همه چيز درباره نجوم

[امیررضا*]

ماه وزمين

ماه زمين رادرسفرش درفضاهمراهي ميكند’و در هر3/27روز مداري تقريبأ دايره اي را به دور سياره زمين طي ميكند. مواضع نسبي خورشيد’ زمين وماه به طور پيوسته درنتيجه حركت ماه به دورزمين وزمين به دورخورشيدتغيير ميكنند’وپديده بسيارزيبايي راكه اهميت عملي دارد ايجاد ميكنند.ولي به خاطر اين كه اندازه شعاع وجرم ماه درمقايسه با سياره زمين استثنايي است ’تأثيرشديدي بررويكارهاي عملي مردم اعمال ميكند.

درمنظومه شمسي هيچ قمري به اندازه ماه به سياره مادرنزديك نمي گردد.اندازه بزرگ ماه سبب ميشودكه گهگاه سايه بزرگي برروي قسمتهاي از زمين بيندازد وهنگاميكه دراثرتغييرمكانهاي ماه وزمين’اين دوجسم وخورشيد بريك خط مستقيم قرارگيرند’پديده اي توليدميشود كه به آن خورشيدگرفتگي مي گويند.

سنگيني ماه كشش گرانشي قوي رابوجود مي آوردكه در نتيجه آن مساحت هاي بزرگي از خشكي حاصل مي گرددواقيانوس هادرامتدادخط زمين –ماه ازچندسانتيمترتاچند متربه سمت خارج بالا مي آيندواين پديده اي است كه به آن جزرومد گفته ميشود.

اهله ماه نوري كه ازماه مشاهده مي كنيم’نورمنعكسه خورشيد ميباشد نصف سطح ماه هميشه روبه خورشيد است ولي صورت ماه داراي شكل متغييري است- زيرا همچنان كه ماه به دورزمين مي گرددقسمتهاي متغييري ازطرف آفتابگيرماه رامشاهده ميكنيم.

هنگامي كه ماه بين زمين وخورشيد قرار گيرد ’غير قابل رؤيت ميشود ’زيرا اولا طرف صورت زمين در سايه است ودرثاني موضع ماه در آسمان به خورشيد نزديك ميشود ودر نتيجه ماه در تابش خورشيد گم مي گردد .موقعي كه ماه از خط زمين –خورشيد كمي دور ميشود ’قادريم هلال نازك لبه روشن ماه را ببينيم .هنگامي كه ماه در طرف مقابل زمين نسبت به خورشيد واقع ميشود’صورت آن كاملا روشن شده وآسمان را در بر ميگيرد شكلهاي متوالي كه از ماه ايجاد شده است ’به عنوان اهله آن شناخته ميشود .

اهله ماه

از ماه نو تا هلال ’ربع اول ’محدب ’ماه كامل وسپس براي بقيه نصف دور در مرتبه عكس از محدب ’ربع سوم وهلال تا ماه نو دور ميزند. در اهله تربيع ’دقيقا نصف صورت ماه قابل رؤيت ودرخشان است.به اين دليل ماه در اهله تربيع اش اغلب به عنوان نصف كامل يابه عنوان يك ماه نيمه معروف است.

همچنان كه ماه در نخستين نصفه دورش از ماه نوتا ماه كامل پيش ميرود’ماه افزاينده’ودر نيمه دوم دورش ’ماه كاهنده نام گرفته است .اين دوره 5/29 روز طول ميكشد .

فضا نوردان كه از ماه زمين را مينگرند ’زمين هم به ترتيب همان اهله هايي را داراميباشد كه ما از روي زمين در مورد ماه مشاهده ميكنم . مع ذالك’هر اهله زمين درست نقطه مقابل اهله ماه خواهد بود.اگر ماه در اهله ربع سوم باشد ’فضانوردان زمين را در ربع اول خواهند ديد.

طلوع وغروب ماه.

ميتوان زمانهاي طلوع وغروب ماه را بدست آورد.اين زمانها به اهله ماه بستگي دارند . فرض كنيد ماه در ربع اولش قرار دارد وناظر بر روي زمين در نقطه اي ايستاده كه خورشيد مستقيما در بالاي قطب شمال رؤيت شده است ’لذا زمين درجهت عكس حركت عقربه هاي ساعت مي چرخند.همچنانكه زمين ميچرخد ’ناظر طلوع ماه را در بالاي افق شرقيش مشاهده ميكند . ماه به صورت نيمه كامل كه نيمه روشن آن به سمت بالا است ظاهر ميشودواينهمان است كه ناظر ماهرا مستقيمادربالاي سرش در ساعت 6 بعد از ظهر ميبيند. حدود نيمه شب ’ماه در افق غربي ناظر كه نيمه روشن آن به سمت پايين است ’غروب ميكند.زمان واقعي غروب ماه’با توجه به اين حقيقت كه خود ماه در جهت خلاف عقربه هاي ساعت به دور زمين حركت ميكند تاخير دارد ودر نتيجه ماه در خلال شب نسبت به ستارگان به سمت شرق عقب مي افتد.

