نجوم و کیهان | کوتوله های سفید

کوتوله سفید چیست؟

[h=2]کوتوله سفید چیست؟ [/h]

​

زهره بانی: کوتوله‌های سفید از شگفت انگیزترین اجرام آسمانی هستند که با تلسکوپ معمولی و در شرایط عادی قابل رصد نیستند
کوتوله های سفید که می‌توانند معمای کهکشان‌ها نامیده شوند، آخرین مرحله تکامل بسیاری از ستاره‌ها هستند. آنها دارای وزنی نزدیک به وزن خورشید و حجمی به اندازه زمین هستند که نشان می‌دهد بایداجسامی بسیار چگال و فشرده باشند. چگالی آنها حدود یک میلیون برابر چگالی خورشید است. یعنی یک فنجان از کوتوله سفید حدود 100 تن وزن دارد.

مقدار جاذبه سطحی در سطح کوتوله‌های سفید نیز به حد باور نکردنی زیاد است و به حدود 100 میلیارد برابر ثقل زمین می‌رسد. بنابراین هر جسمی که به منظور کاوش در سطح یکی از کوتوله‌های سفید فرود آید، بی درنگ بر اثر گرانش بسیار زیاد، له می‌شود.
ستاره‌هایی که جرمشان تقریبا" معادل جرم خورشید و یا کمتر از آن است به احتمال زیاد همگی به کوتوله سفید تبدیل می‌شوند.
ستاره‌های پرجرم‌تر به طریق دیگری می‌میرند. این گونه ستاره‌ها ممکن است به ستاره نوترونی و یا شاید سیاهچاله تبدیل شوند.

اصطلاح کوتوله سفید برای توصیف مرحله‌ای از تکامل ستاره‌ای به کار می‌رود که ستاره پس از تبدیل شدن به غول سرخ، در آن مرحله از انقباض باز می‌ایستد.
در مرحله کوتوله سفید، ماده ستاره‌ای فشرده می‌شود و به جسمی کم نور، به اندازه‌ای بسیار کوچک (به اندازه زمین) تبدیل می‌شود و از آنجا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد می‌شود.

​

پس کوتوله سفید، ستاره‌ای است که دیگر سوخت هسته‌ای‌اش تمام شده و بسیار فشرده و کوچک شده، چنین ستارگانی بسیار داغ هستند ولی آهسته آهسته دمای خود را از دست می‌دهند.
کوتوله های سفید می‌توانند به ما درباره سن جهان بگویند. اگر ما بتوانیم زمانی را که طول می‌کشد تا یک کوتوله سفید سرد شود و به یک کوتوله سیاه تبدیل شود را تخمین بزنیم،‌ می‌توانیم محدوده کوچک‌تری را برای سن جهان و کهکشان‌ها در نظر بگیریم. چراکه میلیاردها طول می‌کشد تا یک کوتوله سفید سرد شود. به این ترتیب می‌توانیم به این برداشت برسیم که سن جهان هنوز خیلی زیاد نیست. زیرا اگر غیر از این بود کوتوله‌های سفید باید به کوتوله‌های سیاه تبدیل می‌شدند.
از روی فاصله و نورانیت ظاهری اندازه گیری شده کوتوله‌های سفید، محاسبه درخشندگی حقیقی آنها امکان پذیر است. درخشندگی کوتوله‌های سفید گستره وسیعی از قدر مطلق حدود 10+ تا حدود 20+ دارد.
رنگ کوتوله سفید
رنگ کوتوله‌های سفید گستره‌ای از آبی سیر تا زرد را نشان می‌دهد. گستره دمای مربوط به این رنگ‌ها از حدود 100000 تا 5000 درجه کلوین است که آبی‌ترین تا سرخ‌ترین کوتوله‌های سفید را در بر می‌گیرد.

​

طیف کوتوله‌های سفید
طیف کوتوله‌های سفید از ستاره‌های معمولی بسیار متفاوت است. در بیشتر طیف‌ها خطوط طیفی اندکی وجود دارد. تنها خطوطی که به صورت برجسته و واضح دیده می‌شوند خطوط هیدروژن است. با این حال در طیف بعضی از کوتوله‌های سفید، نمودهای غیر عادی به چشم می‌خورد. به طور مثال، کوتوله‌های سفیدی وجود دارند که در طیف آنها اثری از خطوط مربوط به هیچ عنصری دیده نمی‌شود. طیف برخی از کوتوله‌های سفید فقط خطوط هلیوم را نشان می‌دهد، بی آنکه خطوط هیدروژن در آن قابل مشاهده باشد. در طیف برخی دیگر خطوط عناصر سنگین مانند کلسیوم و آهن وجود دارد.

