آشنایی با ستارگان متغیر - نمایش گذار از ناآرامی _ روزنامه اعتماد
(صفحه علم روزنامه اعتماد)
آشنایی با ستارگان متغیر
نمایش گذار از ناآرامی
امین حمزه ئیان / www.Nutshell.ir
اکثر ما چشمک زدن ستاره ها را دیده ایم. خصوصاً اگر ستاره یی نزدیک به افق قرار گرفته و جو بالای سرمان دارای ناآرامی زیادی باشد این چشمک زدن ها با تفاوتی فاحش و لحظه یی در نور و رنگ شان، خود را به ما نشان می دهند. تغییر نور ستارگان و آنچه ما به طور معمول می شناسیم ناشی از جو زمین است. شکسته شدن و پراش نور ستاره ها، زمانی که از فضای تهی وارد جو متراکم زمین می شوند از خصوصیات جدایی ناپذیر چنین جوی نه تنها در زمین بلکه در هر سیاره دیگری است. درست مانند زمانی که سنگی را در کف استخر یا مکانی پر از آب می بینیم. در این هنگام جدای از آنکه مکان سنگ برای ناظر خارجی به درستی مشخص نیست نور بازتابیده شده از سطح سنگ در مسیری که باید تا چشم ما بپیماید دچار دگرگونی می شود. پس می توان به درستی حدس زد که چشمک زدن ستاره ها در شب، ناشی از تغییر واقعی نور ستاره ها نیست بلکه تنها به سبب ساختار فیزیکی جو زمین است. اما آیا ستاره هایی در کهکشان وجود دارند که واقعاً نورشان تغییر کند؟
هر چند منظومه های مزدوج گرفتی نشانی از افت و خیزهای نوری را در منحنی نوری خود نمایش می دهند، اما تغییر نور آنها تنها به دلیل گرفت های جزیی یا کاملی است که بین دو ستاره این منظومه دوتایی رخ می دهد. اما می توان به طور شگفت انگیزی ستارگان تکی را یافت که واقعاً برونداد نوری متغیری دارند. به طور کلی به این گونه ستاره ها، ستارگان متغیر می گویند.
منابع تاریخی نشان می دهند «ابرخس» در قرن اول پیش از میلاد تعدادی از ستارگان متغیر را بدون هیچ ابزار دقیق رصدی شناسایی کرده بود. روند کشف ستارگان متغیر تا به امروز ادامه دارد و اکنون ما هزاران ستاره متغیر را شناسایی کرده ایم.
با پیشرفت علم و یافتن روش های نوین در شناخت پدیده ها، اخترشناسان دریافتند تغییر برونداد نوری ستارگان متغیر در حقیقت ناشی از تغییر ابعاد و در نتیجه تغییر دما و نور این دسته از ستاره ها است. دوره زمانی تغییرات نوری ستارگان متغیر ممکن است از حدود یک روز تا چندین سال متغیر باشد و این تغییرات در هر ستاره ممکن است به صورت منظم و متناوب، نامنظم یا نیمه منظم با تغییراتی کوتاه یا بلندمدت اتفاق بیفتد.
ستاره معروف قطبی که در نیمکره شمالی و در امتداد محور جنوب به شمال زمین قرار دارد نمونه یی از یک ستاره متغیر است. هرچند تغییرات نوری ستاره قطبی طوری است که برای مشاهده تغییرات نوری آن باید از ابزارهای مختلف رصدی استفاده کرد، اما در حقیقت این ستاره در یک دوره کوتاه مدت چهارروزه به صورت متناوب در حال افزایش و کاهش برونداد نوری خود است. تغییرات برونداد نوری ستارگان متغیر عموماً به دلیل ناپایداری آنها به منظور خروج از حالت هیدرواستاتیکی یا رسیدن از وضعیت ناآرام به حالتی آرام است. هرچند همان طور که گفتیم تغییرات نوری یک ستاره ممکن است به واسطه گرفت هایی کامل یا جزیی در یک منظومه ستاره یی مزدوج یا ریزش ناگهان ماده بر سطح آنها هم صورت بگیرد. اما آنچه در بین بیشتر ستاره های متغیر یافت می شود، ستارگانی هستند که از رشته اصلی و تعادل اولیه حاکم خارج شده اند.
