دنیای واقعی

می‌خواهی بدونی که ستاره‌ها چطوری زندگی می‌کنند و می‌میرند؟ یک دانشمند/کارآگاه نابغه به اسم سوبرهمانیان چاندراسکار، با کمک ریاضی و فیزیک راز زندگی ستارگان را کشف کرد. برای اینکه بفهمی چطور این کار رو کرد متن زیر رو بخون و به سؤال‌ها جواب بده

کارآگاه ستاره‌ها

سوبرهمانیان چاندراسکار؛ اسمی که ممکن است کمی پیچیده به نظر برسد، یک دانشمند واقعاً درست و حسابی بود. او در سال ۱۲۸۹ شمسی در هند به دنیا آمد و عاشق مطالعه ستارگان بزرگ شد. او می‌خواست بداند این اجرام درخشان در آسمان شب چگونه نور می‌دهند، چگونه زندگی می‌کنند و چگونه می‌میرند.

کشف اسرار ستاره‌ها

همانطور که چاندراسکار بزرگ شد، به یک ریاضیدان و فیزیکدان درخشان تبدیل شد. او شروع به مطالعه ستاره‌ها کرد و بالاخره کشف کرد که ستارگان، درست مانند ما، یک چرخه زندگی دارند – به دنیا می‌آیند، پیر می‌شوند و در نهایت می‌میرند.

چاندراسکار کشف بسیار مهم دیگری هم کرد. او فهمید که سرنوشت یک ستاره به اندازه آن بستگی دارد. ستاره‌ای شبیه خورشید خودمان را تصور کنید. که برای درست کردن نور در دل خود چیزی به نام هیدروژن را می‌سوزاند، شبیه سوختن بنزین در ماشین اما مدل این سوختن کمی متفاوت است. این سوختن باعث درخشش ستاره می‌شود. اما همانطور که بنزین یک ماشین تمام می‌شود، ستاره هم در نهایت سوختش تمام می‌شود.

سرنوشت ستاره‌ای

وقتی ستارگان کوچک، مثل خورشید ما به پایان زندگی‌شان می‌رسند، سوخت آنها تمام می شود، کوچک می شوند و به ستاره‌های کوچک و خنکی تبدیل می‌شوند که کوتوله های سفید نامیده می‌شوند (البته هنوز در مقایسه ما دماهایی که ما می‌شناسیم خیلی خیلی داغ هستند ولی نسبت به بقیه ستاره‌های داغ خنک‌تر هستند). 

اما پایان زندگی ستاره‌های بسیار بزرگتر، دراماتیک‌تر و خیلی پر سر و صدا است! وقتی آن‌ها می‌میرند، در انفجاری عظیم به نام اَبَرنواَختر منفجر می‌شوند. این انفجار آنقدر قوی است که از میلیاردها سال نوری دورتر دیده می‌شود! انگار که یک آتش بازی غول پیکر تمام جهان را روشن کرده باشد.

پس از یک ابرنواختر، باقیمانده‌ی ستاره ممکن است به یک ستاره کوچک و فوق‌العاده چگال به نام ستاره نوترونی تبدیل شود. فکر کنید تمام جرم خورشید را در توپی به اندازه یک شهر فشرده کنیم! این یک ستاره نوترونی است.

اما اگر ستاره حتی از این هم بزرگتر بود، ممکن است تبدیل به یک سیاهچاله شود – جایی که جاذبه آنقدر قوی است که هیچ چیز، حتی نور، نمی‌تواند از آن فرار کند.

او چگونه این‌ها را کشف کرد؟

چاندراسکار ستاره‌ها را مانند کارآگاهی که معما حل می‌کند مطالعه کرد؛ یعنی از ریاضی و فیزیک به عنوان ابزار خود برای درک تغییر ستارگان در طول زمان استفاده کرد. او با مواد اولیه سازنده ستارگان، مانند هیدروژن و هلیوم، شروع کرد و سپس متوجه شد که چگونه این مواد در داخل ستاره‌ها با سوزاندن سوخت خود تغییر می‌کنند. او بعلاوه بررسی کرد که جاذبه چطور ستاه‌ها را کنار هم نگه می‌دارد و اندازه آنها چگونه بر سرنوشت نهایی‌شان تأثیر می‌گذارد.

چاندراسکار با کنار هم قرار دادن همه این قطعات، تصویری از  تولد تا مرگ تماشایی ستارگان را پیدا کرد.

