سلام الله علیک یا صاحب الزمان

ستاره غول سرخ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

ستاره غول سرخ چیست: ستاره الدبران

ستاره غول سرخ چیست: غول‌های سرخ ستارگانی هستند که جرم اولیه آن‌ها حدود ۰.۲۵ تا ۸ برابر جرم فعلی خورشید است؛ آن‌ها طی روند تحول خود، موقتاً منبسط و متورم می‌شوند و چون دمای نسبی‌شان کاهش می‌یابد، رنگ‌شان به سرخی می‌گراید. شعاع غول‌های سرخ بیش از ۱۰ برابر شعاع خورشید است و شعاع بعضی از آن‌ها به ۲۰ تا ۱۰۰ برابر شعاع خورشید نیز می‌رسد. در مقاله‌ی پیشِ رو علت شکل‌گیری و نحوه انبساط و تغییر رنگ غول‌های سرخ را بررسی می‌کنیم.

می‌دانیم که ستاره‌ها در طول حیات‌شان ثابت نمی‌مانند، بلکه دگرگونی‌های مختلفی را پشت سر می‌گذارند. ستاره، طولانی‌ترین دوره زندگی خود را اصطلاحاً در مرحله‌ «رشته اصلی» سپری می‌کند. ستاره‌های رشته اصلی طی هم‌جوشی هسته‌ای، هیدروژن را در هسته‌ی خود می‌سوزانند و به هلیوم تبدیل می‌کنند. وقتی هیدروژن موجود در هسته‌ی ‌ستاره تمام شد، ستاره سوزاندن هیدروژن در لایه‌های بیرونیِ حولِ هسته را آغاز می‌کند. هم‌جوشی هسته‌ای، نیروی تابشیِ ستاره در لایه‌های بیرونی‌ را افزایش می‌دهد. نتیجتاً لایه‌ها منبسط می‌شوند و حجم ستاره افزایش می‌یابد.

هرچه ستاره حجیم‌تر می‌شود، طبیعتاً گرمای ستاره در ناحیه وسیع‌تری پخش می‌شود و لذا دمای نقطه‌ایِ ستاره کاهش می‌یابد (پی‌نوشت ۱). با گذشت زمان و تداوم روند فوق، ستاره چنان منبسط می‌شود که شعاع آن گاهی تا ۱۰۰ برابر شعاع خورشید افزایش می‌یابد. هم‌زمان با کاهش نسبی دمای ستاره، رنگ آن نیز عوض می‌شود و به سرخی می‌گراید. چنین ستاره‌ای را غول سرخ می‌نامند. در مبحث رنگ ستاره‌ها گفتیم که هرچه دمای نور کمتر باشد، رنگ آن به‌ سرخی می‌زند.

اندازه ستاره غول سرخ در مقایسه با خورشید

تصویر ۱. این تصویر، اندازه تقریبی برخی از غول‌های سرخ را در مقایسه با اندازه فعلی خورشید نشان می‌دهد. نسبت‌ها واقعی نیستند و صرفا جهت برآوردِ ذهنیِ مخاطب ترسیم شده‌اند.

نکته: رنگ نور ستاره‌ها آنگونه که ما با چشم می‌بینیم نیست. یعنی برای مثال وقتی از غول‌های سرخ سخن می‌گوییم، سرخی آن‌ها با چشم چندان محسوس نیست، دمای نور و رنگ آن‌ با کمک طیف‌سنجی نور مشخص می‌شود.

ستاره غول سرخ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

آن‌دسته از ستاره‌های رشته اصلی که جِرم‌ آن‌ها حدود ۰.۲۵ تا ۸ برابر جرم خورشید است، طی سیر تحول‌شان موقتاً متورم و سرخ می‌شوند و به‌همین سبب آن‌ها را ستاره غول سرخ (Red giant star) می‌نامند. اندازه غول‌های سرخ معمولا ۲۰ تا ۱۰۰ برابر اندازه خورشید است. آن‌ها ستاره‌های بسیار درخشانی هستند. دمای سطح ستاره غول سرخ کمتر از ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ کلوین است و گاهی به ۳۰۰۰ کلوین می‌رسد. طبق برآوردها، ستاره‌ها تنها ۱ درصد عمر خود را در مرحله غول سرخ سپری می‌کنند و سرانجام در ادامه روند تکاملی‌شان  به ستاره کوتوله سفید تبدیل می‌شوند. غول‌های سرخ ممکن است آن‌قدر منبسط و بزرگ شوند که سیاره‌های مجاورشان را نیز در بر بگیرند و در خود هضم کنند.