گرفتگيهاي خورشيدي

موقعي كه ماه ازبين خورشيدعبورميكند’دربعضي ازنواحي زمين جلوي تمام ياقسمتي ازپرتوهاي خورشيدرامي گيرد.اين واقعه’گرفتگي خورشيدنام گرفته است ودرصورتيكه تمام رتوهاي خورشيدازديدناظرمحوشده باشند’پديده اي پرحرمت ترازتمام پديده هاينجومي اتفاق مي افتد.

همچنانكه ماه ازروي قرص خورشيد مي لغزد’يك تاريكي غيرطبيعي برروي زمين ايجادميكند’ودرطي آن پرندگان وراجي خودراقطع ميكنند.به مدت چنديندقيقه’ماه تمام خورشيدراسياه ميكند’دماي هواكم ميشودوتاج خورشيدي-جوخارجي خورشيد-به صورت يك مرواريدظاهرميشود’وهاله ضعيفي به دورقرص سايه سياه ماهايجادمي گردد.

دراين زمان ستارگان وسيارات درآسمان روشنتررؤيت ميشوند.همانطوركه ماهمسيرش راادامه مي دهد’درخلال ساعت بعدي مجدداصورت خورشيدآشكارميشود’يعني ازيك هلال نازك به درخشندگي كامل رشد ميكند.

گرفتگيهابه صورت منادي حوادث مهم’موردتوجه قدمابود.مجامع زيادي ازقدمايادداشتهاي دقيقي ازگرفتگيهاراثبت ميكردند’ولي دربين آنهاستاره شناسان بابلي مستثني بودند’زيراكه آنهاوقتشان رابه جمع آوري اين حوادث اختصاص داده بودند.بامراجعه به ثبت گرفتگيهادركتيبه هاي ميخي لوحه هاي بابليها’فهميده ميشودكه تاريخ ثبت به دومين دوره هزارساله قبل ازميلادبرميگردد.

يك مثال مربوط به گرفتگي’لوحه اي است كه حوادث غيرمعمولي به روي آن ثبت شده است.نظيرظهوريك زن خاردار’يك گوسفندچهارشاخ ويك لاشه درحال صحبت.لوحه اي رادراين سري نشان مي دهد.حادثه اي كه درلوحه توضيح داده ميشود’ميتواندبه صورت كاملا مساوي از يك رعدوبرق يايك گرفتگي تعبيرشود’امابقيه لوحه به حوادث واقعي واستثنايي مربوط ميگردد.

ستاره شناسان با دقت بسيارزيادي تاريخ وقوع گرفتگيها رادرطول هزاران سال درگذشته ونيزدرآينده مي توانند حساب كنند.آنهامدارهاي زمين وماه رابادقت كافي مي شناختندوقادربودندزمانهايي كه ازيك نقطه بخصوصي برروي زمين ’خورشيدوماه دريك امتدادقرارميگيرندراتعيين كنند.

گرفتگيهاي كلي

مسيرماه به دورزمين بيضي ميباشد كه هرماه يكبار دربيشترين فاصله404800كيلومترودركمترين فاصله353600كيلومترقرارميگيرد.اگرگرفتگي موقعي رخ دهدكه ماه نزديك زمين باشد’قطرظاهري آن به اندازه كافي بزرگ شده ودرنتيجه تمام پرتوهاي خورشيدگرفته ميشود’چنين گرفتگي اي’گرفتگي كلي نام دارد.

چگونگي اين تركيب’به طورمتوسط درهردوياسه سال درهرنقطه اي اززمين يكبارصورت مي پذيرد.دريك قسمت مشخصي اززمين فقط يكباردرهر360سال گرفتگي كلي راميتوان ديد.

دوره تناوب كلي يك گرفتگي خورشيدمعمولادوياسه دقيقه است ونمي تواندبيش از7دقيقه ادامه پيداكند.يك خورشيد گرفتگي كلي درايالات متحده در7مارس1970م.رخ دادكه اين گرفتگي درعرض كماني از خليج مكزيكوتابالاي ساحل شرقي مرئي بود.

دوره گرفتگي كلي درامتدادخط مركزي مسير ’سه دقيقه بود.يك گرفتگي خورشيدمرئي ديگردرايالات متحده درسال 1979م.رخ داده است.

گرفتگي حلقوي

اگر هنگامي كه ماه در بيشترين فاصله اش از زمين قرار دارد يك گرفتگي خورشيدي رخ دهد ’قطر ظاهري ماه كوچكتر ازقطر خورشيد خواهد بود و حاشيه قرص خارجي خورشيد در سرتاسر گرفتگي حتي براي محلي از زمين كه دقيقا در خط بين مراكز ماه وخورشيد قرار دارد مرئي باقي مي ماند . ازچنين محلي كه ماه از وسط زمينو خورشيد عبور ميكند ماه بصورت قرص سياهي كه توسط حلقه روشن لايه هاي خارجي خورشيد احاطه شده است ظاهر ميگردد .اين نوع گرفتگي ’گرفتگي حلقوي ناميده ميشود .