​

 

ستاره هاي كوتوله سفيد براي ستاره شناسان جذابیت زيادي دارند. چنان كه چندي پيش شبكه اي سراسري از تلسكوپ ها در 22 رصدخانه در سراسر جهان چندي را به تماشاي كشاكش يك كوتوله سفيد بين مرگ و زندگي پرداختند. مثل بسياري از ستاره هاي كوتوله سفيد، سوخت اين ستاره هم درحال تمام شدن بود. اين مشاهدات به اين خاطر جالب بود كه از مرگ يك ستاره بسيار شبيه به خورشيد ما صورت مي گرفت.
كوتوله هاي سفيد چگونه تشكيل مي شوند؟
نحوه پايان زندگي يك ستاره به جرمي كه با آن متولد شده بستگي دارد. ستارگاني كه جرم بسيار زيادي دارند ممكن است در پايان زندگيشان به سياهچاله يا ستارگان نوتروني تبديل شوند. يك ستاره با جرم متوسط يا كم (با جرمي كمتر از هشت برابر جرم خورشيد ما) به ستاره كوتوله سفيد تبديل مي شود. ستاره اي با جرمي تقريباً معادل خورشيد ما به كوتوله سفيدي كه تنها كمي بزرگ تر از زمين است تبديل مي شود. اين امر كوتوله هاي سفيد را به يكي از متراكم ترين اشكال ماده تبديل مي كند كه تنها ستارگان نوتروني و سياهچاله ها از اين نظر از آنها پیش هستند.
تبديل شدن به ستاره كوتوله سفيد سرنوشت ستارگاني با جرم متوسط مثل خورشيد ما است. ستارگان با جرم متوسط با تركيب هسته هاي هيدروژن خود و تبديل آن بههليوم انرژيشان را تأمين مي كنند و به بقايشان ادامه مي دهند. چراكه گرمايي كه در نتيجه همجوشي هسته اي در خورشيد ايجاد مي شود، فشار رو به بيروني را ايجاد مي كند. اين شرايط مانند وضعيت يك ظرف خوراك پزي است كه در آن محكم بسته شده باشد، بدون اين كه درزي داشته باشد. گرم كردن غذا در چنين ظرفي فشاري ايجاد مي كند. خورشيد هم همين شرايط را دارد. هرچند كه خورشيد كاملاً حالت يك ظرف محكم بسته شده و بدون درز را ندارد.
به اين ترتيب جاذبه موجب مي شود كه خورشيد به سمت داخل خودش كشيده شود. در همين حال هم فشاري كه به وسيله گازهاي داغ در هسته ايجاد مي شود، آن را به سمت خارج هل مي دهد. توازن بين فشار رو به بيرون و جاذبه در زندگي ستاره بسيار حساس و تعيين كننده است.
اما هميشه وضع به اين منوال و در حالت توازن باقي نمي ماند. چراكه خورشيد ما در پنج ميليارد سال آينده عمرش همه هيدروژن هسته اش را مورد استفاده قرار خواهد داد. در اين مدت موقعي كه خورشيد مقدار زيادي از هيدروژنش را مصرف مي كند توازن به سمت جاذبه ميل مي كند و ستاره شروع به فرورفتن در خود مي كند. فشرده شدن ستاره موجب مي شود تا دوباره گرم شود و بتواند هر آن چه از هيدروژن كه برايش در پوسته اطراف هسته باقي مانده با هم تركيب كند. پوسته هيدروژني در حال سوختن، لايه هاي خارجي تر ستاره را منبسط مي كند. موقعي كه اين اتفاق رخ مي دهد، خورشيد ما يك غول قرمز مي شود و آن قدر بزرگ مي شود كه سياره تیر (عطارد) را به طور كامل مي بلعد.
موقعي كه يك ستاره بزرگ تر مي شود، گرمايش پخش مي شود و دماي سراسريش كاهش مي يابد. اما دماي هسته غول قرمز ما خورشيد افزايش مي يابد تا در نهايت به قدر كافي داغ مي شود. به حدي كه مي تواند هليوم ايجاد شده در نتيجه همجوشي هسته اي هيدروژن، را با هم تركيب كند. در نهايت، اين گرما هليوم را به كربن و ساير عناصر سنگين تر تغيير شكل مي دهد. خورشيد تنها يك ميليارد سال را در وضعيت غول قرمز مي ماند. در حالي كه نزديك به ده ميليارد سال را مشغول سوزاندن هيدروژن بوده است.
ما حالا مي دانيم كه ستارگان با جرم متوسط مثل خورشيد، به غول هاي قرمز تبديل مي شوند. اما بعد از آن چه اتفاقي مي افتد؟ خورشيد غول قرمز ما هنوز به مصرف هليوم ادامه مي دهند. اما موقعي كه هليوم خورشيد تمام مي شود،‌ به قدر كافي داغ نيست كه بتواند كربني را كه آفريده بسوزاند.
در نتيجه دوباره در برابر جاذبه سر تسليم فرود مي آورد. موقعي كه هسته ستاره منقبض مي شود، موجب آزادي انرژي مي شود كه در نتيجه آن پوشش باقي مانده ستاره منبسط مي شود. حالا ستاره غولي بزرگ تر از قبل شده و شعاع خورشيد ما بزرگ تر از مدار زمين مي شود!
خورشيد در اين وضعيت خيلي دوام نخواهد آورد. به اين ترتيب كه جرمش را از دست خواهد داد. اين اتفاق ادامه مي يابد تا در نهايت لايه هاي خارجي تر ستاره خواهند تركيد. اما هسته ستاره سالم باقي مي ماند و تبديل به كوتوله سفيد مي شود. ستاره كوتوله سفيد با يك پوسته گازي در حال گسترش در چيزي كه به عنوان سحابي سياره اي شناخته مي شود احاطه مي شود.
سحابي سياره اي به نظر مي رسد كه علامت گذار يك ستاره با جرم متوسط از وضعيت غول قرمز به كوتوله سفيد باشد. ستارگاني كه از نظر جرم با خورشيد ما قابل مقايسه هستند، در مدت 75000 سال از زمان تركيدن پوسته هايشان به ستاره كوتوله سفيد تبديل مي شوند. در نهايت آنها خنك مي شوند و گرماي باقي مانده شان را به فضا مي تابانند و خودشان با تبديل شدن به توده سياهي از كربن محو و بي نور مي شوند. ممكن است ده ميليارد سال طول بكشد، اما خورشيد ما روزي به پايان خط مي رسد و به طور كامل به كوتوله سياه تبديل مي شود.
كوتوله هاي سفيد مي توانند به ما درباره سن جهان بگويند. اگر ما بتوانيم زماني را كه طول مي كشد تا يك كوتوله سفيد سرد شود و به يك كوتوله سياه تبديل شود را تخمين بزنيم،‌ مي توانيم محدوده كوچك تري را براي سن جهان و كهكشان ها در نظر بگيريم. چراكه ميلياردها طول مي كشد تا يك كوتوله سفيد سرد شود. به اين ترتيب مي توانيم به اين برداشت برسيم كه سن جهان هنوز خيلي زياد نيست. اگر غير از اين بود كوتوله هاي سفيد بايد به كوتوله هاي سياه تبديل مي شدند.
از آن جايي كه كوتوله هاي سفيد خيلي كوچك هستند و خيلي سخت آشكار مي شوند، سيستم هاي دوتايي راه مفيدي براي تعيين مكان آنها هستند. چنان كه در سيستم سيريوس sirius، اگر به نظر برسد كه يك ستاره حركت غيرقابل توضيحي دارد،‌ ما مي فهميم كه اين ستاره كه تنها به نظر مي رسد درواقع يك سيستم چند تايي است. با بررسي از نزديك ممكن است بفهميم كه شريك اين ستاره يك كوتوله سفيد است.
منبع: White Dwarfs - Introduction

