ستاره ابرغول سرخ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

ابرغول سرخ

ستاره ابرغول سرخ چیست و چگونه تشکیل می‌شود: ستاره‌هایی که جرم اولیه‌ی آن‌ها بیش از ۸ برابر جرم خورشید باشد، پس از سوزاندن هیدروژن در هسته‌ی خود و خروج از مرحله رشته اصلی، طی روند تحول و تکامل‌شان موقتاً به ابرغول سرخ (Red Supergiant) تبدیل می‌شوند. لذا ابرغول‌های سرخ بسیار شبیه غول‌های سرخ هستند، اما چون جرم اولیه‌ی بیشتری دارند، حجیم‌تر و درخشان‌ترند. ابرغول‌‌های سرخ بزرگ‌ترین ستارگانی هستند که بشر تاکنون کشف کرده است. شعاع ابرغول‌های سرخ از هر ستاره دیگری بیشتر اما دمای سطح‌شان کمتر از ۴۱۰۰ کلوین است.

در مبحث رنگ ستاره‌ها گفتیم که خنک‌ترین یا کم‌دماترین ستاره‌ها سرخ‌رنگ و داغ‌ترین ستاره‌ها آبی هستند (مطلب پیشنهادی: ستاره غول آبی چیست؟). ستاره شبان‌شانه یا ابط‌الجوز (Betelgeuse) در صورت فلکی شکارچی یک ابرغول سرخ است. در ادامه با جزییات بیشتری توضیح می‌دهیم که ستاره ابرغول سرخ چیست و چگونه تشکیل می‌شود و چه ویژگی‌هایی دارد. همچنین به تفاوت ابرغول سرخ با غول سرخ نیز اشاره می‌کنیم.

---

توضیح تصویر سربرگ: تصویری از قلب‌العقرب آ (Antares A)، ستاره ابرغول سرخ

---

ستاره ابرغول سرخ چیست و چه ستاره‌هایی به ابرغول سرخ تبدیل می‌شوند؟

ستاره‌ها وقتی هم‌جوشیِ هیدروژن را در هسته خود آغاز می‌کنند، اصطلاحا وارد مرحله‌ی رشته‌ی اصلی می‌شوند و بیشتر عمرشان را در رشته اصلی می‌گذرانند. پس از آنکه هیدروژن موجود در هسته‌ی ستاره در اثر هم‌جوشی سوخت و به هلیوم تبدیل شد، ستاره از مرحله رشته اصلی خارج می‌شود و پس از مدتی سوزاندن هلیوم را آغاز می‌کند. چگونگی تحول ستاره در ادامه، به جرم اولیه‌ی آن بستگی دارد. مثلا ستاره‌هایی که جرم آن‌ها در مرحله رشته اصلی حدود ۰.۲۵ تا ۸ برابر جرم خورشید باشد، پس از خروج از رشته اصلی به غول سرخ تبدیل می‌شوند. اما ستاره‌هایی که جرم آن‌ها بیش از ۸ برابر جرم خورشید باشد، پس از خروج از رشته اصلی ابرغول‌ سرخ می‌شوند. جرم بعضی از ابرغول‌های سرخ هنگام پیدایش، بیش از ۲۰۰ برابر جرم خورشید است.

---

ابرغول سرخ چگونه تشکیل می‌شود؟

ستاره‌های پرجرم نیز مانند سایر ستارگان در اثر هم‌جوشیِ هسته‌ایِ اتم‌های هیدروژن انرژی آزاد می‌کنند. اما هرچه جرم ستاره بیشتر باشد، هیدروژن خود را سریع‌تر می‌سوزاند. ستاره‌هایی که جرم اولیه‌‌شان بیش از ۸ برابر جرم خورشید باشد، هیدروژن موجود در هسته‌ی خود را طی تنها ۵ تا ۲۰ میلیون سال می‌سوزانند و آن‌را به هلیوم تبدیل می‌کنند. بازه‌ی ۵ تا ۲۰ میلیون سال در مقیاس نجومی زمان کوتاهی است. ستاره‌های مذکور سپس هم‌جوشی هلیوم را در هسته خود آغاز می‌کنند. هلیوم در مقایسه با هیدروژن عنصر سنگین‌تری است و در اثر هم‌جوشیِ آن عناصر سنگین‌تری مثل کربن و بریلیوم تشکیل می‌شود. اما پوسته‌ی بیرونیِ ستاره که هسته‌ی هلیومی را احاطه کرده است، همچنان آکنده از هیدروژن است؛ لذا پوسته بیرونی همچنان سوزاندن هیدروژن را ادامه می‌دهد.

