حسين وزينى احمد
ستارگان زيبايى كه در سرتاسر آسمان پراكنده اند هر كدام گلوله هاى عظيمى از گازهاى بسيار بسيار زياد و دماى فوق العاده بالا هستند. اين گازها ميلياردها سال در حالت تعادل باقى مى مانند. براى مثال خورشيد يك گلوله گازى است كه از ۵ ميليارد سال تاكنون تعادلش به هم نخورده و تا
۵ ميليارد سال ديگر اين تعادل را حفظ خواهد كرد. همانطور كه مى دانيم اگر يك مخزن گاز را در سطح زمين باز كنيم در همه جا پراكنده شده از هم دور مى شوند. ولى اين گلوله گازى در خورشيد و ساير ستارگان پراكنده نمى شود. زيرا جرم زياد ستاره به همراه جرم زياد نيروى گرانش كه كارگردان مطلق تشكيل ماده است، هر اتم گاز را به سوى مركز كشيده و آنها را متمركز و متمركز تر مى كند در نتيجه مانع از پراكنده و منتشر شدن آنها به اطراف مى شود. اين حالت شبيه مسابقه طناب كشى است كه قدرت هر دو گروه يكسان است. بنابراين تلاش هر گروه، انرژى گروه ديگرى را خنثى مى كند و نتيجه طبيعى آن برنده نشدن هيچ كدام از آنهاست. در ستارگان هم اين دو نيرو، يعنى گرانش كه مى خواهد ستاره را تا سر حد مرگ متراكم و متراكم تر كند و نيروى درونى ستاره كه حاصل افزايش دماى آن است و درست برعكس نيروى گرانش ، مى خواهد ستاره را منفجر كند، ميلياردها سال به حالت تعادل باقى مى ماند. نخستين بحثى كه درباره هر ستاره مى شود، نيروى گرانشى است كه تولد و مرگ ستاره را در بردارد.
زندگى يك ستاره تلاشى دائمى و نوميدانه در مقابل جرم خود است. تلاش دائمى: زيرا ستاره در هر مرحله از زندگيش منابع جديدى براى مبارزه پيدا مى كند. نوميدانه: زيرا عاقبت اين مبارزه شكست نيروى درونى ستاره است و نهايتاً نيروى گرانش برنده شده و ستاره در هم شكسته مى شود. نيروى گرانش در مقابل نيروى درونى ستاره بسان شيرى است كه گلوى شكار عظيم الجثه خود را گرفته و براى چندين دقيقه آن را به همان حالت نگه مى دارد. زيرا مطمئن است نبض حيات شكار در دستش است و اين شكار هم اگر تلاشى نوميدانه براى رهايى از چنگال قوى شير انجام مى دهد راه به جايى نخواهد برد. پايان اين تلاش تسليمى حتمى است. انهدام گرانشى هر ستاره توأم با تولد ستارگان ديگر است. ستارگان همانند موجودات زنده زمانى متولد مى شوند و چند صباحى زندگى مى كنند و با ناملايمات زندگى مبارزه مى كنند اما پايان غم انگيز آن همانند تمام موجودات زنده مرگ است. كوتوله هاى سفيد، كوتوله هاى سياه، ستاره هاى نوترونى و بالاخره سياهچاله ها، فرآورده هاى نهايى انهدام گرانشى و مرگ ستارگان هستند.
