غول سرخ یک ستاره در حال مرگ است که در مراحل پایانی تکامل ستاره ای قرار دارد. در حدود پنج میلیارد سال، خورشید خود ما به یک غول سرخ تبدیل میشود، منبسط میشود و سیارات درونی را میبلعد - احتمالاً حتی زمین.
آینده نور منظومه شمسی ما و مانند آن چیست؟
حقایقی در مورد ستاره ها: اصول اولیه نام ستاره ها و تکامل ستاره ها
تشکیل غول پیکر
بیشتر ستارگان کیهان ستارگان دنباله ای پایه هستند - آنهایی که از طریق همجوشی هسته ای هیدروژن را به هلیوم در هسته خود تبدیل می کنند.
در طول زندگی "عادی" آنها، فشار خارجی سنتز در ستارگان دنباله اصلی، فشار داخلی گرانش را متعادل می کند. با این حال، هنگامی که همجوشی هسته متوقف می شود، جاذبه زمین را فرا می گیرد و شروع به فشرده سازی ستاره می کند.
دانشگاه صنعتی سوینبرن استرالیا در توضیحی درباره تکامل ستاره ها نوشت: «این باعث افزایش دمای درونی ستاره و مشتعل شدن پوسته هیدروژنی می شود که در اطراف هسته بی اثر می سوزد.
او توضیح داد: در همین حال، هسته هلیوم به کوچک شدن ادامه میدهد و دما افزایش مییابد که منجر به افزایش نرخ تولید انرژی در پوسته هیدروژن میشود. "این باعث می شود که ستاره به شدت منبسط شود و درخشندگی آن افزایش یابد - ستاره به یک غول سرخ تبدیل می شود."
قطر ستارگان غول سرخ به 62 میلیون تا 620 میلیون مایل (100 میلیون تا 1 میلیارد کیلومتر) می رسد - 100 تا 1000 برابر بیشتر از خورشید امروز ما. از آنجایی که انرژی این ستارگان در چنین منطقه وسیعی پخش می شود، دمای سطح آنها در واقع نسبتاً پایین است و تنها به 4000 تا 5800 درجه فارنهایت (2200 تا 3200 درجه سانتیگراد) می رسد، یعنی چیزی بیش از نیمی از گرمای خورشید. این تغییر دما باعث درخشش ستارگان در قسمت قرمزتر طیف می شود که منجر به نام "غول قرمز" می شود، اگرچه ظاهر آنها اغلب نارنجی است.
با این حال، دمای هسته غولهای قرمز با کوچک شدن بیشتر هسته همچنان افزایش مییابد و در نهایت به سطوحی میرسد که هلیوم ادغام میشود و کربن تشکیل میدهد. (این به عنوان "فرایند آلفای سه گانه" شناخته می شود زیرا شامل سه ایزوتوپ هلیوم-4 یا ذرات آلفا است.) اگر جرم ستاره حداقل 2.2 برابر خورشید ما باشد، اشتعال هلیوم به کربن یک فرآیند نسبتاً تدریجی است. . اما برای ستاره های کم قدرت، این اتفاق با یک فلاش انفجاری رخ می دهد.
در نهایت هلیوم موجود در هسته نشت می کند و سنتز متوقف می شود. هسته دوباره منقبض می شود و پوسته هلیوم درست در پشت آن مشتعل می شود، همانطور که در مورد هیدروژن اندکی پس از سوزاندن ذخایر این سوخت اولیه توسط ستاره اتفاق افتاد.
این اشتعال باعث می شود که لایه های بیرونی غول بیش از پیش منبسط شوند، اما هسته آن همچنان در حال فروپاشی است. در نهایت، ستاره به طرز باورنکردنی فشرده شد و به یک جرم فوق چگال تبدیل شد که به کوتوله سفید معروف است. در این زمان، ستاره لایههای بیرونی خود را به ابرهای عظیم گاز و غبار میریزد که به سحابیهای سیارهای معروف هستند. (این نام گمراهکننده توسط ستارهشناسان اولیه که فکر میکردند این مناظر آسمانی شبیه سیارات هستند، داده شد.) این پوستهها بسیار بزرگتر و ضعیفتر از ستارههای مادر خود هستند.
