تحول انواع ستاره ها
شاید یکی از اصلی ترین مسائل ِاختر فیزیک بررسیِ تحول ِ یک ستاره در طول ِعمرش باشد. یعنی یکی از مسائلی که اختر فیزیک دانها از آغاز ِ به وجود آمدن ِاین علم، بسیار به آن علاقه مند بودند همین مسئله ی تحول بود.
در این تاپیک قرار است تحول ِانواع ستاره ها با جرمهای ِمختلف بررسی شود.
این بررسی از تولد و شکلگیری ِ ستاره ها آغاز می شود. سپس به بررسی ِانواع ِستاره ها در رشته ی اصلی می پردازیم و نهایتا به نحوه ی پایان ِ عمر ِیک ستاره خواهیم رسید.
بررسی هایمان بر اساس ِجرم طبقه بندی می شوند.
A.rahimi, af.skylover, Amin-Mehraji, andromeda.s, Astronomer, BigBang, celestial boy, fairytale, Fowad, gandom, Hesaby, Hojjat Zafarkhah, Hooman, Kianoosh.S, mahdad_haghighi, mh.noori, milad77, mobi, Mojtaba.M, Mostafa, MSFA, narcissus flower, Neda Jafari, noori, only orion, parvin, primeastro, rezash, sara shahabi, sasan20oo20, Setare KOchOlO, sooshans, stargazer, Sunrise, Tahereh Ramezani, محمدرضا صادقیان, مداد رنگیهام, نجم62, Voyager, آسمون, المپیاد نجوم, بهناز علمائی, رضا طامهری, ستاره بنیادی, شهلا ناصریان, شادی حدادی زاده
فكر كنم اين واقعه ،بر اثر تغييرات ناگهاني فشار و دما باشه كه ميتونه در پايان مراحل هيدروژن سوزي يا هليوم سوزي باشه ، و يا در مراحل ابتدايي كه ستاره در نوسانات دمايي و فشار قرار دارد ، ميتونيم همچين وقايعي رو به دنبال تغيير دما و فشار در مركز مشاهده كنيم .(همش رو حدس زدم !)، به طوري كه با كاهش دما شاهد گسترش منطقه همرفت و با افزايش دما و فشار انتقال تابشي رو بيشتر مشاهده كنيم .نوشته اصلی توسط پیمان اکبرنیا
حالا یک سوال آموزشی نکته دار کنکوری:
چه عاملی باعث میشه که مثلا در خورشید، یک دفعه منطقه تابشی تموم بشه و انتقال حرارت به صورت همرفت در بیاد؟ یا در ستارگان سنگین همرفت تموم بشه و انتقال حرارت با تابش ادامه پیدا کنه؟
مستقبل این مجلس جز قصه ماضی نیست
تا صبحدم محشر دی خفته به فرداها
منظور ِ آقای ِ اکبر نیا از تمام و شروع شدن از نظر ِ مکانی بود نه زمانی! یعنی این که چرا مثلا در حدود ِ یک سوم ِ پایانی ِ شعاع ِ خورشید ناگهان همرفت شروع میشه و یا در ستارگان ِ سنگین در نزدیکیه هسته چرا ناحیه ی همرفتی ِ نزدیکی ِ هسته تموم میشه و ناحیه ی تابشی شروع میشه؟
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
خوب بازم حدسم همونه ، دما كاهش پيدا ميكنه و باعث ميشه كه همرفت گستره ي بيشتري رو بگيره و دما (و فشار ) به اندازه اي در لايه هاي بالاتر نيست كه تابش صورت بگيره . ولي در ستارگان سنگين به خاطر وجود دماي بيشتر در لايه هاي بالاتر حتي در آن لايه ها نيز شاهد تابش هستيم . به نظر من همرفت و تابش تابع مستقيم دما و فشار هستند !
مستقبل این مجلس جز قصه ماضی نیست
تا صبحدم محشر دی خفته به فرداها
من سر در نیاوردم از جوابتون (دلایل ِ جالبی نداشت! شرمنده!)
