ستاره چیست و از اهمیت ستاره ها در آسمان چه می دانید؟

ستاره یک جرم نجومی است که از یک کره درخشان تشکیل شده و توسط گرانش خودشان در کنار هم قرار گرفته اند. نزدیکترین ستاره به زمین خورشید است.

بسیاری از ستارگان دیگر که در طول شب از روی زمین با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند به دلیل فاصله بسیار زیاد از زمین ، به عنوان انبوهی از نقاط ثابت نورانی در آسمان ظاهر می شوند.

از نظر تاریخی ، برجسته ترین ستارگان در صور فلکی مختلف دسته بندی می شوند که درخشان ترین آنها نام های خاصی دارند. جهان قابل مشاهده ما حدودا شامل ۱۰۲۴  × ۱ ستاره است اما بسیاری از آنها از سطح زمین با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند . در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

اهمیت تاریخی ستاره ها

از نظر تاریخی ستارگان برای تمدن های سراسر جهان مهم بوده اند. این اجرام آسمانی بخشی از اعمال مذهبی بوده و برای جهت یابی از طریق آسمان استفاده می شدند. بسیاری از اختر شناسان باستان معتقد بودند که ستارگان به طور دائمی به یک کره آسمانی چسبیده اند و غیرقابل تغییر هستند. طبق یک قاعده اختر شناسان ستارگان برجسته را در صور فلکی دسته بندی کرده و از آنها برای ردیابی حرکت سیارات و موقعیت خورشید استفاده می کردند.

به عنوان مثال حرکت خورشید نسبت به ستارگان پس زمینه و افق برای ایجاد تقویم مورد استفاده قرار گرفت و برای تنظیم فعالیت های کشاورزی استفاده می شد. تقویم میلادی  که در حال حاضر تقریباً در همه جای جهان استفاده می شود در واقع  یک تقویم خورشیدی است که بر اساس زاویه محور چرخشی زمین نسبت به خورشید ساخته شده است.

قدیمی ترین نمودار ستاره ای با تاریخ دقیق  مربوط به مصر باستان در سال ۱۵۳۴ قبل از میلاد بوده است. اولین کاتالوگ های ستاره ای شناخته شده توسط اخترشناسان بابلی بین النهرین در اواخر هزاره دوم قبل از میلاد ، در طول دوره کاسیت (حدود ۱۵۳۱–۱۱۵۵ قبل از میلاد) تهیه شده است.

اولین فهرست ستارگان در نجوم یونان توسط آریستیلوس در حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد و با کمک تیموخاریس ایجاد شد. فهرست ستارگان هیپارخوس (قرن ۲ قبل از میلاد) شامل ۱۰۲۰ ستاره بود و برای مونتاژ فهرست ستارگان بطلمیوس استفاده می شد. هیپارخوس به دلیل کشف اولین نوا (ستاره جدید) ثبت شده مشهور است. بسیاری از صورت های فلکی و نام های ستارگان که امروزه استفاده می شوند از نجوم یونان نشأت گرفته اند.

ستاره چگونه به وجود می آید؟

زندگی ستاره با فروپاشی گرانشی یک سحابی گازی که مواد تشکیل دهنده آن در درجه اول  هیدروژن ، همراه با هلیوم و مقدار کمی از عناصر سنگین تر است، آغاز می شود. هنگامی که هسته به اندازه کافی متراکم باشد ، هیدروژن از طریق همجوشی هسته ای به طور پیوسته به هلیوم تبدیل می شود و با این کار انرژی آزاد می کند.

باقیمانده فضای داخلی ستاره از طریق ترکیبی از فرایندهای انتقال حرارت تابشی و همرفت ، انرژی را از هسته دور می کند. فشار داخلی مانع از فروپاشی بیشتر آن تحت نیروی ثقل آن می شود. ستارگان با جرم بیش از ۰.۴ برابر خورشید منبسط می شود و با اتمام سوخت هیدروژن هسته آن به یک غول قرمز تبدیل می شود.

در بعضی موارد ایم اجرام آسمانی عناصر سنگین تری را در هسته یا پوسته های اطراف هسته ذوب می کند و در حین انبساط بخشی از جرم خود را که با عناصر سنگین تر غنی شده است ، به محیط بین ستاره ای رها می کند تا بعداً به عنوان ستاره  جدید بازیافت شود. در همین حال ، هسته به یک بقایای ستاره ای تبدیل می شود که شامل یک کوتوله سفید ، یک ستاره نوترونی یا اگر به اندازه کافی جرم داشته باشد به یک سیاهچاله تبدیل می شود.