 

ابرغول‌های سرخ تمام هلیوم هسته خود را طی تنها چند میلیون سال می‌سوزانند و آن‌را به عناصر سنگین‌تری مثل کربن تبدیل می‌کنند. سپس سوزاندن کربن را آغاز می‌کنند. با تداوم هم‌جوشی هسته‌ای، عناصر سنگین‌تر و باز سنگین‌تری تشکیل می‌شوند و این فرآیند معمولا تا تشکیل عنصر آهن در هسته ستاره ادامه می‌یابد. با تشکیل آهن در هسته ستاره، هم‌جوشی هسته‌ای متوقف می‌شود، زیرا هم‌جوشی آهن به انرژی گرمایی فراوانی نیاز دارد که تامین آن از عهده ستاره خارج است. در اثر توقف هم‌جوشی هسته‌ای، فشار تابشیِ ستاره کاهش می‌یابد و نتیجتاً نیروی گرانشِ هسته‌ی ستاره بر آن غلبه پیدا می‌کند. در این مرحله، ستاره در اثر شدت گرانش هسته اصطلاحا می‌رمبد یعنی هسته ستاره و مواد اطراف آن بسیار متراکم می‌شوند تا این‌که نهایتا انفجار مهیبی رخ می‌دهد که به آن ابرنواختر می‌گویند.

علت انبساط ستاره

هرچه ستاره با سوزاندن عناصر خود انرژی تابشیِ بیشتری تولید ‌کند، منبسط‌‌تر می‌شود و انرژی بیشتری منتشر می‌کند. و هرچه ستاره منبسط‌تر می‌شود، گرمای آن در ناحیه گسترده‌تری از ستاره پخش می‌شود؛ پس بدیهی است که با حجیم‌تر شدن ستاره، دمای نقطه‌ایِ ستاره کاهش می‌یابد و لذا رنگ نور آن به سرخ متمایل می‌شود (چون گفتیم که هرچه دمای ستاره کاهش یابد، رنگ نور آن به سرخی می‌گراید). وقتی ستاره به چنین مرحله‌ای می‌رسد و چنین بزرگ و خنک می‌شود، به‌آن ابرغول‌ سرخ می‌گوییم.

 

گرانش و تابش: دو نیروی متضاد اما تعادل‌بخش در ستاره

توجه داشته باشیم که در ستاره‌ها دو نیروی عظیم همواره در خلاف جهت هم فعال هستند: یکی نیروی گرانش که جهت آن رو به درون است و دیگری فشار تابشیِ ستاره که از هم‌جوشی هسته‌ای نشأت می‌گیرد و جهتش رو به بیرون است. تا زمانی که ستاره به حیات خود ادامه می‌دهد، هیچ‌یک از این دو نیرو کاملا بر دیگری غلبه نمی‌کنند، اما گاهی شدت یکی بر دیگری می چربد. مثلا وقتی هم‌جوشی در هسته‌ی ستاره فروکش می‌کند، نیروی تابشی ستاره کاهش می‌یابد و نتیجتاً گرانش غلبه می‌کند.

 

مطلب مرتبط: ستاره‌ فراغول‌ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد

خروج ستاره از مرحله رشته اصلی و ورود آن به مرحله ابرغول سرخ

پس از آنکه ستاره تمام هیدروژن موجود در هسته خود را سوزاند و دیگر نتوانست سوزاندن هیدروژن و تبدیل آن به هلیوم را ادامه دهد، هم‌جوشی در هسته‌ی ستاره فروکش می‌کند و انرژی تابشیِ ستاره شدیدا کاهش می‌یابد. درنتیجه، نیرویِ مخالفِ آن یعنی گرانش غالب می‌شود و هسته‌ی ستاره را به‌شدت می‌فشارد. با افزایش فشار، دمای هسته تدریجاً افزایش می‌یابد. گرمایی که در هسته تولید می‌شود، به لایه‌ی بیرونیِ هسته سرایت می‌کند و چون لایه بیرونی هنوز حاوی هیدروژن است، سوزاندن هیدروژن را آغاز می‌کند و انرژی تابشیِ حاصل از آن، لایه بیرونی را منبسط و متورم می‌کند.