تولد ستارگان
همان گونه كه قطرات باران از اجتماع مولكول هاى گازى آب در داخل توده ابرها تشكيل مى شود يك ستاره نيز از تراكم مولكول هاى گاز موجود در كهكشان ها به وجود مى آيد. با اين تفاوت كه ستاره تقريباً از هيچ متولد مى شود! زيرا در جو زمين تعداد مولكول ها در هر سانتى متر مكعب ۳۰ميليارد در ميليارد تجاوز مى كند. در حالى كه در توده ابرهاى كيهانى تعداد اتم ها يا مولكول ها از ۱۰ عدد در سانتى متر مكعب تجاوز نمى كند. در عوض اين توده هاى ابرى موجود در كهكشان ها بر روى ميلياردها، ميليارد، در ميليارد، در ميليارد كيلومتر مكعب گسترده شده اند ( عدد ۱ با ۳۶ صفر جلوى آن) طورى كه زمان لازم براى عبور نور از يك طرف به طرف ديگر صدها سال نورى است. جرم اين توده فوق العاده زياد است و تركيب آن ۷۹ درصد هيدروژن و ۲۰ درصد هليم و يك درصد باقيمانده ساير عناصر از جمله آهن است. هيدروژن و هليم كه هر دو به صورت گاز هستند، مهمترين ذخيره سوختى جهان و ستارگان هستند. اين گازها به نحو بسيار فشرده و متراكم عناصر اصلى تشكيل دهنده ستارگانند و اين توده ابرهاى عظيم (هيدروژن و هليم) با چگالى بسيار پائين و دماى فوق العاده سرد
( حدود دويست درجه سانتيگراد زير صفر) بسترهاى مناسبى هستند كه ستارگان درخشان و بسيار زيباى آسمان از آنها متولد مى شود. روش ديگر براى ايجاد اختلال در توده ابرهاى كيهانى، موج حاصل از مرگ يا انفجار يك ستاره است، اين اختلال سبب تشكيل هزاران ستاره مى شود. همان گونه كه از برخورد توده هاى ابر در جو زمين ابتدا رعد و برق و سپس تراكم ابرها شروع شده و قطرات باران تشكيل مى شود، در كهكشان ها نيز وقتى ستاره اى مى ميرد، پرتوهاى منتشره از آن ستاره خود موجى جديد در توده كيهانى ايجاد مى كند كه در سرتاسر فضاى كهكشانى منتشر و به تولدهاى پى درپى ستارگان مى انجامد و كهكشانى سرد، سياه و تاريك به كانونى گرم و درخشان از ستارگان تبديل مى شود. مادامى كه توده هاى سحابى فشرده مى شوند شفافيت آنها از دست مى رود به طورى كه نور ستارگان ديگر قادر به نفوذ در درون آنها نيست. در نتيجه دماى اين توده بسيار سرد باز هم كاهش يافته و به دماى صفر مطلق (يعنى ۲۷۳‎/۱۵ درجه زير صفر) نزديك مى شود. اتم ها در اين حال كوچك ترين عكس العمل و مقاومتى در برابر نيروى جاذبه ندارند و اين نيرو آنها را به سوى هم مى كشد چون توده ابرها فشردگى يكنواخت ندارند. بنابراين در بعضى نقاط مجموعه هايى لخته مانند جمع شده و برعكس در نقاط ديگر فضا، خلأ ايجاد مى شود. چون حضور ماده در يك نقطه بيرونى گرانش را توليد مى كند لذا اين لخته ها (تجمع گازها به صورت توده هاى جدا از هم) ميدان هاى گرانشى مهمى در اطراف خود به وجود مى آورند و ذرات و اتم هاى اطراف خود را به سوى خود جذب مى كند و به تدريج كه بزرگ تر مى شوند، قدرت كشش آنها افزايش مى يابد و بعد از مدتى به گلوله اى از اتم هاى فشرده به ابعاد ميلياردها كيلومتر و جرمى، چندين برابر خورشيد تبديل مى شود. هر چه ابعاد اين گلوله افزايش بيابد نيروى گرانش هم افزايش يافته و نقش اين نيرو در مراحل مختلف تولد ستاره مهم تر مى شود، طورى كه با افزايش مقدار نيروى گرانش فشردگى اتم ها زيادتر مى شود و لاجرم چگالى و دماى گلوله بالا مى رود. در اثر افزايش دما، گلوله كه در ابتدا سياه رنگ بوده اكنون به تدريج قرمز شده و ستاره متولد مى شود ولى اين ستاره هنوز در دوران كودكى به