ستاره غول آبی چیست و چه ویژگیهایی دارد؟
ستاره غول آبی چیست: غول آبی (blue giant star) ستارهای است که جِرمش دستکم ۲ برابر جرم خورشید است و در بخش کوتاهی از دوره حیاتش بسیار داغتر میشود و لذا نور آبی منتشر میکند. پس، چنین ستارگانی را غول آبی مینامند زیرا اولا از ستارههای رشته اصلی بزرگترند و ثانیا بسیار داغتر هستند و نوری که منتشر میکنند، شدید و آبی است. در ادامه ویژگیهای ستارههای غول آبی و روند ورودشان به مرحله یادشده را با جزییات بیشتر بررسی میکنیم.
توضیح عکس سربرگ: نَیِّرُ الثُّرَیا (در سمت چپ عکس) از غولهای آبیسفید و از داغترین و تابندهترین ستارگان خوشه پروین است که تقریبا ۴۴۰ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. جرم نیرالثریا حدودا ۷ برابر جرم خورشید است. در گوشه پایین سمت راست نیز غول آبیسفید دیگری موسوم به میروپ (یا گاو ۲۳) را میبینیم که ۳۶۰ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد.
ستاره غول آبی چیست؟
ستارههایی که جرم اولیهشان حداقل ۲ برابر جرم خورشید باشد، در بخش کوتاهی از دوره زندگیشان بزرگتر و داغتر میشوند و لذا نور آبی درخشانی منتشر میکنند. تابندگی غولهای آبی ۱۰ تا ۱۰۰۰ برابر تابندگی خورشید است. جالب است که غولهای آبی چندان از خورشید بزرگتر نیستند. قطر آنها معمولا ۵ تا ۱۰ برابر قطر خورشید است. لذا وقتی از غولهای آبی سخن میگوییم، واژه «غول» عمدتاً به تابندگی و درخشش فوقالعاده آنها اشاره دارد. غولهای آبی چون جرم نسبتا بیشتری دارند، دمایشان نیز بیشتر است و درنتیجه رنگ نورشان آبی است. در مبحث رنگ ستارهها گفتیم که داغترین ستارهها با نور آبی میدرخشند و کمدماترین ستارهها نور سرخ منتشر میکنند.
هیچ ستارهای از ابتدا غول آبی نیست، بلکه بسته به مقدار جرم اولیه خود در دوره کوتاهی از حیاتش غول آبی میشود و سپس مرحله مذکور را سپری میکند.
ستارههای غول آبی بهسبب جرم و گرمای زیادشان زندگی نسبتا کوتاهتری دارند و هیدروژنشان را طی پدیده همجوشی هستهای، زودتر میسوزانند و به هلیوم تبدیل میکنند. آنها سرانجام یا به ابرغول سرخ یا به ستاره نوترونی تبدیل میشوند. بعضی از ستارههای آبی که بسیار بزرگتر هستند را ابرغول آبی (blue supergiant) مینامند. اما بزرگترین و تابندهترین ستارههای کیهان فراغول آبی (blue hypergiant) هستند.
ویژگی ستاره غول آبی چیست؟
بعضی از ویژگیهای ستارههای غول آبی را از جنبههای مختلف بررسی میکنیم:
جرم غولهای آبی
جرم ستارههای غول آبی دستکم ۲ برابر جرم خورشید است. بسیاری از آنها جرم بیشتری معادل دهها جرم خورشیدی دارند. منظور از جرم همان مقدار ماده تشکیلدهنده جسم است.
اندازه غولهای آبی
همه ستارههای آبی نسبتا از خورشید بزرگترند. شعاع غولهای آبی معمولا ۵ تا ۱۰ برابر شعاع خورشید است (مقایسه کنید با غولهای سرخ که بسیار از آنها تقریبا ۱۰۰ بار از خورشید بزرگتر هستند.)
جا دارد اضافه کنیم که ستارههای بزرگ را فارغ از رنگشان بهترتیب صعودی به سه دسته غول، ابرغول و فراغول تقسیم میکنیم. بزرگترین ستارگان، فراغول هستند.