گرفتگي جزئي هنگامي رخ ميدهد كه ماه به خط خورشيد – زمين نزديك باشد ولي نه به آن اندازه نزديك كه بتوان جلو تمام پرتوهاي خورشيد را از هر ناحيه اي از زمين بگيرد .در آن نواحي از زمين كه در داخل مسير گرفتگي جزئي قرار دارد قرص ماه در داخل خورشيد در گير خواهد شد ولي هرگز به طور كامل پوشانده نخواهد شد. گرفتگي هاي جزئي به تعداد بيشتري از گرفتگي هاي حلقوي و كلي رخ ميدهد.

گرفتگي هاي قمر

گرفتگي هاي قمري ’هنگامي كه زمين ماه وخورشيد در يك خط مستقيم قرار دارد وماه در پشت زمين قرار ميگيرد ’يعني در در صورت ماه كامل رخ ميدهد . در هر مكاني بر روي زمين كه در ان ماه رويت ميشود ’ گرفتگهاي قمري مرئي هستند ’در صورتي كه گرفتگي خورشيد فقط در نوار باريكي از سطح زمين كه كمتر از 160 كيلومتر است رويت ميشود .

در خلال يك گرفتگي كلي قمري ماخ هيچ نوري را به استسناء آن نورهايي كه از اطراف لبه هاي زمين توسط شكست در جو صورت ميگيرد’دريافت نميكند واين نورها به صورت عدسي عمل كرده ونور خورشيد را به سمت ماه كانوني ميكند

.مولفه نور آبي شكسته شده ودر اثر پراش در سطح زمين شدت آن كم ميگردد و لذا ماه به وسيله نور خورشيد كه در آن طول موجنور آبي وجود ندارد ’روشن گرديده وآن را به رنگ مسي-قرمز تيره ظاهر مي سازد .

همچنان كه گرفتگي قمري ادامه پيدا ميكند سايه زمين عرض صورت ماخه را با تندي حدود 3200كيلومتر بر ساعت جاروب ميكند.يوناني ها در 2400سال پيش به اين حقيقت كه سايه زمين بر روي ماه دايره شكل است پي برده وسپس فهميدند زمين كروي است .

فصول گرفتگي

اهله هاي ماه به طور متوسط در هر شش ماه در خلال فصول گرفتگي نيمه ساليانه رخ ميدهد. در بيشتر ايام سال ماه در ماه نوودرماه كامل در خارج صفحه مدار زمين قرار دارد وگرفتگي نميتواند به وقوع بپيوندددر هر ماه دو بار ماه از ميان صفحه مدار زمين عبور ميكند نقاطي را كه ماه از ميان اين صفحه عبور ميكند به A,Bنشان ميدهند كه گره هاي مدار نام دارد و خط A,Bرا خط گره ها مينامندهمچنان كه زمين ماه به دور خورشيد گردش ميكنند صفحه مدار ماه در فضا ثابت است

جذر مد

همان طور كهع مته مدارش را دور ميزند نيروي گرانشي بر روي تمام قسمت هاي زمين خواهد داشت و اين نيرو به اندازه كمي احساس ميشود و أنها در فواصل مختلفي از ماه قرار دارد چون اين نيرو با افزايش فاصله كاهش مي يابد كشش ماه بر روي طرف نزديك زمين بزرگتر است نتيجه أن برامده شدن طرفي از زمين است كه در مقابل ماه قرار دارد و أن را جذرومد قمري ناميده ميشود.

ارتفاع جذرومد در اقيانوس باز يا دريا تقريبا 6/0متر ميباشد در خليج فاندي ,در مرز بين ماين و كانادا ارتفاع جذرومد به 15متر ميرسد .هنگامي كه قارهاي جلوي ماه قرار ميگيرد صخره جامد أن در مقابل گراني ماه مقاومت ميكند.تاثير كشش ماه بر روي قاره ها كه جذرومد خشكي ناميده ميشود معمولا بيش از 20سانتيمتر ارتفاع ندارد .همچنين بر أمدگي مدي در طرف مقابل زمين كه دور از ماه است برابر با ارتفاع مد در طرف ديگر زمين ميباشد.ماه قويا طرفي از زمين را كه در مقابل أن قرار دارد مي كشد اما درون زمين را با قدرت كمي ميكشد ,و كمترين كشش مربوط به قسمت دور از ماه ميباشد.

جذرومد خورشيدي

خورشيد مانند ماه مدي را بر روي زمين ايجاد ميكند. اگرچه خورشيدبسيار وزين تر از ماه است اما بسيار دور تر از أن نيز مي باشد در نتيجه قدرت نيروي مد خورشيد كمتر ازنصف قدرت ماه است در هر ماه دو بار خورشيد و ماه براي توليد جذرو مد هاي بزرگ استسنايي تشريك مساعي ميكند اين اتفاق در ماه نو روخ مي دهد ماه خورشيد در يك طرف زمين و در ماه بدر يعني وقتي كه خورشيد ماه در دوطرف مقابل زمين قرار دارند صورت ميگيرند كه اين حادثه جذرومد بهاري است .

