تبلیغات
انجمن ستاره شناسی بهبهان - * ویژگیهای کوتوله های سفید
چهارشنبه 14 مهر 1389

* ویژگیهای کوتوله های سفید

   نوشته شده توسط: امین تربتی    نوع مطلب :بخش آموزش ،

ویژگیهای کوتوله های سفید :

کوتوله های سفید که تعدادشان در کهکشان ما نسبتا زیاد است ، آخرین مرحله تکامل بسیاری از ستاره ها هستند . در حالی که برخی از ستارگان پرجرم ممکن است به هنگام مرگ ، به اجرامی شگفت آور و غیرعادی تبدیل شوند ، ستاره هایی که جرمشان تقریبا معادل جرم خورشید یا کمتر از آن است ، محتملا همگی به کوتوله سفید تبدیل میشوند . این اصطلاح برای توصیف مرحله ای از تکامل ستاره ای به کار می رود که ستاره پس از تبدیل شدن به غول سرخ ، در آن مرحله از انقباض باز می ایستد . در مرحله کوتوله سفید ، ماده ستاره ای فشرده میشود و به جسمی کم نور ، با اندازه ای بسیار کوچک ، به بزرگی زمین ، تبدیل میشود . از آنجا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد میشود .

فاصله :

در کهکشان ما ، ستاره های کوتوله سفید فراوانند و تعداد آنهایی که به خورشید نزدیکند ، به قدر کافی زیاد است تا اخترشناسان بتوانند فواصل آنها را از راه اختلاف منظر مثلثاتی به دقت اندازه گیری کنند . در محدوه حدود 20 پارسکی خورشید ، در حدود بیست و پنج کوتوله سفید شناخته شده و فواصل دقیق آنها تعیین گشته است . اما ، این هنوز درصد کوچکی از بیش از 1000 ستاره کوتوله سفیدی است که در این محدوه کشف شده اند . فاصله بقیه آنها را باید از روشهای تخمینی به دست آورد . یکی از این روشها ، درباره ستاره های کوتوله سفید عضو منظومه های دوتایی است که میتوان درآنها ویژگیهای ستاره همدم را اندازه گیری کرد . اگر این همدم ستاره ای معمولی باشد ، فاصله را میتوان از روی طیف و قدر ظاهری آن ، با دقت نسبتا خوبی تخمین زد . فاصله حدود پنجاه کوتوله سفید از این روش تخمین زده شده است . متشابها ، اگر کوتوله های سفید در یک خوشه ستاره ای کشف شوند ، فاصله آنها همان فاصله خوشه در نظر گرفته میشود ، که از تطابق دادن با رشته اصلی به دست می آید . روش تخمین نهایی، روشی آماری است که در آن حرکت ظاهری کوتوله های سفید بررسی و فاصله آنها طبق بزرگی یا کوچکی حرکت ظاهری تخمین زده میشود .  ( مقدار حرکت ظاهری برای ستاره های دوردست ، کوچکتر و برای ستاره های نزدیکتر ، بزرگتر در نظر گرفته میشود . ) اخترشناسان ، فاصله آماری صدها کوتوله سفید را از این راه تخمین زده اند .

درخشندگی :

از روی فاصله و نورانیت ظاهری اندازه گیری شده کوتوله های سفید ، محاسبه درخشندگی آنها امکانپذیر است . نورانیت مطلق همه کوتوله های سفید فوق العاده کم ، و درخشندگی ذاتی اکثر آنها متجاوز از 10 قدر کمتر از خورشید است . برای مثال ،  منظومه شعرای یمانی و همدم کوتوله سفیدش را میتوان نام برد . شعرای یمانی که ستاره ای معمولی از رشته اصلی است ، از نظر قدر ظاهری ، نورانیترین ستاره ای  است که در آسمان دیده میشود . اما همدم کوتوله سفید آن ، در حدود 10 قدر کم نورتر است و آن را جز با تلسکوپ و تحت مناسبترین شرایط نمیتوان دید . دلیل این امر آن است که نور شعرای یمانی ، در حدود 10000 بار شدیدتر از نور همدم است ، و در نتیجه جلو نور آن را می گیرد . این کوتوله سفید ، نمونه ای است از رده خود ، اما درخشندگی کوتوله های سفید گستره وسیعی از قدرمطلق حدود 10+ تا حدود 20+ دارد .

رنگ :

رنگهای تقریبا 500 کوتوله سفید اندازه گیری شده است . این رنگها گستره ای از آبی سیر تا زرد را نشان میدهند . گستره دماهای مربوط به این رنگها از حدود 100000درجه کلوین تا 5000 درجه کلوین است که آبیترین تا سرخترین اجسامی را که گمان می رود کوتوله سفید باشند در بر می گیرد .در واقع، معلوم شده است که رنگ و دمای اجسامی مانند کوتوله های سفید می تواند گستره ای وسیعتر داشته باشد و اجسام بسیار سردتر از نمونه های ذکر شده را نیز شامل شود .