تابندگی ستارههای غول آبی
ستارههای آبی چون گرما و انرژی بیشتری ساطع میکنند، تابندهتر هستند. ویژگی بارز غولهای آبی نه اندازه آنها بلکه تابندگیشان است. برای نمونه، درخشانترین ستاره خوشه پروین، نَیِّرُ الثُّرَیا (Alcyone) است.
دمای ستارههای غول آبی
دمای سطحیِ غولهای آبی حدود ۱۰,۰۰۰ تا ۵۰,۰۰۰ کلوین است. طبیعتا دمای هسته آنها بسیار بیشتر یعنی چند میلیون درجه کلوین است. (صفرِ کلوین معادل ۲۷۳.۱۵- درجه سانتیگراد است. هرچه دما افزایش یابد تفاوت کلوین و سانتیگراد کمتر به چشم میآید. مثلا ۱۰,۰۰۰ درجه کلوین تقریبا معادل ۹۷۲۷ درجه سانتیگراد است. دمای ستارگان را اغلب با کلوین بیان میکنیم زیرا کلوین علاوه بر میزان دمای ستاره، طیف رنگ آنرا نیز نشان میدهد. برای مثال، طیف نور آبی تقریبا از ۶۵۰۰ کلوین شروع میشود و هرچه درجه کلوین بیشتر شود، رنگ نور بیش از پیش به آبی میگراید.)
دوره زندگی غولهای آبی
دوره زندگی غولهای آبی کوتاهتر است، زیرا آنها داغتر هستند و هیدروژنشان را زودتر میسوزانند. هر ستاره آبی میانگین ۱۵ میلیون تا ۲۰ میلیون سال زندگی میکند که در دنیای ستارهها زمان کوتاهی است! بالعکس، غولهای سرخ چون دمای بسیار کمتری دارند، بسیار بیشتر زندگی میکنند و دوره حیاتشان ممکن است تریلیونها سال باشد! دوره زندگی خورشید که ستارهای متوسط و زرد و سفید است، حدود ۱۰ میلیارد سال برآورد میشود که حدود ۴.۵ میلیارد سالش را پشت سر نهاده است.
علت کمیاب بودن ستاره غول آبی چیست؟
درصد بسیار کمی از ستارههای کهکشان ما غول آبی هستند و احتمالا در سایر کهکشانها نیز چنین است. ستاره برای گام نهادن به مرحله غول آبی باید جرم زیادی داشته باشد تا بتواند انرژی زیادی تولید کند و دمایش به حدی افزایش یابد که رنگ نورش به آبی بگراید. اما ستارههای کمی واجد چنین شرایطی هستند. ضمنا گفتیم که ستارههای آبی چون دمای بسیار بیشتری دارند، سوختشان را سریعتر میسوزانند و لذا مرحله غول آبی را خیلی زود پشت سر میگذارند. به همین سبب، همیشه تعداد کمی ستارههای آبی در آسمان وجود دارد. در واقع، بیشتر ستارههای کهکشان ما سرخ هستند، اما چون ستارهها از ما دور هستند، نور بسیار ضعیفی از آنها به زمین میرسد و لذا ما رنگ نورشان را با چشم غیرمسلح تشخیص نمیدهیم.
آیا ستارههای غول آبی سیاره دارند؟
احتمالا غولهای آبی سیاره ندارند. طبق آنچه فعلا میدانیم، چند میلیارد سال طول میکشد تا سیاره یا سیارههایی حول یک ستاره شکل بگیرند. اما چون حداکثر عمر ستارههای آبی ۲۰ میلیون سال برآورد میشود، مجالی برای تشکیل سیاره باقی نمیماند. ضمنا ستارههای آبی بادهای ستارهای بسیار شدیدی ایجاد میکنند که سبب میشود گازها و غبارها (که ماده اولیه تشکیل سیارات هستند) مرتبا از ستاره دور شوند. با وجود چنین شرایطی، تشکیل سیاره سختتر میشود.