چون نيروي جذرومدي خورشيد به اندازه ماه قوي نيست لذا هنوز جذرومد قمري رخ ميدهد لكن كمتر از أن وقتي خواهد بود كه خورشيد مقداري أب را به خارج نميكشيدجذر مدهاي حاصل كمترين جذرومدها ناميده شده.

اثر جذرومدها بر روي چرخش زمين.

همچنان زمين در خلال شبانه روز به دور محورش ميچرخد جزر ومد به سمت ماه جهت داده ميشود بنابراين زمين در زير جذرومد مچرخد يا از نقطه نظر شخصي كه بر روي سطح زمين قرار دارد جذر ومد از ميان سطح زمين به سمت عقب حركت مكند.

حركت روزانه جذرومدها در عرض اقيانوس ها و درياها درست نظير حركت أنها از ميان يك جسم جامد بر روي خشكي سبب ايجاد مقدار زيادي اصطكاك ميشود اگر اين انرژي مي توانست براي مقاسد مفيدي مجددا به كار رود براي تهيه قدرت الكتريكي مورد نياز چندين برابر كل جهان كافي بود .

جذر ومدها به عنوان ترمزي بر روي چرخش زمين مي كند و چرخش أن را به ميزان ثابتي كند ميكند جذرومدها سبب افزايش طول روز ميشود چون زمين خيلي بزرگ است اثر جذرومدها بر روي طول روز كوچك مي باشد اين اثر نا چيز به دوران هاي مربوط به زمين شناسي يعني 300000000 سال پيش در عصر ديوانيان بر ميگردد كه روز فقط 22ساعت طول داشت .

أسمان متغير شب

در يك شب صاف پاييزي در بيشتر مكانهاي ايالات متحده روشنترين ستارگان أسمان داراي ظاهري ميباشد كه 3ستاره دجاجه ,نسر واقع ونسر مثلث بر جسته اي را در بالاي سر تشكيل ميدهند ودو نمونه از ستارگان نزديك به افق به شكلهاي مشخص به نام صور فلكي بزغاله وقوس گروه بندي شده اند .

اما در يك شب بهاري در همان مكان اكثر اين ستارگان رفته اند ومكانهاي أنها توسط گروه متفاوتي مانند شعراي يماني وصور فلكي كلب اصغر ,دو پيكر ,اسد ,جبار وكلب اكبر پر شده است.

در زمستان صورت فلكي كلب اكبر ظاهر ودر تابستان نا پديد مي شود وساير صور فلكي اسد به جاي أن ظاهر مي گردد .در هر شب انسان فضاراكمي در جهت مخالف شب قبل مشاهده ميكند تغيير جهت فقط يك درجه زاويه اي در هر 24 ساعت است واثرش بر رويموضع ستاره أنقدر ناچيز است كه با چشم غير مسلح از يك شب تا شب بعد مشاهده نميشود .

پس از شش ماه زمين به طرف ديگر مدارش منتقل ميشود وناظر أسمان شب قسمت مختلفي از جهان را نظاره مكند .در هر شب يك ستاره دقيقه زود تر طلوع مي كند كه اين در نتيجه اختلاف بين روزهاي نجومي و خورشيدي ميباشد مجموع 4 دقيقه ها در 6ماه به 12 ساعت ميرسد ,يعني ستاره در أسمان شب شش ماه در أسمان روز مرئي وشش ماه بعد درأسمان شب ظاهر خواهد شد.

محتويات كهكشان

ظاهر كهكشان

همانطور كه سيارات به دور خورشيد ميگردند ستارگان نيز مركز كهمشان را دور مزند.خورشيد نيز در250000000سال يك دور مي زند كهكشان بر اثر چرخش به صورت قرص مسطحي در أمده كه ضخامتش تقريبأ يك بيستم قطراش ميباشد.

توده كروي كوچكي از ستارگان موسوم به هسته كهكشان در مركز كهكشان به شكل يك برأمدگي قرار دارد كهكشان هاي مذكور طوري در فضا قرار گرفته ما أنها را از زواياي مختلف مي بينيم اگر شما بتوانيد به خارج از كهكشان باستيد كهكشان را به طور نيم روخ نگاه كنيد خيلي شبيه NGC4565به نظر خواهد أمد هنگامي كه از صفحه قرص كهكشاني به فضا نگاه مي كنيم تعداد زيادي از ستارگان را مي بينيم كه به صورت يك نوار ممتد وتابنده در عرض أسمان خود نمايي مي كند مسيرهاي تاريك و نا منظمي كه از ميان مركز راه شيري مي گذرد به علت ابرهاي زيادي از گازوغبار به وجود أمدهاند كه در مركز صفحه كهكشان متمركز شده و نور بسياري از ستارگان را سد مي كنند

تهي بودن كهكشان

براي فهم تهي بودن كهكشان از تشابه أن با دركي كه از اندازه منظومه شمسي داشتيم استفاده مي كنيم فرض كنيد قطر خورشيد از 6/1ميليون كيلو متر به اندازه يك پرتقال كاهش يافته باشد .

