ستارگان رشته اصلی

Main sequence stars

ستارگان رشته اصلی در هسته خود، همجوشی اتمهای هیدروژن انجام داده و هلیوم تولید می کنند. حدود 90 درصد ستارگان عالم از جمله خورشید ما، ستارگان رشته اصلی به شمار می روند. این ستارگان از یک دهم تا 200 برابر جرم خورشید ما می توانند داشته باشند.

یک ستاره زندگانی خود را به شکل ابری از غبار و گاز شروع می کند. گرانش میان ذرات این ابرها را بسوی هم می کشد. یک پیش ستاره کوچک شکل می گیرد که ماده درون آن در حال تراکم است.

 

تصویر بی نظیر تلسکوپ فضایی هابل از یک پیش ستاره در مراحل اولیه شکل گیری

منبع:

https://scitechdaily.com/hubble-views-protostar-early-evolutionary-stage/

اجرامی که جرمی کمتر از 0.08 جرم خورشید داشته باشند، هیچگاه به مرحله همجوشی هسته ای در هسته خود نمی رسسند. در عوض به کوتوله های قهوه ای تبدیل می شوند، ستارگانی که هیچگاه مشتعل نخواهند شد. اما اگر دارای جرم کافی باشند گاز و غبار در حال تراکم بقدر کافی داغ می شود و نهایتا به دمای کافی برای گداخت هسته ای (فیوژن) می رسد. گداخت هسته ای فشاری رو به بیرون تولید می کند که با فشار گرانشی رو به درون تعادل حاصل کرده و برای ستاره پایداری ببار می آورد.

طول عمر یک ستاره اصلی به جرم آن بستگی دارد. یک ستاره جسیم تر ماده بیشتری در اختیار دارد، لیکن به علت دمای بالاتر هسته خود که به علت گرانش قویتر ایجاد شده سوخت هیدروژنی خود را سریع تر می سوزاند. در حالی که خورشید عمری حدود 10 میلیارد سال در رشته اصلی خواهد داشت، ستاره ای با جرم ده برابر بیشتر تنها 20 میلیون سال در این رشته باقی خواهد ماند. یک کوتوله قرمز که نصف جرم خورشید دارد ممکن است 80 تا 100 میلیارد سال عمر کند که بسیار طولانی تر از لبه عمر عالم یعنی 13.8 میلیارد سال است. به دلیل این عمر طولانی کوتوله های قرمز منابع خوبی برای جستجوی سیارات مناسب برای حیات هستند زیرا برای مدتی طولانی از پایداری برخوردارند.

بیش از 2000 سال پیش هیپارکوس ستاره شناس یونانی برای اولین بار کاتالوگی از ستارگان بر حسب درخشندگی آنها تدوین کرد. او درخشنده ترین ستارگان را از قدر یک و مابقی را تا قدر ششم رده بندی کرد. ستارگان قدر ششم کم نورترین ستارگانی هستند که با چشم غیرمسلح دیده می شوند.

در اوایل قرن بیستم دانشمندان دریافتند که جرم یک ستاره با تابندگی یا میزان نور تولید شده توسط آن متناسب است. هر دو این کمیت ها به دمای ستاره مربوط می شوند. ستارگانی که ده بار پرجرم تر از خورشید هستند هزار برابر درخشندگی دارند.

جرم و درخشندگی ستاره به رنگ آن نیز مربوط می شود. ستارگان جسیم تر داغتر و آبی تر هستند و آنها که جرم کمتری دارند سردتر و قرمز رنگند. خورشید بین این دو طیف قرار داشته و ظاهری زردرنگ دارد.

این ادراک به تدوین نموداری به نام هرتزپرانگ راسل انجامید، نموداری از ستارگان بر حسب درخشندگی و رنگآنها که به نوبه خود بازتابی از دمای آنهاست. بیشتر ستارگان در خطی به نام رشته اصلی قرار می گیرند که از بالای چپ نمودار (داغترین و درخشنده ترین ستارگان) تا پایین و راست (سردترین و تاریک ترین ستارگان) امتداد می یابد.

سرنوشت ستارگان

در نهایت یک ستاره واقع در رشته اصلی ذخیره هیدروژن هسته خود را به اتمام رسانده و به انتهای زندگی خود نزدیک می شود. در این نقطه است که رشته اصلی را ترک می کند.

ستارگانی که کمتر از یک چهارم خورشید جرم دارند مستقیما به کوتوله سفید تبدیل می شوند. کوتوله های سفید در مرکز خود گداخت هسته ای انجام نمی دهند اما هنوز گرما از خود ساطع می کنند. در پایان این کوتوله های سفید به صورت کوتوله های سیاه سرد می شوند اما این اجرام هنوز ماهیت نظری دارند زیرا عالم آنقدر پیر نیست که شاهد سرد شدن کوتوله های سفید بقدر کافی و تشکیل اولین کوتوله های سیاه پس از چند ده میلیارد سال باشد.

نیروی گرانش در ستاره های بزرگتر پس از اتمام سوخت هیدروژن هسته، بر انبساط حرارتی چیره شده و لایه های بیرونی را به سمت درون در هم می فشرد. تا اینکه دما بقدری در مرکز بالا رود که هلیوم در اثر گداخت هسته ای به کربن تبدیل شود. در این نقطه دمای مرکز ستاره بقدری بالا می رود که ستاره به سمت بیرون منبسط شده و چندین برابر بزرگتر از اندازه اولیه می گردد. در این نقطه ستاره به یک غول قرمز تبدیل شده که بسیار کم نورتر از یک ستاره رشته اصلی است. خورشید ما در پایان عمر خود به یک غول قرمز تبدیل خواهد شد البته این واقعه در پنج میلیارد سال آینده روی خواهد داد. دو ستاره داخلی تر تیر و زهره بخار خواهند شد.

مقایسه اندازه خورشید (ستاره زردرنگ وسط تصویر) با یک کوتوله قرمز، یک غول قرمز با جرمی کمتر از 5 برابر خورشید و یک ابرغول آبی با جرمی حدود 150 برابر خورشید (بالا سمت راست)

اگر ستاره اولیه 10 برابر یا بیشتر جسیم تر از خورشید باشد، سوخت هیدروژن هسته خود را در عرض 100 میلیون سال به پایان خواهد رساند و به یک کوتوله سفید بسیار چگال تبدیل می شود. ستاره های جسیم تر با یک انفجار ابرنوستاره ای شدید به عمر خود پایان می دهند و ماده موجود در هسته خود را در عرصه کهکشان پخش می کنند. هسته باقیمانده ممکن است به ستاره نوترونی یا سیاهچاله تبدیل شود.

 https://www.space.com/22437-main-sequence-star.html