سرانجامِ ستاره غول آبی چیست؟
غولهای آبی در پایان زندگیشان تغییراتی سریع را پشت سر میگذارند. آنها چون جرم زیادی دارند، بسیار سریع در خود فرومیشکنند یا اصطلاحا میرَمبند. وقتی ستاره میرمبد، انفجار مهیبی موسوم به اَبَرنواَختر رخ میدهد که بقایای ستاره را در فضا پخش میکند. پس از وقوع ابرنواختر، ابری کیهانی از ستاره باقی میماند که به آن سحابی میگویند. همین سحابی میتوانند زادگاه ستارههای آینده باشند. اگر شرایط لازم فراهم شود، گازها و غبارهای کیهانی موجود در سحابی تدریجا به هم میپیوندند و طی مراحلی ستاره جدیدی را شکل میدهند.
چند غول آبی معروف در کهکشان راه شیری
دو نمونه از غولهای آبی معروف در کهکشان راه شیری چنین هستند:
- نَیِّرُ الثُّرَیا (Alcyone) در صورت فلکی گاو (درخشانترین ستاره در خوشه پروین): غول آبی-سفید (عکس سربرگ و عکس ۱ را ببینید.)
- سِماک اَعزَل یا بیژوبین (Spica) در صورت فلکی سنبله: غول آبی
انواع غول آبی
طیف غولهای آبی متنوع است. بعضی از آنها ستارههای پرجرمتر و تابندهتری هستند که مراحل پایانی تکاملشان در رشته اصلی را میگذرانند. اما برخی دیگر ستارههای کمجرمتری هستند که آنها را در شاخه افقی نمودار هرتزبروگ-راسل جای میدهیم. ستارههای پرجرم ابتدا به غول آبی تبدیل میشوند و سپس به غولهای آبی درخشان تغییر حالت میدهند. آنگاه در ادامه دوره حیاتشان ابتدا به ابرغول آبی و سرانجام به ابرغول سرخ تبدیل میشوند.
دو نوع مهم از ستارگان غول آبی چنین هستند:
شاخه افقی آبی (BHB مخفف Blue Horizontal Branch)
منظور، شاخه افقی در نمودار هرتسپرونگ-راسل است. ستارگان شاخه افقی آبی در منتهی الیه سمت چپ نمودار جای دارند. این نمودار طول عمر و مراحل تکامل انواع مختلف ستارهها را نشان میدهد. ستارگان شاخه افقی آبی معمولا سوزاندن هیدروژن را به پایان رسانده و سوزاندن هلیوم را آغاز کردهاند. جالب است بدانیم تبدیل شدن به ستارگان شاخه افقی آبی، دوره کوتاهی در زندگی غولهای سرخ است. به عبارت دیگر، ستارههای غول سرخ در اثر سازوکارهای داخلیشان در دوره کوتاهی از حیاتشان افزایش دمای شدیدی را تجربه میکنند و لذا رنگ نورشان به آبی متمایل میشود. ستارههای مذکور پس از اتمام گداختِ هلیوم، سرد میشوند و مجددا به رنگ قرمز سابقشان بازمیگردند.
شاخه افقی شدید (EHB مخفف Extreme Horizontal Branch)
به داغترین ستارهها در شاخه افقی نمودار هرتسبرونگ-راسل، شاخه افقی شدید میگویند. دمای سطحی آنها معمولا حدود ۲۵,۰۰۰ کلوین است و بهسبب گرمای شدیدشان شارِ فرابنفش فراوانی منتشر میکنند. چنین ستارههایی پس از آنکه تمام هلیومشان را سوزاندند و تقریبا به پایان بردند، بخش عمده پوشش خارجیشان را دست میدهند و آنگاه هسته آبی آنها آشکار میشود.
احتمالا نورهای ضعیف فرابنفشی که در بعضی از کهکشانها رصد میشوند را همین ستارهها یعنی ستارههای بسیار داغ شاخه افقی (EHB) تولید میکنند.
جمعبندی: ستاره غول آبی چیست؟
گفتیم غول آبی ستارهای با جرمی حداقل دو برابر جرم خورشید است که در بخش کوتاهی از دوره حیاتش داغتر میشود فلذا با نور آبی میدرخشد. همچنین اشاره کردیم که غولهای آبی در مقایسه با غولهای سرخ بسیار کمیابترند زیرا اولا فقط ستارههای پُرجرم که تعدادشان کمتر است به غول آبی تبدیل میشوند و ثانیا مرحله غول آبی در سیر تکاملی ستاره، مرحله کوتاهی است و ستاره خیلی زود آنرا پشت سرمیگذارد.