ستارگان بیشترین عمر خود را در رشته اصلی می گذرانند یعنی در دورانی که در حال گداخت هسته یی اولیه و هیدروژنی خود و تبدیل آن به هلیم هستند. برای مثال خورشید در منظومه شمسی نمونه یی است از یک ستاره آرام که در رشته اصلی و حالت پایدار قرار دارد. اما زمانی که سوخت هیدروژنی ستاره یی به پایان می رسد، ستاره ناپایدار شده و تا زمانی که پایداری دوباره خود را با تبدیل سوخت هلیم به کربن و اکسیژن به دست آورد، شروع به تپیدن می کند. در این هنگام هسته ستاره به واسطه نبود سوخت اولیه خود فشرده تر شده و با تراکم خود، فشار بیشتری بر ذرات سازنده هسته برای همجوشی سنگین تر ذرات وارد می کند. به این ترتیب هسته داغ تر شده و با گرما و فشار خود موجب بزرگ شدن سطح بیرونی ستاره می شود و با این انبساط، سطح ستاره بزرگ تر و سردتر می شود و بعد از مدتی به واسطه نیروی گرانش موجود، دوباره منقبض و کوچک می شود. چنین روندی تا زمانی که مجدداً ستاره به حالت نسبتاً پایداری برسد هزاران سال زمان می برد و ما از روی زمین ستارگانی را که در حال گذار از رشته اصلی به مرحله بعد هستند، به صورت تپنده و با تغییر نورانیت در دوره هایی خاص می بینیم و به آنها ستارگان متغیر می گوییم.
این ذهنیت که زمانی که قطر ستارگان متغیر در بیشترین حد خود قرار دارد، نور بیشتری را منتشر می کنند، اشتباه است. در واقع وضعیت بالعکس است یعنی زمانی که قطر ستارگان متغیر کمتر شده و ابعاد آن کوچک تر می شود، هرچند مساحت سطحی آن نیز کمتر شده است اما به دلیل آنکه فشار و گرمای بیشتری درون ستاره ناپایدار پدید آمده است، نور بیشتری را هم از خود منتشر می کند. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت زمانی که ستاره در حالت انبساط و بزرگ شدگی خود قرار دارد، همان طور که قطر آن افزایش می یابد به دلیل فشار کمتر در سطح و افزایش مساحت بیرونی، ستاره کم فروغ تر می شود.
در منظومه شمسی اگر مشتری جرمی بیشتر از جرم کنونی داشت، آنگاه همجوشی هسته یی همانند آنچه هر لحظه در خورشید رخ می دهد درون مشتری به راه می افتاد و این سیاره غول پیکر را تبدیل به ستاره یی کوچک می کرد و ما از روی زمین به طور شگفت انگیزی شاهد دو ستاره فروزان در آسمان بودیم. خلاف تصور عموم بیش از نیمی از ستاره های کهکشان به صورت تک نیستند. در واقع بیشتر ستاره ها به صورت منظومه هایی از دو، سه یا چند ستاره تشکیل شده اند. ستاره های این منظومه ها در تقابل گرانشی نسبت به یکدیگر هستند. گرانش متقابل بین ستاره های منظومه های چندستاره یی به صورتی است که به دور یکدیگر می گردند و حتی ممکن است مواد موجود در سطح یکی از ستاره ها روی ستاره همدم خود فرو بریزد. در اخترشناسی به منظومه هایی که از دو ستاره تشکیل شده باشند، منظومه های ستاره یی مزدوج (دوتایی) می گویند.