در اين مقياس كهكشان خوشهاي از صد بيليون پرتقال است كه هر كدام به فاصله متوسطي بيشتر از 1600كيلو متر نسبت به همسايگانش قرار گرفته است در فضاي بين أنها توزيع رقيقي از اتم ها و چندتايي ملكول و ذرات گاز و غبار وجود دارد كه اين تهي بودن فضا در كهكشان مي باشد .

فواصل بين ستارگان,سال نوري

هر يك از ستارگان داخلي كهكشان به فاصله متوسط 48تريليون كيلو متر از ديگري قرار گرفته است براي دوري از تكرار چنين شماره هاي بزرگ از واحد سال نوري استفاده مي شود يعني مصافت طي شده توسط يك پرتوي نور در مدت يك سال كه با سرعت 300000كيلو متر بر ثانيه سير ميكند با استفاده از اين واحد فاصله خورشيد تا ألفا قنطورس 3/4سال نوري فاصله متوسط كهكشان 5سال نوري وقطر كهكشان 100000سال نوري ميباشد.

نسل ستارگان

فرض كنيد هر نقطه اي بر روي نمودار نمايش دهنده يك ستاره در اسمان است در اين نمودار دماي سطحي در امتداد محور افقي و تا بندگي مطلق در امتداد محور عمودي قرار دارد .اين منحني با يك منحني بايك منحني قد در مقابل وزن براي نسلي از مردم قابل مقايسه خواهد بود .از اين چه انتظاري خواهيم داشت؟ ايا نقاط نشان دهنده نسل كل ستار گان هستند كه در سراسر منحني پراكنده شده اند؟يا اينكه همانند خصوصيات قد ووزن نسلي از مردان وزنان نزديك يك خط قرار خواهند داشت ؟

براي پيدا كردن پاسخ اين سوال اجازه دهيد تابندگي ودماي سطحي تمام ستارگان همسايه خورشيد را رسم كنيم .فاصله ستاره را بايد دانست تا بتوان تابندگي مطلق را از تابندگي ظاهري أن محاسبه نمود . بايد به خاطر سپرد كه براي اهداف منحني ,تابندگي ظاهري بي ارزش است زيرا أن خاصيت ذاتي ستاره نبوده بلكه تنها به فاصله ان از خورشيد بستگي دارا وتابندگي مطلق است كه خاصيت فيزيكي بنيادي ستاره را نشان مي دهد .

در تهيه اين منحني تابندگي ذاتي ودماي سطحي را براي تمام ستارگاني كه در داخل محدوده 10 سال نوري از خورشيد قرار دارند رسم مي كنيم . در داخل اين حجم از فضا 12 ستاره وجود دارد كه شامل خورشيد نيز بوده وفاصله أنها مشخص شده است.

قبل از پرداختن به تفسير منحني دو ويژگي أنرا بايد مورد توجه قرار داد .

يكي اين كه دما در امتدادمحور پايين از سمت راست به چپ افزايش پيدا ميكند كه بر خلاف انتظار ميباشد .ويژگي ديگر أنكه هم دما وهم تابندگي در مقياس لگريتمي رسم شده , اين نوع منحني كه به نام ترسيم log-log” " ناميده ميشود , به دليل تغيرات وسيع در روشنايي ودماي ستارگان لازم است.

به طور متوسط رابطه اي بين تابندگي ذاتي ودماي سطحي يك ستاره وجود دارد به علاوه ,ميتوان ديد كه ارتباط طوري است كه داغترين ستارگان , روشنترين أنها بوده وسرد ترين ستارگان ,ضعيف ترين انها هستند يعني هر چه جسم تابش كننده داغتر باشد ,انرژي بيشتري را گسيل مي دارد .

خط چين رسم شده روي منحني بيانگر رابطه اي بين روشنائي ودما است . اين خط را ميتوان رشته اصلي خصوصيات اساسي نسل ستارگان ويا حد اقل براي ستارگاني كه نزديك ما در كهكشان واقع شده اند ؤ ناميد .

اكثر ستارگان در ترسيم دقيقا برروي خط قرار ندارند ؤبلكه آنها در دو طرف خط با فاصله نا چيزي قرار مي گيرند . دو دليل براي اين انحرافات وجود دارد .

اول آنكه ستارگان مقداري در تركيباتشان تغيير ميكنند واين تغيير با وجود آنكه چندان بزرگ نيست براي تاثير گذاشتن بر خواص آنها كافي است . تا حدي پراكندگي در نقاط روي منحني بيانگر تفاوت در تركيبات ستارگان است .