طیف :

طیف کوتوله های سفید شباهتی به طیف ستاره های معمولی ندارد .در طیف اکثر آنها ، خطوط طیفی بسیار اندکی وجود دارد. تنها خطوطی که به طور برجسته و واضح دیده میشوند ، خطوط هیدروژن است . با وجود این ، در طیف برخی از کوتوله اای سفید ، نمودهای طیفی غیرعادیتر به چشم می خورد . برای مثال ، کوتوله های سفیدی وجود دارند که در طیف آنها اثری از خطوط مربوط به هیپچ عنصری دیده نمی شود . طیف برخی از کوتوله های سفید فقط خطوط هلیوم را نشان می دهد ، بی آنکه خطوط هیدروژن در آن قابل مشاهده باشد ، و در طیف برخی دیگر ، تنها خطوط عناصر سنگین مانند کلسیم و آهن وجود دارد . برای شناخت این پدیده های طیفنمایی متفاوت ، تلاشهای زیادی صورت گرفته است . طبق استنتاجهای کنونی ، این پدیده ها احتمالا ناشی از متفاوت بودن مقدار مواد بر جای مانده در جو ستاره رمبیده است که تمام یا بخش بیشتری از مغز آن را کربن تشکیل میدهد . آن دسته از کوتوله های سفید که در طیفشان اثری از خطوط هیدروژن نیست ، احتمالا ستاره هایی هستند که هیدروژن  پوش بیرونی آنها ، هنگامی که ستاره غول بوده است ، تماما از دست رفته و تمام هیدروژن مغزی آن نیز به سبب واکنشهای هسته ای، سوخته است .

جرم :

خوشبختانه ، برخی از کوتوله های سفیدی که کشف شده اند ،عضو منظومه های دوتایی هستند ، و از این رو  تعیین جرم آنها به طور قابل اعتمادی میسر است . یکی از مشهورترین  کوتوله های سفید ، ستاره شعرای یمانی B است که پیشتر به آن اشاره کردیم . یکی دیگر از نورانیترین ستارگان آسمان ، شعرای شامی ، نیزیک همدم کوتوله سفید دارد به نام شعرای شامی B که جرم دقیق آن را میتوان به دست آورد . محاسبه مدارهای این ستارگان نشان میدهد که جرم شعرای یمانی B ، ۱/۰۵ برابر جرم خورشید و جرم شعرای شامی B ، ۰/۶۳ برابر جرم خورشید است . احتمالا این مقادیر ، مقادیر نمونه برای ستاره های کوتوله سفید هستند و دلایل خوبی در دست هست که قبول کنیم هیچ کوتوله سفیدی نمی تواند بسیار پرجرمتر از شعرای یمانی B باشد . محاسباتی که در خصوص پیکربندی ستاره تبهگن انجام گرفته است ، نشان می دهد که هیچ کوتوله سفیدی با جرم بسیار بزرگتر از جرم خورشید نمی تواند وجود داشته باشد . محاسبات خواص یک گازتبهگن – که در آن همه الکترونها ، تمام فضای ممکن در دسترس را با داشتن تمام سرعتهای ممکن ، پر کرده اند – حاکی از آن است که در کوتوله های سفید ، جرم و اندازه ستاره ارتباطی نسبتا عجیب  با هم دارند . معلوم شده است که هرچه جرم کوتوله سفید بیشتر باشد ، اندازه آن کوچکتر است . علاوه بر آن ، محاسبات انجام گرفته نشانگر آن هستند که اگر جرم ستاره بیشتر از 2/1 جرم خورشید باشد ، نمی تواند سیستم پایداری را تشکیل دهد ، زیرا در این صورت ، می باید شعاع منفی داشته باشد که این البته بی معناست . ستاره های پرجرمتر به طریقی متفاوت تر از آنکه مستقیما به کوتوله سفید تبدیل شوند می میرند .

چگالی :

کوتوله های سفید اجسامی هستند بسیار کوچک که شعاع آنها بسیار نزدیک به01/0 شعاع خورشید ، یعنی حدود شعاع زمین است . چون جرم کوتوله های سفید تقریبا معادل جرم خورشید است در نتیجه ، چگالی آنها می باید در حدود  یا حدود یک میلیون برابر چگالی خورشید باشد . چگالی میانگین یک کوتوله سفید نوعی ، 100000 برابر چگالی آهن است ، یعنی یک فنجان از ماده کوتوله سفید می باید در حدود  100 تن وزن داشته باشد . مقدار گرانی ( ثقل ) در سطح این ستارگان نیز به طور باور نکردنی زیاد است و به حدود 100 میلیارد برابر گرانی سطحی زمین می رسد . هر جسمی که به منظور کاوش ، در سطح یکی از این ستاره های سرد فرود آید ، بی درنگ در اثر کشش گرانشی بسیار زیاد از هم می پاشد .

چگالیهای فضایی :

یکی دیگر از ویژگیهای کوتوله های سفید چگالیهای فضایی است . برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد به منبع مورد نظر یعنی کتاب ( ساختار ستارگان و کهکشانها ) صفحه ۱۴۶ مراجعه کنید.