پس از گذراندن حدود 1 میلیارد سال به عنوان یک غول سرخ، خورشید خودمان به یک کوتوله سفید تبدیل می شود و بیشتر جرم اولیه خود را در کره ای به اندازه زمین می پیچد. این سرنوشت در انتظار بسیاری از ستارگان دیگر است - که همگی کمتر از هشت برابر جرم خورشید هستند.
سناریوی پایان عمر ستارگان غول پیکر متفاوت است. برای مثال، ستارگانی با جرمی حدود ۸ تا ۴۰ برابر خورشید، از مرحله «ابرغول سرخ» عبور می کنند. هستههای آنها به اندازهای گرم میشوند که کربن بسوزانند، کاری که خورشید ما هرگز انجام نمیدهد، و در نهایت در انفجارهای قدرتمند ابرنواختر میمیرند. وقتی همه چیز گفته شد و انجام شد، این ستارگان پرجرم یا یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله را پشت سر می گذارند.
و همه اینها از نظر کیهانی بسیار سریع اتفاق می افتد، زیرا ستارگان عظیم سوخت خود را خیلی سریع می سوزانند. برای مثال، در حالی که خورشید ما نهایتاً در حدود 10 میلیارد سال آینده هیدروژن را در هسته خود سنتز می کند، ستارگانی که به ابرغول قرمز تبدیل می شوند، ذخایر خود را تنها در حدود 10 میلیون سال کاهش می دهند. و مراحل دیگر اواخر زندگی را حتی سریعتر از آن پشت سر می گذارند.
برخی از درخشانترین و مشهورترین ستارههای آسمان شب، ابرغولهای سرخ هستند. Betelgeuse که بازوی صورت فلکی شکارچی (شکارچی) را تشکیل می دهد، یک ابرغول سرخ است. آنتارس، درخشان ترین ستاره صورت فلکی عقرب نیز همینطور است.
متصل: عکس های شگفت انگیز از انفجار ابرنواختر
مطالعه غول های قرمز
در سالهای اخیر، ستارهشناسان توانستهاند نگاه خوبی به چندین غول قرمز نسبتا نزدیک بیابند و اطلاعات بیشتری در مورد نحوه کار این غولها بیاموزند.
به عنوان مثال، در سال 2017، یک تیم بین المللی از ستاره شناسان سطح غول قرمز π1 Gruis را با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا مورد مطالعه قرار دادند. آنها دریافتند که این ستاره که حدود 530 سال نوری از زمین فاصله دارد، تنها دارای چند سلول یا گرانول همرفتی است که هر کدام حدود 75 میلیون مایل (120 میلیون کیلومتر) قطر دارند. برای مقایسه، خورشید حدود دو میلیون سلول همرفتی دارد که هر کدام حدود 930 مایل (1500 کیلومتر) قطر دارند.
در همان سال، محققان از تلسکوپ رادیویی آرایه میلیمتری بزرگ آتاکاما در شیلی برای مطالعه W Hydrae، غول قرمزی که حدود 320 سال نوری از زمین کشف شد، استفاده کردند. آنها مکانی به طرز شگفت انگیزی روشن و فشرده در جو غول پیدا کردند.
تئو هوری، ستاره شناس دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: اندازه گیری های نقطه نوری ما نشان می دهد که امواج ضربه ای قدرتمندی در جو ستاره وجود دارد که به دمای بالاتری نسبت به مدل های نظری فعلی می رسد. در آن زمان بیانیه ای اعلام شد.
ابرغول های سرخ نیز در تمرکز کمی واضح تر هستند. به عنوان مثال، Betelgeuse در پاییز 2019 شروع به تیره شدن محسوس کرد و تا فوریه آینده حدود دو سوم روشنایی ظاهری خود را از دست داده بود. برخی از ستاره شناسان بر این باور بودند که این ستاره غول پیکر می تواند قبل از نابودی توسط یک انفجار ابرنواختر، وارد مرحله مرگ خود شود، مراحل پایانی.
با این حال، تا آوریل 2020، Betelgeuse - که 11 برابر بزرگتر از خورشید ما و 900 برابر حجیم تر است - به سطح عادی بازخواهد گشت. به نظر می رسد که کسوف بزرگ توسط یک ابر غبار کیهانی ایجاد شده است که به طور موقت بین ستاره و تلسکوپ های اینجا روی زمین ظاهر شده است. به گفته محققان، برخی از سرد شدن درونی ستاره نیز ممکن است نقش داشته باشد.
