طول عمر ستارگان، این مشعلهای درخشان آسمان شب، بسته به جرمشان متفاوت است. مدت زمان زندگی یک ستاره به میزان سوختی که در اختیار دارد و سرعت مصرف این سوخت بستگی دارد. برای مثال ستارههای کوچک، مانند کوتولههای سرخ، تا ۱۰ تریلیون سال هم عمر میکنند. درحالیکه ستارههای متوسط مانند خورشید، طول عمری در حد 10 میلیارد سال دارند و ستارههای عظیمالجثه هم تنها چند میلیون سال دوام میآورند. در این مطلب به بررسی طول عمر انواع مختلف ستارهها میپردازیم و نمونههای گوناگون و چرخه حیات آنها از شکلگیری تا پایان را مورد بررسی قرار میدهیم.
طول عمر ستارگان عظیمالجثه
ستارههای عظیمالجثه که بسیار بزرگتر از خورشید ما هستند، سوخت هیدروژنی خود را به سرعت میسوزانند و طول عمر کوتاهی در حد چند میلیون سال دارند. اندازه بسیار بزرگ و دمای بالای آنها علت این موضوع است و باعث تمام شدن سوخت آنها در مدت زمان کمتر میشود. این ستارهها با افزایش سن منبسط شده و به ابرغول تبدیل میشوند و در نهایت با انفجارهای ابرنواختری به کار خود پایان میدهند و عناصر سنگین را در جهان خلق میکنند. چند نمونه از ستارههای عظیمالجثه عبارتند از:
رجلالجبار یا ریگل (Rigel)
ستاره رجلالجبار که با نامهای ریگل یا پای شکارچی هم شناخته میشود، یک ابرغول آبی در صورت فلکی شکارچی (جبار) است که حدود ۸۶۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. این ستاره درخشانترین ستاره صورت فلکی شکارچی و هفتمین ستاره درخشان در آسمان شب است. «ریگل A»، ستاره اصلی در یک سامانه چندستارهای است که قطری حدود ۷۰ برابر خورشید دارد و بیش از ۱۲۰ هزار برابر بیشتر از خورشید نور ساطع میکند.
در بررسی طول عمر ستارگان، رجلالجبار ستارهای با طول عمر پایین محسوب میشود. این ستاره با جرمی ۱۷ برابر خورشید، سوخت خود را به سرعت میسوزاند و همین موضوع طول عمر آن در رشته اصلی را به حدود ۱۰ میلیون سال کاهش میدهد. پس از این مرحله، این ستاره برای چند صد هزار سال به یک ابرغول سرخ تبدیل میشود و سپس با یک انفجار ابرنواختری به عمر خود پایان میدهد؛ به این ترتیب کل عمر آن حدود ۱۰.۱ میلیون سال خواهد بود. این ابرنواختر احتمالا یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله از خود به جای میگذارد.
ابطالجوزا (Betelgeuse)
ابطالجوزا، بتلجوس یا آلفای شکارچی که در صورت فلکی شکارچی واقع شده، یک ابرغول سرخ در فاصله ۷۰۰ سال نوری از زمین است. این ستاره یکی از درخشانترین ستارههای آسمان شب و از شاخصترین بخشهای صورت فلکی شکارچی است که یکی از شانههای شکارچی را مشخص میکند. قطر ابطالجوزا حدودا ۱۴۰۰ برابر بزرگتر از خورشید است و همین موضوع آن را به ستارهای عظیم و بسیار نورانی تبدیل میکند.
جرم ابطالجوزا نیز حدود ۱۷ برابر خورشید است و مانند رجلالجبار، سوخت خود را سریع میسوزاند و طول عمر آن هم در رشته اصلی حدود ۱۰ میلیون سال بوده است. اکنون این ستاره در مرحله ابرغول سرخ قرار دارد و پیش از آنکه با انفجار ابرنواختری به زندگی خود پایان دهد، برای چند صد هزار سال دیگر به درخشش ادامه خواهد داد. کل عمر ابطالجوزا تقریبا ۱۰.۱ میلیون سال خواهد بود.
اتا شاهتخته (Eta Carinae)
اتا شاهتخته یا اتا کارینا در صورت فلکی شاهتخته، یکی از پرجرمترین و درخشانترین ستارههای شناخته شده است که در ادامه بررسی طول عمر ستارگان، به معرفی آن میپردازیم. این ستاره در فاصله ۷۵۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد و بخشی از یک سامانه ستارهای پیچیده است که تنها ستاره اصلی آن یعنی «اتا شاهتخته A»، جرمی حدود ۱۰۰ برابر خورشید دارد. این ستاره بیشتر به دلیل درخشش فوقالعاده و انفجار بزرگی که در قرن نوزدهم داشته، شناخته میشود. این انفجار برای مدتی کوتاه، آن را به یکی از درخشانترین ستارههای آسمان تبدیل کرده بود.