سر مى برد زيرا درجه حرارت درونى آن آنقدر نيست كه واكنش پيوست اتمى صورت بگيرد. تنها موقعى كه دماى مركزى اين توده به ۱۰ميليون درجه برسد اتم هاى هيدروژن شروع به سوختن كرده و به همديگر مى پيوندند از اين دوره به بعد (در طى چند ميليون سال) ستاره به تدريج حالت پايدار به خود گرفته و مى توان از بلوغ اين ستاره صحبت كرد. در اثر شروع واكنش هاى پيوست هيدروژن، در درون ستاره جنگى داخلى عليه نيروى گرانش شروع شده و براى مقابله با آن از سلاح اتمى خود يعنى همان واكنش پيوست اتم هاى هيدروژن استفاده مى كند. قلب ستاره بمبى وحشتناك است كه انرژى بى نهايت زيادى دارد اما با اين حال ستاره منفجر نمى شود. زيرا در لحظه تعادل نيروى گرانش، با نيروى حاصل از واكنش هاى پيوست برابر است و اين دو همديگر را خنثى مى كنند. به همين خاطر ستاره براى مدت طولانى در حال تعادل باقى خواهد ماند و با تابش نور به سيارات همراه خود نويد زندگى، گرما و تنوع خواهد داد. به عنوان مثال خورشيد ما حدود ۵ميليارد سال است كه اين تعادل را دارد و در حدود ۵ ميلياردسال ديگر آن را حفظ خواهد كرد. درون خورشيد درجه حرارت به ۴۰ ميليون درجه مى رسد و فشار داخلى آن تا سه ميليارد بار بيشتر از فشار هوا در سطح زمين است. در چنين شرايطى الكترون ها از هسته اتم هاى هيدروژن جدا شده و هسته ها در اثر برخورد با يكديگر واكنش هاى پيوست را انجام مى دهند. در اين واكنش ها مقدارى از جرم پروتون ها به انرژى تبديل مى شود. به همين خاطر جرم ستاره هر لحظه در حال كاهش است. مثلاً در خورشيد در هر ثانيه بيش از چهار ميليون تن از جرم آن در اثر تبديل به انرژى كاسته مى شود. انرژى توليد شده چنان زياد است كه فقط با يك ثانيه فعاليت خورشيد مى توان شش ميليارد شهر بزرگى مثل تهران را به مدت يكصد سال شبانه روز روشن نگه داشت. شايد اين سؤال در ذهن هر خواننده اى پيش بيايد كه چرا به ناگاه تمام هيدروژن در درون يك ستاره به مثابه يك بمب منفجر نمى شود. علت آن را بايد در پروتون ها جست. پروتون ها داراى بارهاى مثبت هستند و همديگر را دفع مى كنند اما در دماى فوق العاده زياد درون ستاره سرعت پروتون ها آنچنان زياد است كه در موقع برخورد با پروتون ديگر واكنش پيوست صورت مى گيرد و باز اين دو پروتون آنقدر بايد صبر كنند تا دو پروتون ديگر به آنها ملحق شوند تا از تركيب اين چهار پروتون هليم و مقدارى انرژى حاصل شود. به همين خاطر احتمال انجام يك واكنش پيوست در داخل ستاره براى هر پروتون بسيار ناچيز است و يك پروتون حداقل بايد ۱۴ ميليارد سال صبر كند تا نوبتش براى انجام واكنش برسد.
مرگ ستارگان
در ستاره اى كه دو نيروى گرانش و نيروى درونى حاصل از واكنش هاى هسته اى در حال تعادل هستند زندگى روزمره و عادى خود را ادامه مى دهد. اكثر ستارگانى كه با چشم و يا با تلسكوپ مى بينيم همانند خورشيد خودمان دوران بلوغ خود را با سوزاندن هيدروژن در مركز خود ادامه مى دهند، اين مرحله از زندگى را مراحل اصلى (sequence principale) گويند كه خورشيد ما امروزه در حال سپرى كردن اين مرحله از زندگى خود است. راهى كه هر ستاره از جمله خورشيد در حال طى كردن آن است به هر صورت زمانى به پايان خواهد رسيد يعنى مواد سوختنى آن هيدروژن به پايان خواهد رسيد و خورشيد همانند آتشى كه بعد از سوختن چوب ها، روى خاكستر خود خاموش مى شود، خاموش خواهد شد، مادامى كه هيدروژن ها به هليم تبديل شدند.