در حالت ِ کلی اگر اتفاق ِ عجیبی رخ نده انتقال ِ انرژی به روش ِ تابش رخ خواهد داد. شرط ِ همرفت در شرایط ِ خاصی رخ می ده که توضیح دادم چه شرایطی. در واقع به حالت ِ عادی می گویند گرادیان(تغییرات) ِ تابشی ِ دما و تغییرات ِ همرفتی هم همون گرادیان ِ بی دررو هستش یعنی گازی که بی دررو تغییر بکنه. اگر تغییرات در حالت ِ بی دررو کمتر از تغییرات ِ تابشی باشه همرفت رخ می ده.
اما جواب ِ سوال ِ آقای ِ اکبر نیا:
حالا با این اوصاف دو جا دو تا اتفاق می افته که همرفت رخ میده: در مرکز ِ ستارگان ِ سنگین فرایندی شروع به تولید ِ انرژی می کنه که مضاف بر فرایند ِ پروتون پروتون تولید ِ انرژی می کنه که به چرخه ی کربن نیتروژن اکسیژن معروفه. این باعث ِ افزایش ِ شدید ِ گرادیان ِ تابشی می شه که شرط ِ همرفت رو بر قرار می کنه. این فرایند فقط در مرکز ِ ستارگان ِ بسیار سنگین رخ می ده. جایی که دما و فشار بسیار بالاست. بنا بر این ذره ای که از مرکز ِ این ستاره ها دور بشیم این فرایند تموم می شه و همرفت هم تمام میشه.
اما چرا ستاره هایی مثل ِ خورشید در لایه های بالایی دچار ِ همرفت می شوند؟ در واقع علت ِ شروع ِ نسبتا ناگهانی ِ این پدیده خیلی خیلی جالبه! در مرز ِ شروع ِ همرفت دما حدود ِ 10000 درجه است تو این دما هیدروژن کم کم شروع می کنه از حالت ِ یونیده به حالت ِ اتمی گذار بکنه و اتفاقی که می افته اینه که الکترون ها با انرژی ِ زیاد با پروتون همراه می شه و انرژی ِ دو ذره (الکترون و پروتون) در یک ذره (اتم ِ هیدروژن) جمع می شه و گرادیان ِ تابشی رو هم زیاد می کنه و گرادیان ِ بی دررو رو کم! و این باعث ِ شروع ِ همرفت می شه! (همین قدر یادم بود)
(دقت کنید که منظور از گرادیان در نظر گرفتن ِ تغییرات با علامت (حالت برداری) هستش و این تناقضی با گفته های قبلی مون نداره)
ــــــــــــــ
این سوال ِ آقای اکبر نیا رو می خواستم یه جوری مطرح کنم!!! دستتون درد نکنه!
ویرایش توسط Ehsan : 09-14-2011 در ساعت 10:47 PM دلیل: افزودن دقت! (ممنون از گوشزد ِ خانم شهابی) :)
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
عمر ِ ستاره در رشته ی اصلی
اما برسیم به این که ستاره ها از کی و کجا شروع به خروج از رشته ی اصلی می کنند. بهتره اول به این نکته بپردازیم که یک ستاره چه قدر در رشته ی اصلی باقی میمونه.
قطعا عمر ِ یک ستاره متناسب خواهد بود با عکس ِ درخشندگی. چون درخشندگی دقیقا معیاری از سوخت ِ مصرفی ِ یک ستاره است و هر چه قدر درخشان تر باشه ستاره زودتر سوختش به پایان می رسه.
همچنین عمر ِ یک ستاره متناسب با جرم ِ ستاره هم هست چون که جرم معیاری از میزان ِ سوخت ِ درون ِ ستاره هستش و سوخت ِ زیاد به معنی ِ عمر ِ زیاده! بنا بر این تا این جا فهمیدیم عمر ِ ستاره ها متناسب با جرم تقسیم بر درخشندگیشون هست.
اما می دانیم که درخشندگی ِ بیشتر زمانی رخ می ده که جرم ِ ستاره هم زیاد باشه پس درخشندگی یک تناسب ِ صعودی با جرم داره (یعنی رابطه ی بین ِ جرم و درخشندگی باید طوری باشه که با زیاد شدن ِ جرم درخشندگی هم زیاد بشه) اما اگر این زیاد شدن ِ درخشندگی با جرم خیلی شدید باشه عمر ِ ستاره با افزایش ِ جرم کمتر هم میشه چون سوختش رو شدید تر مصرف می کنه!