«اتا شاهتخته A» یک ابرغول آبی است و در مقایسه با ستارههای کمجرمتر، عمر بسیار کوتاهتری خواهد داشت. مرحله رشته اصلی آن به دلیل انرژی عظیمی که ساطع میکند تنها ۳ میلیون سال طول میکشد و پیش از انفجار، چند صد هزار سال را به عنوان ابرغول سپری خواهد کرد که مجموع عمر آن را به حدود ۳.۱ میلیون سال میرساند. اتا شاهتخته در حال حاضر در مرحلهای بسیار ناپایدار قرار دارد. دانشمندان انتظار دارند که این ستاره طی یک میلیون سال آینده با یک انفجار ابرنواختری یا حتی فرانواختری (Hypernova) به زندگی خود پایان دهد.
طول عمر ستارگان متوسط
ستارههایی مانند خورشید | قلب سوزان منظومه شمسی که جرم متوسطی دارند، تا میلیاردها سال عمر میکنند.. این ستارهها بیشتر عمر خود را در مرحلهای پایدار به نام رشته اصلی سپری میکنند و به طور پیوسته هیدروژن را به هلیوم تبدیل میکنند. طول عمر زیاد آنها اجازه میدهد تا برای طولانیمدت منبع انرژی پایدار باشند و از تکامل سیستمهای سیارهای و حتی حیات پشتیبانی کنند. در ادامه به بررسی طول عمر چند ستاره متوسط میپردازیم:
خورشید
بررسی طول عمر ستارگان متوسط را با خورشید آغاز میکنیم. خورشید یک با اندازهای متوسط است که قطری حدود ۱.۳۹ میلیون کیلومتر یا ۸۶۴ هزار مایل دارد؛ یعنی تقریبا ۱۰۹ برابر پهنتر از زمین است و جرمی حدود ۳۳۰ هزار برابر زمین دارد.
شناختهشدهترین ستاره برای ما، یعنی خورشید، در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و یک ستاره رشته اصلی از نوع G است که حدود ۴.۶ میلیارد سال سن دارد. طول عمر مرحله رشته اصلی آن حدود ۱۰ میلیارد سال است و اکنون تقریبا در میانه عمر خود قرار دارد و حدود ۵ میلیارد سال دیگر نیز به درخشش خود ادامه میدهد.
پس از آن، حدود ۱ میلیارد سال را به صورت یک غول سرخ سپری میکند. سپس لایههای بیرونی خود را از دست میدهد و به یک کوتوله سفید تبدیل میشود؛ کوتولهای که طی میلیاردها سال به تدریج سرد خواهد شد. طول عمر کلی خورشید، با احتساب مرحله کوتوله سفید، حدود ۱۲ میلیارد سال برآورد میشود.
آلفا قنطورس A
نزدیکترین سامانه ستارهای به زمین، سامانه آلفا قنطورس است که که در فاصله تقریبی ۴.۳۷ سال نوری قرار دارد.. این سامانه از سه ستاره تشکیل شده است:
- آلفا قنطورس A
- آلفا قنطورس B
- و پروکسیما قنطورس و در صورت فلکی قنطورس قرار دارد.
آلفا قنطورس A شباهت زیادی به خورشید دارد. مرحله رشته اصلی آن حدود ۱۰ میلیارد سال طول میکشد و اکنون در میانه مرحله پایدار قرار دارد. اخترشناسان پیشبینی میکنند که پس از این دوره، این ستاره نیز مانند خورشید تکامل پیدا کند و طول عمر کلی آن حدود ۱۲ میلیارد سال باشد.
کاپلا Aa
در ادامه بررسی طول عمر ستارگان به کاپلا Aa میرسیم. کاپلا، سروش یا عیوق Aa که در صورت فلکی ارابهران و فاصله ۴۲ سال نوری از زمین قرار دارد، یک ستاره غول سرخ در سامانهای چندستارهای است. این ستاره تصویری از آینده احتمالی خورشید را به ما نشان میدهد. مرحله رشته اصلی کاپلا Aa حدود ۱۰ میلیارد سال طول کشیده است و اکنون در مرحله غول سرخ قرار دارد و چندصد میلیون سال دیگر نیز در این وضعیت باقی خواهد ماند.
پس از آن، مانند دیگر ستارههای متوسطی که پیشتر نام برده شد، به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد و میلیاردها سال در این مرحله باقی میماند تا بهتدریج سرد و کمنور شود. اخترشناسان تخمین میزنند طول عمر کلی کاپلا Aa نیز حدود ۱۲ میلیارد سال باشد.