سیستم های دو و چند ستاره از دو یا چند ستاره تشکیل شده اند که از نظر جاذبه گره خورده اند و به طور کلی در مدارهای پایدار به دور یکدیگر حرکت می کنند. وقتی دو  جرم آسمانی از این دست مدار نسبتاً نزدیکی داشته باشند ، برهمکنش گرانشی آنها می تواند تأثیر بسزایی در تکامل آنها داشته باشد. ستارگان می توانند بخشی از یک ساختار گرانشی بسیار بزرگتر مانند خوشه ستاره ای یا کهکشان را تشکیل دهند.

منبع نور ستاره چیست؟

یک ستاره در بیشتر طول عمر فعال خود به دلیل واکنش همجوشی حرارتی- هسته ای هیدروژن به هلیم که در هسته آن رخ می دهد ، انرژی آزاد می کند که از فضای داخلی عبور کرده و به فضای بیرونی تابش می شود که ما آنرا به شکل درخشش مشاهده می کنیم.

تقریباً همه عناصر طبیعی سنگین تر از هلیوم در اثر نوکلئوسنتز ستارگان در طول عمر ستاره و برای برخی از ستارگان در اثر انفجار توسط نوکلئوسنتز ابرنواختر ایجاد می شوند. این اجرام آسمانی در اواخر عمر خود می توانند ماده رو به زوال را در هسته خود جمع کنند. اختر شناسان می توانند با مشاهده حرکت ستارگان در فضا ، درخشندگی و طیف آنها ، جرم ، سن ، فلزیت (ترکیب شیمیایی) و بسیاری دیگر از خصوصیات آنها را تعیین کنند.

جرم کل یک ستاره، اصلی ترین عامل تعیین کننده تکامل و سرنوشت نهایی آن است. سایر مشخصات آن از جمله قطر ، ترکیب شیمیایی و دما در طول عمر آن تغییر می کند  در حالی که محیط آن  بر چرخش و حرکت آن تأثیر می گذارد.

همچنین لازم است بدانید که هر چه این اجرام آسمانی به زمین نزدیک تر باشد پر نورتر و درخشان تر بنظر می رسد و با افزایش فاصله از زمین نیز کوچک تر و کم نورتر می شود.

ستاره ها بر چه اساسی دسته بندی می شوند؟

از آنجاییکه جرم یک ستاره مشخص کننده ویژگی ‌های اصلی آن است می توان از آن برای دسته بندی آنها  استفاده کرد. بر این اساس جرم سبک‌ ترین ستاره ممکن است در حدود ۷۵ برابر بیشتر از جرم سیاره مشتری باشد. در مورد بزرگ ‌ترین آنها هنوز اختلاف نظر وجود دارد ولی معمولا  جرم آنها  حدود ۱۵۰ برابر جرم خورشید در نظر گرفته می شود.

بر این اساس سبک ‌ترین ستارگان آسمان کوتوله‌ های قرمز هستند که عمر طولانی دارند. ستارگان غول پیکر که معمولا طول عمر بسیار کوتاهی دارند شامل ایتا کارینا با جرمی ۹۰ برابر جرم خورشید هستند.

اولین ستاره درخشان آسمان شب کدام است؟

جالب است بدانید اولین جرم آسمانی که هر شب در بالای افق دیده می شود ستاره نیست بلکه سیاره زهره یا ونوس است که با چشم غیر مسلح به راحتی دیده می شود. سیاره زهره پس از غروب خورشید در غرب آسمان و بعد از طلوع خورشید در شرق آسمان قابل مشاهده است .

انواع ستاره ها

پیش ستاره ها

این جرم آسمانی  همان چیزی است که قبل از تشکیل یک ستاره اتفاق می افتد – مجموعه ای از گاز ها که از یک ابر عظیم مولکولی فرو ریخته است. این مرحله از تکامل  حدود ۱۰۰۰۰۰ سال طول می کشد. در این دوره افزایش گرانش و فشار باعث می شود که پیش ستاره تشکیل شود و بعداً با شروع همجوشی هیدروژن به یک ستاره اصلی تبدیل می شود.