دوم اينكه منحني بر اساساندازه گيري هايي بوده كه با دشواري انجام گرفته ودر معرض خطاهاي اتفاقي بوده كه نقاط روي منحني را پراكنده مي سازد .چنان چه امكان اندازه گيريهابا دقت بي نهايت زياد وجود ميداشتنقاط روي منحنياحتمالا در امتداد خط نزديكتر به يكديگر قرار ميگرفتند تا آنچه كه در عمل ديده مي شود .

احتمالا هيچ كس نمي توانست از خط رشته اصلي قد ووزن در نسل انساني به قدري منحرف باشد كه اين ستاره ازرشته اصلي ستارگان در روشنايي ودما انحراف دارد كشف چنين ستارهاي درپايين نمودار به اندازه اي تعجب انگيز است كه مثلا شخصي با 180 سانتيمتر قد وفقط چند كيلو گرم وزن يا 120 سانتيمتر قد و 450 كيلوگرم وزن وجود داشته باشد .

چون 12 ستاره تعداد زيادي نيستند لذا با ترسيم 50 يا 100 ستاره ممكن است چندين رشته اصلي موازي بر روي منحني ظاهر ساخت كه اين بيانگر خا نواده هاي مختلف ستارگان ميباشد آنگاه ستاره دور افتاده قابل توضضيح بوده .

با اين ايده حجم اطراف خورشيد را به كره اي به شعاع 20 سال نوري كه شامل 90 ستاره از جمله خورشيد است افزايش خاهيم داد .

تعداد قابل توجه اي از ستارگان گر چه هنوز كم هستند كاملا دور از رشته اصلي واقعند ستاره بخصوصي كه در پايين نمودار قرار داشت حالا به چندين ستاره ديگر پيوسته كه همگي در زيررشته اصلي واقع گرديده اند .

اكثر ستارگان اطراف ما فوق العاده ضعيف هستند انتظار داريم كه روشنترين ستارگان آسمان همسايگان ما باشد اما اين طور نبوده و تنها يك دو جين از 90 ستاره موجود در فهرست ميتوانند با چشم غير مسلح در شرايط عادي ديده شوند .

هر چند كه ستارگان روشنتر از خورشيد نسبتا كمياب بوده اما فوق العاده جالب اند زيرا آنها جرم وتابندگي غولهاي اسمانند ستارگان غير عادي مسيري را به طرف بالا وبه سمت راست در منطقه اي ادامه مي دهند كه ستارگان انها داراي دماهاي سطحي خيلي كم بوده وبنابراين قرمز رنگ هستند . معمولا يك ستاره با رنگ قرمز در مقايسه با خورشيد خيلي ضعيف است .

كوتوله ها وغولها

ستارگاني كه در ناحيه پايين وطرف چپ و آنهايي كه درناحيه بالا وطرف راست واقع شده اند انقدر قابل توجه اند كه اسامي خاصي را به خود اختصاص داده اند .

ستارگان طرف چپ پايين كوتوله هاي سفيد ناميده مي شوند وبه اين دليل كوتوله لقب گرفته اند چون خيلي كوچك و ضعيف ميباشند وبه خاطر داغ بودن سفيد به نظر ميرسند .ستارگان سمت بالابه غولهاي قرمز معروفند وغول نام گرفته اند چون فوق العاده بزرگ وتابنده اند وقرمز انديك نمونه كوتوله سفيد قطري در حدود 32000 كيلومتر يعني تنها دو برابرقطر كره زمين را دارا ميباشد .

كوتوله هاي سفيد ستارگان چگال و فشرده اي هستند كه يك قاشق چايخري از ماده آن در حدود ده تن وزن دارد .

از طرف ديگر غولهاي قرمز بسيار بزرگ هستند كه به طور نمونه داراي قطر 139 ميليون كيلومتر يا حدود 100 برابر قطر خور شيد ميباشند اما اين ستارگان حجيم در اغلب حالات تقريبا همان جرم خورشيد را دارند .

ستارگان حاصل از پيش ستارگان

مسير تحول يك پيش ستاره منقبض شونده همانطور كه در نمودار هرتسپرونگ –راسل ظاهر ميشود نشان داده شده است اين مسير ستاره اي با جرمي معادل با جرم خورشيد ميباشد عمر پيش ستاره به صورت نقاط متوالي در امتداد نمودار علامت گذاري شده است .

سه سال بعد از شروع شكل گيري اوليه ابر گازي وخاتمه آن كه نمايش دهنده براي 10 ميليون سال عمر پيش ستاره ميباشد ميتوان دريافت كه در ابتدا پيش ستاره به طور سريع وسپس خيلي آهسته به طرف پايين نمودار H-R حركت مي كند .

بعد از 27 ميليون سال كه كره گازي شروع به فر ريختن مي كند به همسايگي رشته اصليمي رسد مسير رسم شده پيش ستاره در نمودار H-R بر اساس مشاهدت مستقيم پيشستارگان پايه گذاري نشده .