طول عمر ستارگان کوچک
ستارههای کمجرم سوخت هیدروژنی خود را بسیار آهسته میسوزانند، بههمین دلیل طول عمر طولانیتری دارند. این ستارهها، مانند کوتولههای سرخ، ده ها تا صدها میلیارد یا حتی تریلیونها سال دوام میآورند. بهعبارت دیگر، به دلیل استفاده بهینه از سوخت و خروجی انرژی کمتر، ستارههای کمجرم طولانیترین عمر را در میان تمام ستارهها دارند. طول عمر طولانی، این ستارهها را به اجرام پایدار و ماندگار در کیهان تبدیل میکند. در ادامه طول عمر چند ستاره کوچک را بررسی میکنیم:
پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri)
نزدیکترین ستاره کوچک شناختهشده به خورشید، پروکسیما قنطورس است؛ یک کوتوله سرخ که که در فاصله تقریبی ۴.۲۴ سال نوری نسبت به ما و در صورت فلکی قنطورس قرار دارد. جرم آن حدود یکهشتم خورشید و طول عمر رشته اصلی آن تا ۴ تریلیون سال است.
یک نکته در بررسی طول عمر ستارگان کوچک، بهویژه پروکسیما قنطورس وجود دارد که برخلاف ستارههای بزرگتر، پروکسیما قنطورس هرگز به غول سرخ تبدیل نخواهد شد؛ در عوض، طی تریلیونها سال بهآرامی سرد و کمنور میشود. اخترشناسان طول عمر کلی آن را حدود ۴ تا ۵ تریلیون سال تخمین میزنند.
ستاره بارنارد (Barnard’s Star)
ستاره بارنارد، یک کوتوله سرخ دیگر است که در فاصله حدود ۶ سال نوری و در صورت فلکی مارافسای قرار دارد. طول عمر رشته اصلی آن حدود ۱۰ تریلیون سال است که آن را به یکی از ماندگارترین ستارههای جهان تبدیل میکند.
ستاره بارنارد کوچکتر و سردتر از خورشید است، جرمی حدود ۱۴ درصد خورشید دارد و درخشندگی آن بسیار کمتر است. مانند سایر کوتولههای سرخ، ستاره بارنارد هم به غول سرخ تبدیل نمیشود و به مرور زمان سرد و خاموش خواهد شد. کل عمر ستاره بارنارد تقریبا ۱۰ تا ۱۲ تریلیون سال است.
با وجود نزدیکی نسبی، ستاره بارنارد آنقدر کمنور است که با چشم غیرمسلح دیده نمیشود. بااینحال، به دلیل حرکت خاص بالا و پرسرعت خود مشهور است؛ یعنی نسبت به دیگر ستارهها با سرعت زیادی در آسمان جابهجا میشود.
گلیزه ۵۸۱ (Gliese 581)
گلیزه ۵۸۱، یک کوتوله سرخ در صورت فلکی میزان است که حدود ۲۰.۳ سال نوری از زمین فاصله دارد و مرحله رشته اصلی آن حدود ۱۰ تریلیون سال طول میکشد. وقتی به پایان این مرحله طولانی نزدیک شود، به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد و بهطور چشمگیری منبسط و سرد میشود.
با اینکه این ستاره در دسته ستارههای کوچک قرار میگیرد، جرم آن بهمراتب بیشتر از پروکسیما قنطورس یا ستاره بارنارد است؛ بااینحال در بررسی طول عمر ستارگان جزو ستارههای با عمر طولانی محسوب میشود. جرم بیشتر این ستاره باعث میشود که در نهایت فشار و دمای هسته آن به اندازهای برسد که به غول سرخ تبدیل شود و سرنوشتی متفاوت از دیگر ستارههای کوچک داشته باشد.
گلیزه ۵۸۱ پس از مرحله غول سرخ، لایههای بیرونی خود را از دست میدهد و هسته آن به یک کوتوله سفید تبدیل میشود. طول عمر کلی گلیزه ۵۸۱، از زمان شکلگیری تا تبدیل نهایی به کوتوله سفید، حدود ۱۰ تا ۱۲ تریلیون سال خواهد بود.
نتیجهگیری طول عمر ستارگان
جرم یک ستاره مهمترین عامل تعیینکننده طول عمر آن است. ستارههای بزرگتر به دلیل مصرف سریعتر سوخت هیدروژن، عمر کوتاهتری نسبت به ستارههای کوچکتر دارند. برای مثال ستارههای پرجرمی مانند ریجل، ابطالجوزا و اتا شاهتخته، عمری کوتاه اما بسیار پرانرژی دارند و حدود ۱۰ تا ۱۱ میلیون سال زندگی میکنند. درحالیکه ستارههایی با جرمی مشابه خورشید، مانند آلفا قنطورس A و کاپلا، حدود ۱۲ میلیارد سال عمر دارند. همچنین ستارههای کمجرم مانند پروکسیما قنطورس، ستاره بارنارد و گلیزه ۵۸۱، عمری فوقالعاده طولانی دارند که به دهها تریلیون سال میرسد.