ستارگان تی ثوری

تی ثوری یا ستارگان اصلی همان چیزی است که پس از مرحله پیش ستاره به وجود می آید . اینها نماد جوانی هستند و نام آنها در منطقه ستاره سازان توروس ستاره جوان است. در این مرحله از تکامل  فشار گرانشی که این جرم آسمانی را به هم می چسباند نیز منبع تمام انرژی آن است. در این مرحله فشار کافی یا دمای کافی برای شروع همجوشی هسته ای در هسته وجود ندارند. با این حال آنها دمایی تقریباً برابر با ستارگان اصلی دارند و فقط به دلیل اندازه بزرگتر ، درخشان ترند. یک ستاره در مرحله تی ثوری خود تقریباً ۱۰۰ میلیون سال قبل از تکامل در شکل بعدی خود باقی خواهد ماند.

ستارگان اصلی

بیشتر ستارگان در آسمان شب ما و در کل جهان ستارگان اصلی هستند و کوتوله نامیده می شود. خورشید محبوب ما یک ستاره اصلی است و همچنین درخشان ترین ستاره آسمان شب ما – سیریوس است. این ستاره ها می توانند از نظر اندازه ، روشنایی و جرم متفاوت باشند ، اما همه آنها فرآیند یکسانی را در هسته های خود دارند. آنها هیدروژن را به هلیوم تبدیل می کنند و مقدار زیادی انرژی ایجاد می کنند.

ستارگان کوتوله در حالت تعادل هیدرواستاتیک قرار دارند به این معنی که گرانش ستاره را به سمت داخل می کشد در حالی که فشار ناشی از واکنش های همجوشی ستاره را به بیرون هل می دهد. این نیروها یکدیگر را متعادل می کنند تا این جرم آسمانی به صورت یک کره باقی بماند. اندازه این ستاره ها به جرم آنها بستگی دارد. بعضی از ستارگان حتی می توانند ۱۰۰ برابر جرم خورشید شوند.

ستارگان غول پیکر قرمز

مرحله بعدی در زندگی یک ستاره زمانی اتفاق می افتد که تمام هیدروژن موجود در هسته آن تمام شده و همجوشی متوقف شود. این بدان معناست که دیگر فشار بیرونی برای خنثی کردن فشار داخلی که آن را به شکل کره نگه می دارد، وجود ندارد. عمر ستاره تا زمانی ادامه می یابد که پوسته هیدروژن در اطراف هسته مشتعل شده و باعث افزایش گسترده آن می شود. این جرم آسمانی سپس به یک غول سرخ تبدیل می شود که می تواند تا ۱۰۰ برابر بزرگتر از مرحله توالی اصلی خود باشد. این مرحله از تکامل  فقط چند صد میلیون سال طول می کشد. طول عمر آن بسیار کوتاه است زیرا ستاره فقط لایه های زیادی هلیوم برای مصرف دارد قبل از اینکه تمام شود و به یک کوتوله سفید تبدیل شود.

ستاره کوتوله سفید

یک ستاره وقتی تمام لایه های هلیوم موجود در هسته خود را مصرف کند و دیگر عناصر آن تمام شوند به یک کوتوله سفید تبدیل می شود. هنگامی که فشار ناشی از همجوشی هسته ای متوقف می شود این جرم آسمانی جاذبه درونی خود را از دست می دهد. با این حال ، حتی اگر واکنش های همجوشی متوقف شده باشند ، این ستاره به دلیل گرمای بسیار زیاد خود همچنان می درخشد. صدها میلیارد سال طول می کشد تا کوتوله های سفید کاملاً خنک شوند ، به این معنی که ما هنوز نمی دانیم که پس از پایان این مرحله چه اتفاقی برای آنها خواهد افتاد.

ستارگان کوتوله سرخ

اینها به گروه اصلی ستارگان تعلق دارند. کوتوله های قرمز رایج ترین ستارگان جهان هستند. جرم ایها به قدری کم است که بسیار سردتر از ستاره هایی مانند خورشید ما هستند. آنها می توانند سوخت هیدروژن را در هسته خود مخلوط کنند. بنابراین می توانند برای مدت طولانی تری در سوخت خود صرفه جویی کنند. به همین دلیل ، اختر شناسان تخمین می زنند که کوتوله های قرمز تا ۱۰ تریلیون سال می سوزند.