آینده خورشید
تقریباً در پنج میلیارد سال، خورشید خود ما وارد فاز غول سرخ می شود. وقتی منبسط می شود، لایه های بیرونی آن عطارد و زهره را جذب می کند و به زمین نیز می رسد. دانشمندان هنوز در حال بحث هستند که آیا سیاره ما بلعیده می شود یا به طور خطرناکی به دور خورشید غول سرخ می چرخد. در هر صورت، حیات به شکلی که ما می شناسیم روی زمین وجود نخواهد داشت.
در واقع، حیات سطحی سیاره ما احتمالا مدت ها قبل از اینکه خورشید به یک غول سرخ تبدیل شود، از بین خواهد رفت. ستاره ما در طول اعصار در حال گرمتر شدن است، همانطور که ستارگان دنباله اصلی با جرم آن انجام می دهند، و در چند صد میلیون سال آنقدر داغ خواهد شد که شروع به تبخیر اقیانوس ها کند. بنابراین ممکن است چیز زیادی برای از بین بردن خورشید پف کرده و غول سرخ ما باقی نمانده باشد.
دان کورز اخترفیزیکدان از دانشگاه لنکاوی به رویترز گفت: آینده زمین این است که با خورشید در حال جوشیدن در اقیانوس ها بمیرد، اما سنگ داغ زنده خواهد ماند.
با این حال، خورشید در حال تغییر ما می تواند برای سیارات دیگر امید ایجاد کند. وقتی ستاره ای به یک غول سرخ تبدیل می شود، "منطقه قابل سکونت" سیستم خانه خود را تغییر می دهد، محدوده فاصله مداری که در آن آب مایع می تواند در سطح جهان وجود داشته باشد. از آنجایی که یک ستاره تقریباً یک میلیارد سال به عنوان یک غول سرخ باقی می ماند، ممکن است در سیارات و قمرهای مداری دوردست که در نهایت مقداری گرما دریافت می کنند، حیات رخ دهد.
رامسس ام رامیرز، محقق مؤسسه کارل ساگان در دانشگاه کرنل، میگوید: «با پیر شدن و روشن شدن ستاره، منطقه قابل سکونت به بیرون تغییر میکند و شما اساساً باد دومی را به منظومه سیارهای وارد میکنید. "در حال حاضر، اجرام در این مناطق بیرونی در منظومه شمسی خودمان منجمد هستند، مانند اروپا و انسلادوس - قمرهایی که به دور مشتری و زحل می چرخند.
با این حال، پنجره فرصت تنها برای مدت کوتاهی باز خواهد بود. هنگامی که خورشید و سایر ستارگان کوچکتر به کوتوله های سفید تبدیل می شوند، نور حیات بخش پراکنده می شود. و ابرنواخترهای ستارگان بزرگتر می توانند مشکلات دیگری را برای سکونت ایجاد کنند.
منابع اضافی
میتوانید مقدمههای خوبی درباره اصول اولیه تکامل ستارهای را در این صفحه در دانشگاه فناوری Swinburne و از ناسا در اینجا بیابید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد غول سرخ، این سخنرانی منتشر شده توسط دانشگاه اورگان را بررسی کنید. و سایت سیاره فراخورشیدی ناسا خلاصه خوبی از آنچه در منظومه شمسی ما رخ خواهد داد، زمانی که خورشید به یک غول سرخ تبدیل شود، دارد.
کتابشناسی - فهرست کتب
- جاسترو، رابرت. غولهای سرخ و کوتولههای سفید: تکامل ستارگان، سیارات و زندگی، هارپر و رو، 1967 https://www.amazon.com/Red-giants-white-dwarfs-evolution/dp/B0006BO9H8
- لاندو، الیزابت. "زندگی و مرگ یک منظومه سیاره ای." https://exoplanets.nasa.gov/life-and-death/intro/
- ناسا، "چرخه های زندگی ستاره ها: چگونه ابرنواخترها شکل می گیرند." https://imagine.gsfc.nasa.gov/educators/lessons/xray_spectra/background-lifecycles.html
- Vlemmings، Wouter و همکاران. "اتمسفر تکان دهنده یک ستاره غول پیکر مجانبی که توسط ALMA مجاز شده است"، Nature Astronomy 1، 848-853 (2017). https://www.nature.com/articles/s41550-017-0288-9
از دستور نولا تیلور پیروی کنید @NolaTRedd یا در فیس بوک. ما را دنبال در @Spacedotcom یا در فیس بوک.