 

ستاره غول‌ سرخ چگونه تشکیل می‌شود؟

غول‌های سرخ نیز مانند سایر ستاره‌های رشته اصلی، در چندمیلیارد سالِ اولِ زندگی‌ خود، هیدروژن موجود در هسته‌شان را در اثر هم‌جوشی هسته‌ای می‌سوزانند و به هلیوم تبدیل می‌کنند. پس از آنکه هیدروژن موجود در هسته تمام شد و هلیوم به جا ماند، هم‌جوشی هسته‌ای و نیروی تابشیِ ناشی از آن فروکش می‌کند و نتیجتاً نیروی گرانش بر آن چیره می‌شود. گرانش، هسته ستاره را می‌فشارَد و کوچکش می‌کند. در اثر شدت فشار وارده بر لایه‌های گاز فشرده در هسته، هسته‌ی‌ ستاره را مچاله می‌کند و نتیجتاً گرمای نهفته در لایه‌های گازی ناگهان آزاد می‌شود. گرمایی که از هسته آزاد شده بود، به لایه بیرونی‌تر ستاره سرایت می‌کند و چون لایه بیرونی ستاره هنوز حاوی هیدروژن است، در اثر سرایت گرما هم‌جوشی را آغاز می‌کند.

ساختار ستاره غول سرخ

تصویر ۲. ساختار ستاره غول سرخ


وقتی دمای هسته‌ی ستاره افزایش می‌یابد، تابندگیِ ستاره بیشتر می‌شود. اما وقتی دمای لایه بیرونی ستاره افزایش می‌یابد، فشار تابشی ستاره بیشتر می‌شود و پوسته ستاره را منبسط می‌کند و حجم ستاره را به ده‌ها برابر حجم اولیه‌اش افزایش می‌دهد. وقتی ستاره به چنین مرحله‌ای می‌رسد، اصطلاحا به آن غول (Giant) می‌گوییم. هرچه ستاره‌ها حجیم‌تر می‌شود، گرمای آن در ناحیه وسیع‌تری پخش می‌شود. پس طبیعی است که دمای نقطه‌ای آن نسبتا کاهش می‌یابد و به حدود ۳۰۰۰ کلوین می‌رسد که در مقیاس نجومی دمای کمی است. با کاهش دما و تابندگی ستاره، رنگ آن به سرخی می‌زند. در مبحث رنگ ستاره‌ها گفتیم که کم‌دماترین ستاره‌های آسمان سرخ اما داغ‌ترین ستاره‌ها آبی هستند.

 

آیا خورشید نیز روزی غول سرخ می‌شود؟

اگر خداوند، کیهان را تا بیش از ۵ میلیارد سال بعد پابرجا نگاه دارد، بله، خورشید ما نیز آن‌گاه غول سرخ و سرانجام کوتوله سفید خواهدشد. زمانی که خورشید به غول سرخ تبدیل شود، چنان بزرگ می‌شود که احتمالا سیاره‌های درونی منظومه شمسی از جمله زمین را نیز در کام خود می‌گیرد.

 

نمونه ستاره غول سرخ

ما در آسمان اطراف‌مان غول‌های سرخ مختلفی داریم. یکی از معروف‌ترین ستاره‌های غول، الدبران (گاو الفا) است که در اصل به‌رنگ نارنجی‌وسرخ نورمی‌افشاند. لذا آن‌را هم در زمره غول‌های سرخ و هم نارنجی نام می‌برند.

 

ویژگی‌های ستاره الدَبَران / گاو آلفا (Aldebaran یا Alpha Tauri)

الدَبَران (در اصل عربی) یا دَبَران که آن‌را «ستاره پیش‌رونده» یا «آلفا گاو» نیز می‌گویند، غول سرخ (در اصل نارنجی) به شعاع تقریبی ۳۱ میلیون کیلومتر یعنی تقریبا ۴۴ بار بزرگتر از خورشید اما جرم آن تنها ۱.۷ برابر جرم خورشید است. شعاع دقیق ستاره الدبران ۳۰.۷۰۱ میلیون کیلومتر است. فاصله الدبران از ما ۶۵.۲۳ سال نوری است.