ستارگان نوترونی

وقتی جرم ستاره ها بین ۱.۳۵ تا ۲.۱ برابر خورشید است هنگام مرگ  به کوتوله سفید تبدیل نمی شوند. در عوض ، یک انفجار بزرگ ابرنواختر باعث مرگ آنها می شود و هسته باقیمانده یک ستاره نوترونی را تشکیل می دهد. این ستاره نام خود را به دلیل شکل خارق العاده ای که از آن تشکیل شده است – کاملاً از نوترون ها – بدست آورد. این اتفاق به این دلیل می افتد که این جرم آسمانی دارای گرانش شدیدی است که الکترون ها و پروتون ها را با هم خرد کرده و نوترون تشکیل می دهد. اگر جرم آن بیش از ۲.۱ برابر خورشید باشد طی انفجار ابرنواختر به سیاهچاله تبدیل می شود.

ستارگان غول پیکر

این اجرام آسمانی بزرگترین ستارگان جهان هستند. ستارگان غول پیکر بسیار عظیم و دهها برابر جرم خورشید هستند. از آنجا که آنها سوخت هیدروژن خود را به سرعت مصرف می کنند ، تنها پس از چند میلیون سال از بین می روند. هنگامی که یک ستاره ابرغول پیکر می میرد ، یک انفجار ابرنواختر ایجاد می کند و به طور کامل از بین می رود.

ستاره های معروف آسمان کدامند؟

در حالی که میلیاردها اجرام آسمانی ناشناخته در آسمان شب دیده می شوند ، برخی از آنها بیشتر از دیگران شناخته شده اند. بیشتر اینها ستارگانی  هستند که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده هستند و در مقایسه با سایر اجرام ستاره ای بسیار روشن هستند. به همین دلیل ، بیشتر آنها سابقه طولانی مشاهده و مطالعه توسط بشر را دارند و به احتمال زیاد جایگاه مهمی در فرهنگ عامیانه باستان به خود اختصاص داده اند. در ادامه به این اجرام آسمانی زیبا اشاره می شود.

ستاره قطبی

ستاره قطبی که به عنوان ستاره شمالی شناخته می شود ، چهل و پنجمین جرم درخشان آسمان شب است. این جرم آسمانی بسیار نزدیک به قطب شمالی آسمان است ، به همین دلیل قرن ها به عنوان ابزار ناوبری در نیمکره شمالی مورد استفاده قرار گرفته است. از نظر علمی ، این ستاره به عنوان Alpha Ursae Minoris شناخته می شود زیرا ستاره آلفا در صورت فلکی خرس کوچک قرار دارد و در نیمکره جنوبی زمین قابل مشاهده نیست.

سیریوس

سیریوس همچنین به عنوان ستاره سگ شناخته می شود ، زیرا درخشان ترین جرم آسمانی در Canis Major (سگ بزرگ) است ، همچنین درخشان ترین جرم آسمان شب است. نام “سیریوس” از یونان باستان گرفته شده است که به معنی “درخشان” یا “سوزان” است. در حالی که به نظر می رسد سیریوس یک ستاره واحد درخشان باشد ولی در واقع یک سیستم  دوتایی متشکل از یک ستاره اصلی سفید به نام سیریوس A و یک همراه کوتوله سفید ضعیف به نام سیریوس  B است.

دلیل روشن بودن آن در آسمان به دلیل ترکیبی از درخشندگی و فاصله آن است – در ۶.۸ سال نوری ، یکی از نزدیکترین همسایگان زمین است. این جرم آسمانی حدود ۶۰،۰۰۰ سال آینده همچنان به منظومه شمسی ما نزدیک شود و دوباره شروع به عقب نشینی می کند.

ستاره آلفا قنطورس

آلفا قنطورس که با نام ریگل کنت یا تولیمان نیز شناخته می شود ، درخشان ترین جرم آسمانی صورت فلکی جنوبی قنطورس و سومین جرم آسمانی درخشان آسمان شب است. این ستاره همچنین نزدیکترین سیستم ستاره ای به زمین است و فاصله آن فقط بیش از چهار سال نوری است اما دقیقاً مانند سیریوس و ستاره قطبی ، این سیستم در واقع یک سیستم چند ستاره ای متشکل از آلفا قنطورس A ، B و پروکسیما قنطورس (معروف به قنطورس C) است.