در اختر فیزیک میشه نشون داد که درخشندگی ِ یک ستاره حدودا متناسب با جرم به توان ِ 3.5 هتسش! و این یک افزایش ِ شدید هستش! یعنی ستاره ای با جرم ِ چهار برابر ِ خورشید حدودا 128 برابر درخشنده تر از خورشید خواهد بود.
بنا بر این عمر ِ ستاره 4/128 یعنی چیزی حدود 32 برابر کمتر از عمر ِ خورشید خواهد بود. بنا بر این عمر ِ یک ستاره متناسب است با جرم ِ ستاره به توان ِ منفی ِ 2.5 و این یعنی جرم ِ بیشتر=عمر کمتر!
ــــــــــ
پ.ن: در پستهای ِ آینده وارد ِ تحول ِ ستاره ها در پایان ِ زندگی شان خواهیم شد و این که چرا و چگونه در نمودار ِ اچ آر حرکت خواهند کرد و بعد از تمام شدن ِ هیدروژن سوزی چه اتفاقی خواهد افتاد.
پ.ن2: ویژگی هایی مثل بادهای ستاره ای میدان های مغناطیسی لکه ها و .... در تاپیکهای ِ مجزا بررسی خواهند شد.
پ.ن3: سرم شلوغه!
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
یک مثال در باب ِ عمر ِ یک ستاره: عمر ِ خورشید
می شه حدس زد که حدود ِ 10 درصد ِ جرم ِ خورشید در مرکزش قرار داره. حالا سوال اینه که از این ده درصد چند درصد تبدیل به انرژی میشه؟! به نقل از ویکی پدیا 0.7 درصد ِ جرم در طی ِ این واکنش میسوزه و از بین میره. پس در کل 0.07 درصد ِ کل ِ جرم ِ خورشید به انرژی تبدیل خواهد شد اگر این عدد رو در جرم ِ کل ِ خورشید ضرب کنیم جرمی به دست می آد که قراره تبدیل به انرژی بشه یعنی:
0.0007*جرم ِ خورشید=کل ِ جرمی که به انرژِی تبدیل خواهد شد
که نتیجه چیزی حدود ِ یک و(*) چهار ضرب در ده به توان ِ بیست و هفت. این مقدار جرم قراره تبدیل به انرژی بشه اگر این مقدار جرم رو طبق فرمول ِ معروف ِ هم ارزی ِ جرم-انرژی ِ انیشتین ضرب در مجذور ِ سرعت ِ نور بکنیم میزان ِ انرژیی که خورشید می تونه در کل ِ عمر ِ هیدروژن سوزیش آزاد کنه رو به دست میاریم که میشه چیزی حدود ِ یک و سه ضرب در ده به توان ِ چهلو چهار ژول.
اگر این مقدار انرژی رو تقسیم بر درخشندگی ِ خورشید بکنیم (که در واقع همان نرخ ِ مصرف ِ این انرژی است) عمر ِ خورشید به دست میاد:
درخشندگی خورشید : سه و هشت ضرب در ده به توان ِ بیست و شش.
در نتیجه عمر ِ خورشید: سه و چهار ضرب در ده به توان هفده ثانیه که به سال میشه چیزی حدود ِ ده الی یازده میلیارد سال.
حالا با این عدد می تونید عمر ِ هر ستاره ی ِ دیگری رو با جرم ِ معلوم حساب کنید.
ــــــــــــــ
* و: ممیز!.. یک و چهار: یک ممیز چهار
پ.ن: همچنان سرم شلوغه! نمی که بدونید می گم که ادامه بدید!!! پس لطفا ادامه بدید.
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
حالا من یک راه حل دیگر هم برای به دست آوردن عمر ستاره ارائه بدم:
اگر میخواهید نسبت عمر یک ستاره به عمر خورشید را بدانید کافی است نسبت جرم ستاره به جرم خورشید را حساب کرده و به توان منفی 2.5 برسانید!