نیروی گرانش نیز همچنان هسته را می‌فشارد و دمای آن‌را افزایش می‌دهد. سرانجام دمای هسته چنان افزایش می‌یابد که می‌تواند این‌بار گداختن هلیوم و تبدیل آن به کربن را آغاز کند. هلیوم عنصر سنگین‌‌تری است و با هم‌جوشی اتم‌های آن، انرژی بیشتری تولید می‌شود. لذا در مرحله‌ی گداخت هلیوم، ستاره تدریجاً فشرده‌تر و داغ‌تر می‌شود و رنگ آن موقتاً به آبی تغییر می‌یابد. اما هلیوم زودتر از هیدروژن می‌سوزد، لذا مرحله هم‌جوشیِ هلیوم فقط حدود ۱ میلیون تا ۲ میلیون سال طول می‌کشد. وقتی سوختِ هلیومی هسته نیز پایان یافت، هم‌جوشی در هسته‌ی ستاره باز فروکش و نیروی تابشی ستاره افول می‌کند. لذا باز نیروی گرانش غلبه می‌یابد و هسته ستاره در اثر شدت گرانش، کوچک و فشرده می‌شود و دمای آن افزایش می‌یابد.

همچون مرحله‌ی قبل، این بار نیز گرمای هسته به لایه‌های بیرونی‌تر سرایت می‌کند و ستاره سوزاندن هلیوم در لایه‌های مذکور را آغاز می‌کند. چون لایه‌ی هلیوم را پوسته‌ای از هیدروژن احاطه کرده است، ممکن است هم‌زمان هیدروژن موجود در پوسته نیز بگدازد که نتیجتاً لایه‌های بیرونی‌تر ستاره منبسط ‌می‌شوند و دمای ستاره کاهش می‌یابد و رنگ آن مجدداً به سرخ تغییر می‌یابد. بدین‌سان، ستاره به دومین مرحله غول سرخ وارد می‌شود و اصطلاحا ابرغول سرخ نام می‌گیرد.

 

---

نمونه ستاره ابرغول سرخ

• قلب‌العقرب آ (Antares A): «قلب‌‌العقرب آ» ابرغول سرخ در صورت فلکی کژدم است و با زمین ۵۵۰ سال نوری فاصله دارد. قلب‌العقرب منظومه‌ای متشکل از دو ستاره است: یکی «قلب‌العقرب آ» یا Antares A که ابرغول سرخ است و دیگری «قلب‌العقرب ب» یا Antares B که بسیار کوچکتر اما داغ‌تر است. ستاره‌های پرجرمی مثل قلب‌العقرب سوخت خود را بسیار زودتر از ستارگان کم‌جرم مصرف می‌کنند و لذا تنها چندمیلیون سال باقی می‌مانند. ابرغول سرخِ قلب‌العقرب اکنون حدوداً ۱۲ میلیون‌ساله است و به پایان چرخه‌ی زندگی خود نزدیک شده است. قلب‌العقرب پس از چند میلیون سال سرانجام با انفجار ابرنواختر منهدم می‌شود. شعاع ابرغول قلب‌العقرب حدود ۸۵۰ برابر شعاع خورشید و جرم آن حدود ۱۸ برابر جرم خورشید است. هرچند قلب‌العقرب خنک‌تر از خورشید است، به‌سبب اندازه‌ی بسیار بزرگترش تقریبا ۶۰.۰۰۰ بار از خورشید تابنده‌تر است.