كانون مركزى كه در قلب خورشيد قرار دارد ديگر مواد سوختى اش تمام شده و مرحله اصلى زندگى به پايان مى رسد و دوران ضعف و پيرى و در نهايت سرنگونى ستاره فرامى رسد و تعادل بين نيروى داخلى ستاره حاصل از واكنش هاى هسته اى و نيروى گرانش به هم خواهد خورد. در اين موقع مركز خورشيد مقدار زيادى هليم دارد و حال آن كه هيدروژن هاى باقى مانده كه سبك ترند در سطح خورشيد قرار دارند در اين حال نيروى گرانش پيروز شده ستاره فشرده و متراكم در مركز مى شود. فشرده شدن بيش از پيش مركز ستاره بتدريج درجه حرارت را تا ده ها ميليون درجه (مثلاً در مورد خورشيد تا يك صد ميليون درجه) بالا مى برد. در اين درجه حرارت بالا عناصر هليم كه از هيدروژن سنگين ترند قادرند با يكديگر تركيب شوند و ضمن اين كه هليم به منبع سوخت جديدى براى ستاره تبديل مى شود عناصر سنگين ديگر توليد مى شود. در اين مرحله موقتاً ستاره بر نيروى گرانش غلبه مى كند و دوران كوتاهى حدود صد ميليون سال تعادل جديدى را به دست مى آورد.
بدين ترتيب ستاره باز براى مدتى با نور افشانى خود بر روى جهانيان لبخند خواهد زد اما اين ديگر لبخند دوران جوانى و بلوغ نيست زيرا چهره خون آلودش حكايت از واپسين لحظات غم انگيز مبارزه مردانه او با نيروى قوى بى رحم گرانش دارد. در اين مرحله در حالى كه ستاره و يا خورشيد ديگر قدرت مبارزه با نيروى گرانش را ندارد آرام آرام وسيع شده و سعى مى كند فرآورده هاى خود را تا آنجا كه ممكن است از دست دشمن خون آشام خود برهاند لذا منبسط مى شود و تا يك ميليارد حجم اوليه اش مى شود. قشرهاى سطحى خورشيد كه بتدريج رقيق و پراكنده شده اند سرد شده و عمل پيوست فقط در مركز خورشيد يا ستاره انجام مى شود. نور حاصل از واكنش هاى مركز ستاره در اين مرحله به علت دماى بسيار بالا به مراتب بيشتر از دوران جوانى است اما به علت گسترده و پراكنده شدن غشاى سطحى كه مانعى براى عبور نور است، خورشيد يا ستاره سرخ به نظر مى رسد كه به آن هيولاى سرخ گويند. ستاره قلب العقرب و يدالجوزا اكنون در اين وضعيت هستند. حال اگر به ستاره خودمان خورشيد توجه كنيم بعد از ۵ ميليارد سال ديگر به غول سرخ تبديل خواهد شد. ابتدا عطارد بلعيده مى شود و جو زهره كاملاً از بين خواهد رفت و در زمين يخ هاى قطب هاى شمال و جنوب در اثر دماى زياد خورشيد ذوب مى شود، سيلاب هاى عظيمى رخ خواهد داد و سپس آب هاى اقيانوس ها به جوش آمده و تبخير شده و به صورت ابرهاى عظيمى سراسر جو زمين را مى پوشانند.
پس از مدتى تمام ابرها و آب هاى باقى مانده تبخير مى شوند و از جو زمين خارج مى شوند و سپس با افزايش دما، سنگ ها و كوه ها هم ذوب شده و پوسته زمين هم تا مركز زمين ذوب مى شود و با افزايش بيشتر دما اين مواد مذاب زمين هم مانند آب ها تبخير شده و از بين خواهد رفت. البته اگر بشر تا ۵ ميليارد سال ديگر با خودخواهى اش زمين را با دست خود نابود نكند علم آن قدر پيشرفت خواهد كرد تا بتواند سياره اى مهربان چون زمين پيدا كند و به آنجا كوچ كند. قدر مسلم اگر چنين سياره هايى وجود داشته باشد سفرهاى بين سيارات در آينده در اثر پيشرفت علم همچون سفرهاى بين شهرى امروزى بسيار آسان خواهد شد.