همانطور كه در بالا اشاره شد يك پيش ستاره در طول سالهاي اوليه عمرش با سرعت زيادي تابش ميكند .

ستارشناسان نظري با استفاده از ماشين هاي الكترونيكي سريع قادر به محاسبه اندازه روشنايي وتوزيع دماي يك ستاره منقبض شونده مي باشند .اگر چنين كوششي با دست وبا ماشينهاي حساب رو ميزي توسط 3000 رياضيدان صورت ميگرفت 5 سال به طول ميانجاميد وبيش از 10 ميليون دلار هزينه بر ميداشت . اختراع ماشين حسابگر با سرعت زياد يكي از دلايلي است كه سبب پيشرفت فراواني در فهم ما از تولد ستارگان در دهه اخير شده است.

افروزش هيدرو ژن

پيش ستاره از زمان شكل گيري اش ابتدا به سرعت وسپس آهسته تر همانطور كه چگال شده و اتمهاي متحرك با مقاومت افزايش يافته اي به طرف مركز مواجه شده اند فرو ريخته است.

بعد از 10ميليون سال پيش ستاره ازقطراوليه اش كه تريليون كيلومتر است به قطري حدود4/2ميليون كيلومتر فشرده شده است .به طور همزمان دماي مركز پيش ستاره به ده ميليون درجه كلوين افزايش يافته است براي اولين بار در اين دما پروتون ها در مركزپيش ستاره باسرعت زياد درحال حركت وبرخورد ميباشند تا به مانع الكتريكي نفوذ كرده وبه داخل بيايند تابه نيروي هسته اي جازبه برسند.دراين حال پيش ستاره يك ستاره شده است.با رها شدن انرژي هسته اي در مركز’ستاره تااندازه اي گرمتر وبيشتر تابنده ميشود.

همانطور كه اين وقايع صورت مي گيرد ستاره به طرف بالا وبه سمت چپ نمودار H-R حركت مي كند تا اينكه 17ميليون سال بعدازشروع جوش هسته اي و27ميليون سال بعد ازفرو ريختن پيش ستاره به محل استراحتش برروي رشته اصلي مي رسد.

رشته اصلي

همجوشي هسته هاي هيدروژن’هليوم راتوليدميكنند.اين واكنش’طولاني ترين مرحله منفرداز تاريخ يك ستاره رادربرمي گيردكه حدود90%اززندگي اش براي حالتي باجرمي معادل نورخورشيد,ميباشد.خورشيددرنيمه اين مرحله است,حدود6/4بيليون سال قبل به رشته اصلي أمدوبراي4يا5سال ديگرقبل ازاينكه بميرد,درأنجا باقي مي ماند.

خورشيد هيدروژن اش رابه أهستگي مي سوزاند,زيراتحول زندگي روي زمين نيزيك فرايند خيلي أهسته است.بر طبق مدارك سنگواره اي,اشكال ساده حيات نظير باكتري ها زماني در اولين بيليون سال وجود منظومه شمسي در روي زمين ظاهر شدند واشكال پيشرفته حيات تا چند بيليون سال بعد از أن پديدار نشدند .

به فرض أنكه عمر خورشيد 100ميليون سال يا كمتر بوده باشد مشكوك به نظر مي رسد كه مخلوقات با هوش زمين را هرگز اشغال كرده باشند .اگرچه خورشيد حدود 10بيليون سال عمر خواهد كرد ستارگان ديگر با زمانهاي كوتاهي نظير يك ميليون سال عمر مي كنند و هنوز ستارگان ديگري ممكن است براي زمان طولاني نظير يك تريليون سال يا بيشتر نيز عمر كنند .

بزرگترين ستارگان عمركوتاهي دارند أنها سوخت بيشتري براي سوزاندن دارند .اما خيلي سريع تر از ستارگان كوچكتر أن را ميسوزانند .چرا يك ستاره سنگين سوختش را خيلي سريعتر از يك ستاره ستاره سبكتر مي سوزاند ؟

وزن زياد چنين ستاره اي دماي بيشتر ي را در مركز توليد مي كند وسبب مي شود كه پروتونهاخيلي شديد تر از پروتنها در يك ستاره سبكتر برخود كنند .

در اثر شدت اين برخورد ها سد الكتريكي بين پروتونها خيلي ساده تر نفوذ پذير ميشود و ميزان واكنش هسته اي بالا مي رود .

در ستارگان سنگينتر ميزان واكنش با افزايش دما بالا مي رود به نحوي كه با دوبرابر شدن دما ميزان واكنش در سازه 30000 ضرب مي گردد .از طرف ديگر ستاره اي به جرم1/0 خورشيد بايد براي يك تريليون سال عمر كند كه ستاره بارنارد يك نمونه از أن است .اين ستاره بايد بعد از نابودي خورشيد براي مدت طولاني درخشان باشد .