میراث کشف

تلاش چاندراسکار برای بسیاری از دانشمندان بعد از او راهگشا بود. او به ما کمک کرد تا بفهمیم ستاره‌ها چگونه زندگی می‌کنند و بعد از بین می‌روند. اکتشافات او به قدری مهم بودند که او در سال ۱۳۶۲ شمسی جایزه نوبل فیزیک گرفت. این جایزه پرافتخارترین جایزه‌ در دنیاست که یک دانشمند در رشته او می‌تواند برنده شود. او یک پیشگام واقعی در مطالعه ستارگان بود و میراث او همچنان الهام بخش ستاره‌شناسان است.

دنیای واقعی

در پاییز سال ۱۴۰۰، خانم دکتر الهام صارمی به همراه تیم‌شان در پژوهشگاه دان‌های بینادی، یکی از منجمان ایرانی با استفاده از تلسکوپ ۲/۵ متری اسحاق نیوتون در لاپالما،و با مطالعه تاریخچه ستاره‌زایی توانست روشی جدید را برای مطالعه تحول‌ کهکشان‌های اطراف راه شیری را بکار گیرد. روش‌ مطالعاتی ایشان برای بررسی چندین کهکشان دیگر نیز بکار گرفته شده است. به همراه آلبدو یک نمونه از پژوهش منجمان در دنیای واقعی را بخوانید و سپس به پرسش‌ها پاسخ دهید.

تاریخچه شکل‌گیری ستارگان

  • تولد ستاره‌ها ابزار مطالعه گذشته کهکشان‌ها هستند

تصور کنید وارد یک شهر خالی از سکنه می‌شوید و می‌خواهید تنها با دیدن ساختمان‌های آن شهر تاریخچه‌‌اش را بفهمید. شاید برخی از این ساختمان ها سال‌ها قبل ساخته شده باشند درحالیکه برخی دیگر ممکن است نسبتاً جدید باشند.

درست به همین روش، این تیم تحقیقاتی در تلاش بودند تا با مطالعه ستارگان درون کهکشان‌ها، تاریخچه‌ی آن‌ها را رمزگشایی کنند. در واقع تاریخچه شکل گیری ستارگان یکی از قوی ترین ردیاب‌های شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌های کوتوله است.

در نتیجه این تیم تحقیقاتی یک رصد منسجم انجام داد و کامل‌ترین گروه از کهکشان‌های نزدیک راه شیری را با استفاده از تلسکوپ ۲/۵ متری اسحاق نیوتن در ده دوره رصد بررسی کرد. تا کنون نتایج مطاله روی شش کهکشان کوتوله توسط تیم منتشر شده است و البته اعضای جدید کار را روی کهکشان‌های بیشتر ادامه می‌دهند.

روش‌های گوناگونی برای تعیین تاریخچه ستاره‌زایی وجود دارد که یکی از آن‌ها مطالعه‌ی متغیرهای دارای دوره تناوب بلند است و بوسیله‌ی آن‌ها می‌توان بطور پیوسته شدت و مدت زمان فعالیت تشکیل ستاره‌ای را بررسی کرد.

  • ستاره‌های متغیر را پیداکردیم، بعد چه؟

اکنون وقت استفاده از نتایج کار منجمان دیگر است. گروه‌های دیگر قبلاً تعداد زیادی ستاره گوناگون را مطالعه کرده بودند و نشان داده‌اند که دما، درخشندگی و شعاع آن ها در طول عمرشان با نظم خاصی تغییر می‌کند. ستاره‌هایی که این تیم انتخاب کردند از بسیاری جهات منحصر به فرد بودند، زیرا در مراحل پایانی تکامل خود بودند و بنابراین درخشندگی آنها با جرم تولدشان ارتباط مستقیمی داشت.

  • یک نمونه تاریخچه ستاره‌زایی در کهکشان کوتوله چگونه بود؟
تاریخچه‌ ستاره زایی در کهکشان کوتوله آندومدا ۱

در نتیجه مطالعات تیم بر روی  تاریخچه‌ی ستاره‌زایی در کهکشان آندرومدا ۱، مشخص شد که این کهکشان چندین دوره ستاره‌زایی را تجربه کرده است که از میلیاردها سال پیش، احتمالاً کمی بعد از تشکیل کهکشان، آغاز شده‌اند و اوج آن در حدود ۶ تا ۷ میلیارد سال پیش بوده است. در این دوره اولیه، ستارگان بسیار بزرگی شکل گرفتند و به صورت ابرنواختر منفجر شدند و محیط بین ستاره ای را با عناصر سنگین پُر کردند.

سپس با گذشت زمان، سرعت تشکیل ستاره در به دلیل کم شدن مخازن گاز مورد نیاز برای تولد ستاره‌ای و همچنین عوامل دیگری کاهش یافت. با این حال، شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد تا زمان‌های نسبتاً اخیر، شکل‌گیری برخی ستاره‌ها، البته با سرعت بسیار کمتری، ادامه داشته است.