 

پاسخ : نجوم و کیهان | کوتوله های سفید

[h=2]امکان یافتن حیات در کوتوله های سفید[/h]
حتی ستاره هاي در حال مرگ مي توانند ميزبان سیاره هايي باشند كه حيات در آنها وجود دارد و اگر چنين حياتي وجود داشته باشد، ما ممکن است قادر به تشخيص آنها در دهه آینده باشيم. به این ترتیب شاید بتوان حیات را در سیارات مشابه زمین که حول ستاره های کوتوله سفید می گردند پیدا کرد و اگر چنین باشد احتمالاً در دهه آینده قادر به یافتن چنین سیاراتی خواهیم بود.
اکسیژن موجود در جو سیاره یک کوتوله سفید را خیلی ساده تر از اکسیژن موجود در یک سیاره زمین مانند که به دور یک ستاره خورشید مانند می گردد می توان تشخیص داد.
هنگامی که ستاره ای با جرم متوسط نظير خورشيد مي ميرد به جسمي متراكم به اندازه سياره زمين تبديل مي شود. به این ترتیب یک کوتوله سفید معمولی تقریباً به اندازه زمین است. کوتوله سفید در طول زمان و به آرامی سرد و محو می شود اما به اندازه کافی گرما دارد تا سیاره ای که در نزدیکیش است را برای میلیاردها سال گرم کند.
از آنجا که کوتوله سفید بسیار کوچک تر و کم نورتر از خورشید است، یک سیاره باید در مقایسه با فاصله زمین تا خورشید فاصله نزدیک تری به آن داشته باشد تا قابل سکونت باشد و آب مایع در سطحش وجود داشته باشد.
[HR][/HR]

ساختار جلبك مانند در قطعات سنگي آسمانی
ساختار جلبک مانندي كه در داخل يك شهاب سنگ پيدا شده شواهد روشنی درباره اين ايده كه حيات در سراسر جهان وجود دارد در اختيار ما قرار مي دهد. قطعات اين شهاب سنگ در اواخر سال 2012 بر شهري در سريلانكا باريد و با جمع آوري و تجزيه و تحليل اين تكه ها در دانشگاه كارديف انگلستان مشخص شد كه حاوي ساختارهاي بيولوژيكي فسيل شده هستند. آزمايشات تكميلي هم به وضوح احتمال آلودگي زميني اين سنگ ها را رد كرد. با توجه به اهميت اين يافته دانشمندان ديگر مي گويند لازم است كار تحقيقاتي بيشتري انجام شود و همه احتمالات درباره نحوه ورود اين فسيل ها به سنگ آسماني در نظر گرفته شود.​