ستاره غول سرخ الدبران (گاو آلفا)

عکس ۳. ستاره غول سرخ الدبران (گاو آلفا): تصویر را کمی پردازش کرده‌اند تا رنگ نارنجی مایل به سرخ الدبران بیشتر خودش را نشان دهد. 


درباره انواع ستاره‌های غول

گاهی به‌طور کلی به تمام ستاره‌هایی که شعاع‌شان بیش از ۱۰ برابر شعاع خورشید است، ستاره غول می‌گویند. اما ستاره‌های غول‌های نیز از نظر جرم، حجم و تابندگی رده‌بندی های مختلفی دارند. بعضی از منابع ستاره‌های غول را از نظر حجم یا شعاع خورشیدی چنین دسته‌بندی می‌کنند:

  • ستاره‌ غول (giant star): شعاعش بیش از ۱۰ برابر شعاع خورشید است
  • ستاره ابرغول (supergiant star): شعاعش بیش از ۱۰۰ برابر شعاع خورشید است
  • ستاره فراغول (hypergiant star): شعاعش بیش از ۱۰۰۰ برابر شعاع خورشید است

 

لذا برای مثال، گاهی ستاره‌های ابرغول سرخ مثل اعجوبه (Mira) را نیز که شعاعش بیش از ۱۰۰ برابر شعاع خورشید است، غول سرخ می‌نامیم اما به بیان دقیق‌تر، ابرغول سرخ است. ولی چون در هر حال، شعاع آن بیش از ۱۰ برابر شعاع خورشید است، غول سرخ خواندنش اشتباه نیست.


سرانجامِ ستاره غول سرخ چیست؟

سرنوشت غول‌های سرخ به جرم اولیه آن‌ها بستگی دارد. ستاره‌های رشته اصلی که تقریبا هم‌جرم خورشید هستند (۰.۲۵ تا ۲ برابر جرم خورشید)، پس از آنکه تمام هیدروژن‌شان را سوزاندند، سوزاندن هلیوم را آغاز و آن‌‌را تدریجا به اتم‌های سنگین‌تر و بزرگتری تبدیل می‌کنند. هم‌جوشی هسته‌ای و تبدیل اتم‌ها به اتم‌های سنگین‌تر در هسته‌ی ستاره تا تولید عنصرِ کربن ادامه می‌یابد. کربن عنصر سنگین‌تری است و لذا برای هم‌جوشی به دمای بسیار بیشتری (حدود ۱ میلیون کلوین) نیاز دارد، اما جِرم ستاره غول سرخ به‌قدری نیست که با افزودن بر گرانش و فشار، چنین دمایی ایجاد کند. لذا هم‌جوشی هسته‌ای در مرکز ستاره متوقف می‌شود.

هسته‌ی ستاره متشکل از کربن و اکسیژن به‌سبب جرم زیادش گرانش شدیدی دارد. لذا هسته را روبه‌درون می‌فشارد و در اثر شدت فشار، دمای زیادی تولید می‌کند. در عین حال، لایه‌های بیرونی غول سرخ که قبلا متورم و منبسط شده بودند، با دریافت حرارتِ هسته، به فضای اطراف می‌پاشند و سحابی سیاره‌نما پدید می‌آورند. اما هسته ستاره در اثر شدت فشار و افزایش دما کوچک و بسیار داغ و اصطلاحا به کوتوله سفید تبدیل می‌شود. کوتوله‌های سفید چون دمای زیادی دارند، رنگ نورشان به سفیدی می‌زند. کوتوله‌های سفید از خود پرتو فرابنفش منتشر می‌کنند و پرتوهای مذکور لایه‌های گازی سحابی سیاره‌نما را روشن می‌کنند و می‌درخشانند.

در گذر زمان، مواد موجود در سحابی سیاره‌نما در فضا پراکنده می‌شوند و سرانجام ابرهایی متشکل از گاز و غبار موسوم به ابرهای مولکولی پدید می‌آورند که ستاره‌های جدیدی درون‌شان متولد می‌شود.


موضوع: غول سرخ چیست؟ ستاره غول سرخ چیست؟ غول سرخ چگونه تشکیل می‌شود؟ ستاره غول سرخ ویژگی‌هایی دارد؟