---

• ابط‌الجوز (Betelgeuse): ابط‌الجوز ستاره‌ی ابرغول سرخ در صورت فلکی جبار است که ۶۴۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و یکی از درخشان‌ترین ستارگان آسمان اطراف ما است. ابط‌الجوز در حال حاضر تقریبا ۱۰ میلیون‌ساله است و مثل قلب‌العقرب پس از چند میلیون سال دیگر با انفجار ابرنواختر منهم می‌شود. پس از انفجار ابرنواختر، بازمانده‌ی ابط‌الجوز چند هفته مثل ماه در آسمان می‌درخشد و شاید هنگام روز نیز با چشم دیده شود. حداکثر جرم ابط‌الجوز حدود ۲۰ تا ۳۰ برابر جرم خورشید و شعاع آن حدود ۱۰۰۰ برابر شعاع خورشید است. ابط‌الجوز حدود ۱۰۰.۰۰۰ بار از خورشید تابنده‌تر است. دمای سطح ابط‌الجوز حدود ۳۲۰۰ درجه سانتی‌گراد برآورد می‌شود که تقریبا معادل ۶۰ درصد گرمای خورشید است.

---

ویژگی‌های ابرغول سرخ

رنگ ستاره‌های ابرغول‌ ممکن است آبی، سرخ، زرد یا نارنجی باشد. دمای سطحِ ابرغول‌های سرخ کمتر از ۴۱۰۰ کلوین است و به همین سبب رنگ‌شان به سرخی می‌زند. ابرغول‌های آبی بسیار داغ‌ترند و دمای سطح آن‌ها ممکن است ۱۲۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ کلوین باشد. آن‌ها داغ‌ترین ستاره‌های عالمند. ستاره رجل (Rigel) در صورت فلکی اوریون ابرغول آبی است.

ابرغول‌ها هیدروژن و هلیوم موجود در هسته خود را طی تنها چند میلیون سال می‌سوزانند. سپس گداخت کربن آغاز می‌شود. از هم‌جوشی کربن اتم‌‌های سنگین‌تری تولید می‌شود و روند مذکور تا تشکیل عنصر آهن در هسته ستاره ادامه می‌یابد. آنگاه هم‌جوشی هسته‌ای پایان می‌یابد و ستاره در اثر شدت گرانش می‌رمبد و انفجاری مهیب موسوم به ابرنواختر رخ می‌دهد.

قطر ابرغول سرخ حدود ۱۰۰ میلیون تا ۱ میلیارد کیلومتر یعنی حدود ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر قطر خورشید است. حداکثر شعاع یا قطر ابرغول سرخ حدود ۱۵۰۰ برابر قطر یا شعاع خورشید است.

 

سرانجامِ ستاره ابرغول سرخ چیست؟

ستاره‌های ابرغول سرخ جِرم زیادی دارند. هم‌جوشیِ هسته‌ای و تبدیل هر عنصر به عناصر سنگین‌تر در هسته‌ی ستاره تا تولید عنصر آهن ادامه می‌یابد. گداخت اتم‌های آهن به گرمای بسیار زیادی نیاز دارد اما هسته‌ی ستاره هر قدر هم که تحت تاثیر گرانش فشرده  شود، نمی‌تواند چنان گرمایی تولید کند. لذا فرآیند گداخت در هسته‌ی ستاره متوقف می‌شود و تابش ستاره نیز که نیروی برون‌سو و در خلاف جهت گرانش بود، پایان می‌یابد. درنتیجه، نیروی گرانشِ مرکزی (که جهتش درون‌سو است) بر ستاره غالب می‌شود و هسته‌ی ستاره را چنان می‌فشارد که هسته‌ی ستاره فرومی‌شکند یا اصطلاحا می‌رمبد و انفجار مهیبی موسوم به ابرنواختر رخ می‌دهد. پس، پایان کار ستاره‌های ابرغول سرخ، ابرنواختر است.

در کل، سرنوشت ستاره به جرم ستاره بستگی دارد. ستاره‌های کم‌جرم‌تر مثل خورشید نهایتا در اطراف خود سحابی سیاره‌نما پدید می‌آورند. اما ستاره‌هایی که جرم اولیه‌شان بیش از ۸ برابر جرم خورشید باشد، احتمالا با انفجار بزرگی موسوم به ابرنواختر، گازهای لایه بیرونی خود را به فضای اطراف می‌پاشند. چنین ستاره‌هایی غول سرخ نخواهندشد.

---

موضوع مقاله: ستاره ابرغول سرخ چیست؟ ستاره ابرغول سرخ چگونه تشکیل می‌شود؟ ستاره ابرغول سرخ چه ویژگی‌هایی دارد؟

عبارت کلیدی: ستاره ابرغول سرخ چیست

---