ستاره شبان شانه (بتلجوز)

این ابرغول سرخ روشن تقریباً ۶۵ سال نوری از زمین فاصله دارد. اما مشاهده آن در صورت فلکی جبار بسیار آسان است ، زیرا یکی از بزرگترین و درخشان ترین ستارگان آسمان شب است.

ریگل

ریگل که با نام Beta Orionis نیز شناخته می شود و در فاصله ۷۰۰ تا ۹۰۰ سال نوری از ما واقع شده درخشان ترین جرم صورت فلکی جبار و هفتمین جرم آسمانی  درخشان آسمان شب است. در اینجا نیز آنچه به نظر می رسد ابرغول آبی است در واقع یک سیستم چند ستاره ای است. ستاره اصلی (Rigel A) ابرغول آبی-سفید است که ۲۱ برابر خورشید ما جرم دارد و تقریباً با ۱۲۰،۰۰۰ برابر درخشندگی می درخشد. ریگل B خود یک سیستم باینری است که از دو دنباله اصلی کوتوله آبی سفید تشکیل شده است.

وگا

وگا یکی دیگر از ستارگان آبی روشن است که صورت فلکی ضعیف لایرا (چنگ) لنگر می اندازد. این جرم آسمانی بخشی از مثلث تابستانی در نیمکره شمالی است. همچنین این جرم آسمانی درخشان ترین ستاره در صورت فلکی لیرا ، پنجمین جرم  درخشان در آسمان شب و دومین ستاره درخشان در نیمکره شمالی آسمان (پس از ستاره قطبی) است.

وگا که یک کوتوله سفید است ، تقریباً ۲.۱ برابر خورشید ما جرم دارد. این جرم آسمانی به همراه آرکتوروس و سیریوس یکی از درخشان ترین ستارگان در همسایگی خورشید هستند . وگا یک ستاره نسبتاً نزدیک است و فقط ۲۵ سال نوری از زمین فاصله دارد.

بزرگترین ستاره جهان

UY Scuti یک ستاره ابرغول سرخ واقع در صورت فلکی اسکاتوم است و تخمین زده می شود که بیش از ۱۷۰۰ برابر بزرگتر از خورشید ما باشد. یکی از قابل توجه ترین موارد در مورد UY Scuti اندازه بسیار زیاد آن است. با قطر تقریبی ۲.۴ میلیارد کیلومتر، UY Scuti آنقدر بزرگ است که حتی درک آن دشوار است. برای در نظر گرفتن آن، اگر UY Scuti در مرکز منظومه شمسی قرار می گرفت، لایه های بیرونی آن تا مدار مشتری گسترش می یافت.

Arcturus در مقایسه با خورشید ما یک ستاره بسیار بزرگ است و UY Scuti در مقایسه با این ستاره غول پیکر کاملاً کوتوله است. با مطالعه طیف نوری که یک ستاره ساطع می کند، ستاره شناسان می توانند اطلاعات زیادی در مورد ترکیب شیمیایی، دما و سایر خواص آن بیاموزند. یکی دیگر از ابزارهای کلیدی برای مطالعه ستاره هایی مانند UY Scuti مدل سازی کامپیوتری است.

ستاره شناسان با استفاده از شبیه سازی های پیچیده می توانند چرخه زندگی ستارگان را شبیه سازی کرده و رفتار آنها را پیش بینی کنند. با مقایسه این پیش ‌بینی‌ها با مشاهدات ستاره‌ های واقعی، می‌توانیم مدل‌های خود را اصلاح کنیم و درک بهتری از نحوه شکل‌گیری و تکامل این اجرام عظیم به دست آوریم. ستارگان عظیمی مانند UY Scuti مسئول تولید بسیاری از عناصر سنگین در جهان از جمله طلا، نقره و اورانیوم هستند.

مطالعه ستارگانی مانند UY Scuti برای ستاره شناسان حرفه ای یک کار چالش برانگیز و پر ارزش است. از طریق استفاده از طیف‌ سنجی، مدل ‌سازی کامپیوتری و تلسکوپ‌ ها، می ‌توانیم اطلاعات زیادی در مورد این اجرام عظیم بیاموزیم و درک بهتری از جهان به عنوان یک کل به دست آوریم. از کوچکترین ذرات تا بزرگترین ستاره ها، جهان پر از اسرار است که منتظر کشف شدن هستند. با کاوش در این اسرار، می‌توانیم ارتباط خود را با کیهان، آسمان شب عمیق ‌تر کنیم.