیری کند. این کار مسئول فشار الکترون -presuppo است. پدیده ای که از اصول مکانیک کوانتومی ، به ویژه اصل رد پائولی ناشی می شود. اصل می گوید ؛ الکترون ها نمی توانند دقیقاً در حالت کوانتومی باشند. بنابراین ، الکترون ها فشار طبیعی ایجاد می کنند که مانع از فشرده سازی ستاره های بیشتری می شود. این ثبات فقط تا حدودی در محل است: اگر جرم کوتوله سفید بیش از ۱.۵ توده خورشیدی (چاندراور) باشد ، فروپاشی اجتناب ناپذیر خواهد بود.
۱. خنک کردن آرامش و آینده ای که ندیده ایم:
کوتوله های سفید منبع انرژی ندارند. بنابراین تنها کاری که او انجام می دهد ، تابش تدریجی گرما است. روند خنک کننده می تواند ده ها میلیارد سال طول بکشد. سرانجام ، جسم آنقدر سرد می شود که هیچ نوری ساطع نمی شود و به کوتوله سیاه تبدیل می شود. یک توده تاریک و ناکارآمد ، اما از آنجا که کیهان حدود ۱.۵ میلیارد سال است ، هنوز کوتوله سیاه مشخص نشده است و این مرحله فقط در تئوری است.
خصوصیات فیزیکی کوتوله سفید چیست؟
اندازه و جرم:
کوتوله های سفید از نظر اندازه بسیار کوچک هستند ، تا حدی که شعاع آنها معمولاً در حدود ۴۰۰۰ کیلومتر باشد. یعنی تقریباً به اندازه زمین ، اما جرم آنها می تواند بین ۰.۵ تا ۳ برابر جرم خورشید باشد. یعنی یک جرم عظیم در حجم بسیار کمی فشرده می شود. اگر آنها بیش از این باشند ، دیگر نمی توانند کوتوله سفید بمانند و به احتمال زیاد به یک نوترون یا سیاه چاله تبدیل می شوند. (بخوانید: سیاه چاله و هر آنچه را که باید در مورد آن بدانید)
چگالی فوق العاده:
با توجه به این فشرده سازی بالا ، چگالی کوتوله های سفید بسیار زیاد است. چگالی متوسط آنها ممکن است در هر سانتی متر مکعب به ۲ گرم برسد. هر سانتی متر مکعب به اندازه ماشین وزن دارد! در مقایسه ، چگالی آب تنها یک گرم در هر سانتی متر مکعب است. این چگالی شگفت انگیز ناشی از فشرده سازی کامل اتمها و فروپاشی الکترون ها بسیار متراکم است.
دما و تابش:
کوتوله های سفید در ابتدا بسیار داغ هستند. دمای سطح آنها می تواند از ۵۰۰۰ تا ۵۰۰۰ کلوین متفاوت باشد ، اما از آنجا که منبع جدیدی از تولید انرژی ندارند ، از بین می رود و دمای آنها کاهش می یابد. آنها فقط از طریق گرمای ذخیره شده اولیه خود می درخشند. با گذشت زمان ، کوتوله سفید خنک و کمتر می شود.
ترکیب ماده و ساختار:
بیشتر کوتوله های سفید از کربن و اکسیژن در ترکیب شیمیایی ساخته شده اند که باقیمانده در غول قرمز هستند. برخی از آنها بسته به جرم اولیه ستاره ای که پدیدار شده اند ، ممکن است هسته هلیوم یا اکسیژن-ننی-MOB نیز داشته باشند. سطح آنها نیز اغلب با هیدروژن یا هلیوم پوشانده می شود که یک لایه بسیار نازک روی هسته تشکیل می دهد. فشار داخلی آنقدر زیاد است که مواد دیگر به صورت گاز معمولی یا مایع نیستند ، بلکه در وضعیتی به نام ماده انحطاط نیست.
گرانش سطح:
با توجه به جرم زیاد و شعاع کوچک ، گرانش سطح کوتوله های سفید بسیار شدید است. حدود ۵۰۰۰ برابر گرانش زمین. اگر مرد روی سطح خود بایستد (که در عمل امکان پذیر نیست) ، وزن وی ۱۰۰ برابر بیشتر از زمین خواهد بود. چنین گرانشی بالا باعث می شود حتی یک اتم گاز سبک نتواند از سطح خود فرار کند.