تجربيات دردرون يك ستاره

چگونه ستاره شناسان مي توانند با اطمينان بيان كنندكه خورشيد به مدت 10 بيليون سال هيدروژن را مي سوزاند ؟پاسخ در بر گيرنده يك فرق اساسي بين نجوم و ساير حوزه هاي ديگر تجسسي علمي مي شوداكثر شاخه هاي علم در تجربيات أزمايشگاهي استوار است به نحوي كه دانشمندان رفتار يك شي را تحت شرايط دقيق مطالعه ميكند شي ممكن است يك الكترون,يا يك ويروس باشد.

اجرام تحت مطالعه اغلب كهكشان ها ستارگان يا سيارات مي باشند كه براي أوردن به أزمايشگاه يا بسيار بزرگند يا در حالت طبيعي كشف شدند .

تعريف جديد تحول ستاره اي تقريبأ به همانند اندازه كه به تلسكوب و طيف نما وابسته است به چنين تجربه هايي بر اساس استفاده از ماشين حسابگر نيز بستگي دارد.

يك تجربه اي عددي بر روي يك ستاره با مجموعه اي از قوانين يا فرمول ها نظير قوانين نيوتون شروع ميشود كه طي أن شي مورد مطالعه راتوصيف ميكند وبيان مي دارد كه چگونه شي تحت تاثير نيرو هاي طبيعي قرار ميگيرد . ستاره شناس با اين فرض كه ستاره توزيع كروي از ماده توسط گراني را نگه مي دارد

تجربه عددي مربوط مي سازد .ستاره شناس برنامه كامپيوتري را همراه با عداد نمايش دهنده جرم ستاره مقدار ثابت جهاني گراني ميزان هاي اندازه گيري شده از واكنش گوناگون هسته اي به حافظه ماشين حسابگر وارد مي كند.

ماشين حسابگر تمام حساب لازم را خيلي سريع انجام ميدهد سر انجام توصيف كاملي از ستاره شامل دما چگا لي تركيب داخلي تابندگي ودماي سطحي اش را توليد ميكند .

چون سوختن هيدروژن منبع انرژي ستاره است لذا وقتي كه مقدار هيدروژن تغيير مي كند تمام خواص ستاره نيز تغيير مي كند .اساسأ , شرايط در درون ستاره به علت 1پايين أمدن مداوم مقدار هيدروژن در هر ثانيه تغيير مي كند . به هر حال در طول زندگي ستاره وقتي كه هيدروژن را ميسوزاند ساختارش أنقدر أهسته تغيير مي كند كه توصيف ثانيه به ثانيه أن ضروري نمي باشد دوره سوختن هيدروژن خورشيد 10بيليون سال طول مي كشد .

ستاره شناس به عنوان نتيجه اي از محاسبه اش, تقريبا مي داند چگونه شرايط در ستاره بر أن فاصله زماني 50 ميليون سال خاص تغيير كرده است. به اين طريق او تحول ستاره را در مرحله سوختن هيدروژن از زندگي اش در طول 50 ميليون سال رد يابي مكند.

حفره هاي سياه در فضا

با تشخيص ارتباط بين ستارگان نوتروني, تپ اخترها وابرنواخترها تعدادي از ستاره شناسان احساس كردند كه أخرين صفحات داستان زندگي ستاره گان را نوشته اند .اما, شواهد اخير سوظني ايجاد كرده است كه ستاره نوتروني يا تپ اختر مرحله نهائي فشردگي ماده ستاره اي نيست تحت شرايطي خاص هسته يك ستاره ممكن است به ابعادي كمتر از 16كيلومتر كه حد ستاره نو تروني است منقبض شود اين مقدار به شعاعي معادل 2/3كيلو متر ميرسد.

شكل گيري يك حفره سياه

بر اساس نظريه اينشتين وقتي ابعاد ستاره حدود 6/1ميليون كيلو متر (قطر) باشد ,نيروي گراني در سطح أن براي نگه داشتن پرتوها نور فراري كافي نخواهد بود ,در نتيجه اين پرتوها ستاره را با انرژي كمتري ترك مي كنند.اما اگر ماده ستاره در حجم كوچكي فشرده باشد ,نيروي گراني در سطح أن بسيار بزرگ خواهد بود .اين حالت,مي تواند براي هسته ستاره اي كه نتيجه انفجار ابرنواختر است ,اتفاق بيافتد .

خواص يك حفره سياه

نيروي گراني يك حفره سياه نه تنها مانع از فرار نور مي شود ,بلكه از خروج كليه اجرام فيزيكي از حفره جلوگيري مي كند .

واين پيش بيني ديگري از نظريه اينشتين است كه اظهار مي دارد هيچ شيئي نميتواند سريعتر از نور حركت كند .

هر پرتو نوري يا شي فيزيكي كه از خارج به حفره سياه وارد مي شود

نيز محبوس مي گردد و هرگز نمي تواند مجددأ خارج شود.

داخل حفره سياه كاملا از جهان خارج جدا شده است يعني مي تواند اجرام و تابش را بگيرد ولي نمي تواند چيزي را پس بدهد.