مثال: جرم ستاره ای 5 برابر خورشید است، عمر آن چقدر است؟
جواب: نسبت جرم ستاره به خورشید(5) را به توان منفی 2.5 میرسانیم که میشود 0.00179 پس عمر ستاره 0.00179 عمر خورشید است که اگر عمر خورشید را 10 میلیارد سال فرض کنیم عمر ستاره تقریبا می شود 179 میلیون سال.
خروج ِ ستاره از رشته ی اصلی
این که یک ستاره کی از رشته ی اصلی خارج میشه به اندازه ی کافی بحث شد. و تقریبا مسبب ِ خارج شدنش هم گفته شد: پایان ِ سوخت.
اما بیایید یه کم دقیق تر به این اتفاقات نگاه کنیم:
وقتی سوخت ِ هسته ی خورشید تمام می شه مثل ِ تمام شدن ِ سوخت ِ ماشین نیست که بنزین نیست و نابود بشه! این طوری خواهد بود که کل ِ هیدروژن ِ موجود در هسته تبدیل میشه به هلیوم. وقتی این اتفاق بی افته شاید فکر کنید که دیگه تمام شد و ستاره مرده! اما این تازه شروع ِ یک راه ِ طولانی و پر پیچ و خم از عمر ستاره هستش.
تمام شدن ِ سوخت ِ ستاره به این معنی خواهد بود که هیدروژن ِ مرکز تبدیل خواهد شد به هلیوم. این جا هلیوم به طرز ِ عجیبی فشرده خواهد شد و دما افزایش پیدا خواهد کرد اما نه در حدی که هلیوم شروع به واکنش بکنه.
این انقباض تا حدی خواهد بود که هلیوم ِ مرکز به حالت ِ جامد در خواهد آمد. انقباض در حدی خواهد بود که یک چهارم ِ کل جرم ِ خورشید در ناحیه ی بسیار کوچکی در مرکز فشرده خواهد شد. دما به حدی بالا خواهد رفت که پوسته ی هیدروژن سوز در اطراف ِ مرکز شکل خواهد گرفت و به سرعت گسترش خواهد یافت و لایه های بالایی منبسط خواهند شد و درخشندگی ِ کل افزایش خواهد یافت و یک غول ِ سرخ متولد خواهد شد.
این دوره معروف به فاز ِ اول ِ غول ِ سرخ معروف است.
با شکل گرفتن ِ پوسته ی هیدروژن سوز در اطراف ِ هسته دمای ِ مرکز ِ هلیومی به آرامی بالا میره و اونقدر زیاد میشه که درخش ِ هلیومی (که در ادامه توضیح داده شده) رخ میده. اثرات ِ درخش ِ هلیومی رو در آینده شرح خواهم داد.
امتیاز ِ تصویر:
www.daviddarling.info
ویرایش توسط Ehsan : 11-04-2011 در ساعت 11:51 AM دلیل: اصلاح علمی
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
خیلی خوش حالم که بالاخره به غول سرخ ها رسیدیم!!!!!
میخواستم خواهش کنم اگه میشه در رابطه با نوسان های غول سرخ ها اطلاعات خیلی مفیدتون رو در اختیارمون(من ودیگر دوستان مشتاق!)قرار بدین!
خیلی خیلی ممنون!
من شکوفایی گل های امیدم را در رویاها میبینم
وندایی که به من میگوید:
گرچه شب تاریک است،
دل قوی دار سحر نزدیک است...
درخش ِ هلیومی ( helium flash )
بنده یادم رفت یه چیزی رو بگم (البته دقیق هم نمی دونستم همین الان هم از Fowad پرسیدم!!!)
اسم ِ این پدیده درخش ِ هلیومی هستش که برای ستاره هایی با مرتبه ی جرمی ِ خورشید (نیم تا دو ونیم) رخ می ده! در طی ِ این فرایند بعد از تمام شدن ِ سوخت ِ هیدروژنی ستاره منقبض میشه دما و فشارش به حدی بالا میره که هلیوم ِ مرکز ِ ستاره منفجر میشه و شروع به هم جوشی و تبدیل شدن به کربن می کنه!! و این انفجار با تولید مقادیر ِ بسیار زیادی انرژی همراه هست!
یک سر به هوای کوچک در این دنیای بزرگ
در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)
مجوز های ارسال و ویرایش
پاسخ با نقل قول
