سیاره به جسمی فضایی با جرم بسیار زیاد گفته می‌شود که گرد یک ستاره در گردش باشد و خود نیز ستاره نباشد.

بنا بر تعریف ۲۴ اوت ۲۰۰۶ (میلادی) اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی سیاره در منظومه خورشیدی جرمیست که:

۱- در مداری به دور خورشید در حرکت باشد.

۲- آن قدر جرم داشته باشد که گرانش خودش بر نیروهای پیوستگی جسم صلب آن غلبه کند .یعنی در تعادل هیدرواستاتیک باشد و شکلش نیز تقریباً مدور باشد.

۳- توانسته باشد که مدار خود را از اجرام اضافه بزداید.

جرمی که تنها سازگار با دو شرط اول باشد و یک قمر هم نباشد سیاره کوتوله تعریف شده‌است.

واژه

واژه سیاره در فارسی از عربی (به معنی «راه‌پیما») گرفته شده که ترجمه دقیقی است برای واژه πλανήτης (پلانِتِس) یونانی. در عربی به سیاره «کوکب» می‌گویند.

سیاره‌ها

سیاره از ستاره کوچک‌تر است و از خود نوری نمی‌تاباند. بخاطر بزرگی سیاره‌ها، نیروی گرانش (جاذبه) شکل آنها را بصورت کروی درآورده است. به اجرامی که گرد خود سیاره‌ها می‌گردند سیاره نمیگویند بلکه آن دسته از اجرام، ماهک یا قمر نام دارند.

پیش از دهه ۱۹۹۰ میلادی تنها ۹ سیاره (و همگی در سامانه خورشیدی ما) شناخته شده بودند، ولی امروزه (در سال ۲۰۰۴) تعداد ۱۳۰ سیاره شناسایی شده است. همه سیاره‌های تازه‌یاب در بیرون از منظومه خورشیدی ما قرار دارند، از اینرو گاه به آنها برون‌سیاره نیز گفته می‌شود. سیاره‌ها مقدار کمی انرژی از طریق همجوشی تولید می‌کنند، برخی هم هیچ انرژی‌ای تولید نمیکنند. کره زمین نیز یک سیاره است.

 

اندازه نسبی سیاره‌های سامانه خورشیدی. بخشی از قرص خورشید در بالای تصویر به رنگ سرخ نشان داده شده است.

] سیاره‌های سامانه خورشیدی

هشت سیاره اصلی و برسمیت‌شناخته‌شده منظومه ما به ترتیب فاصله از خورشید بدین شرحند:

·                     تیر

·                     ناهید

·                     زمین

·                     بهرام

·                     مشتری - اقمار مهم مشتری عبارت‌اند از: گانیمید- اروپا-یو- کالیستو- و نزدیکترین قمر به سطح آن آمالته آ است.

·                     کیوان - میماس و تیتان. ولی مهم‌ترین قمر آن تیتان است که حتی از عطارد بزرگ‌تر است.

·                     اورانوس

·                     نپتون - هشت قمر دارد؛ دو قمر به نامهای تریتون و نرئیداز دیگرقمرها بزرگ‌ترند. اما نرئید از سطح سیاره بسیار دور است.

(اورانوس و نپتون چون در چند سدهٔ اخیر کشف شده‌اند تنها نام‌های اروپایی دارند.)

سیاره‌های کوتوله

·                     پلوتون- قمر آن شارون است که بیشتر شبیه یک جفت برای سیاره است تا یک قمر.

·                     سرس

·                     ۲۰۰۳ یو‌بی_۳۱۳ (این اسم موقت است)

 

سیارات تقریبا اجرام کروی ، جامد و بزرگی هستند که به دور خورشید می‌گردند.

مقدمه

ستاره‌ها و سیاره‌های بزرگ از تراکم گازها و غبارهای میان ستاره‌ای ایجاد می‌گردند و علت آن همان نیروی جاذبه موجود بین ذرات منفرد است و چون نیروی جاذبه متوجه به مرکز جسم جذاب است، لذا پدیده‌های تراکمی الزاما کروی هستند. شکل زمین کمی از کرویت انحنا داشته و قرص مشتری در قطبین فشرده است. در کهکشان ستارگان زیادی موجودند که به علت دوران سریع آنها نمی‌توان شکل آنها را دقیقا مشخص کرد.

منشأ سیارات چه بوده؟

در آن هنگام که برای نخستین بار می‌خواستند از راه علایم درباره منشأ جهان فکر کنند، توجه بیشتر مردم به اصل زمین و سایر سیارات منظومه شمسی معطوف بود. و این مایه کمال تعجب است که در زمان حاضر که این همه درباره اصل و منشأ انواع مختلف ستارگان می‌دانیم و با کمال صراحت و جدیت درباره مسائل مربوط به پیدایش کل جهان بحث می‌کنیم، هنوز مسئله تشکیل زمین چنانکه که باید طرح و حل نشده است. فیلسوف بزرگ آلمانی ایمانوئل کانت (Immanuel Kant) نخستین فرضیه قابل قبول علمی را درباره اصل پیدایش منظومه شمسی طرح ریخت و پس از وی ریاضیدان بزرگ فرانسوی بنام پریسمون دو لاپلاس (Pierre Simonde Laplace) آن فرضیه را تکیمل کرد.

بنابر این فرضیه ، ستارگان منظومه شمسی همه از یک حلقه گازی بوجود آمده‌اند که در نتیجه نیروی گریز از مرکز از جرم مرکزی و اصلی این منظومه ، یعنی خورشید ، در ابتدای انقباض آن جدا شده است. نخستین اشکال در این است که با تحلیل ریاضی معلوم شده است که هر حلقه گازی که احتمال تشکیل شدن آن بر گرد خورشید گردنده در حالت انقباض می‌رود، هرگز بصورت سیاره ساده‌ای در نخواهد آمد، بلکه از آن عده زیادتری اجسام کوچکتر شبیه حلقه‌های زحل تولید می‌شود.

دشواری دیگر و مهمتر در برابر فرض لاپلاس - کانت این است که 98 درصد از گشتاور دورانی منظومه شمسی همراه با حرکت سیارات است و فقط 2 درصد آن به دوران خود خورشید مربوط می‌شود و محال است که بتوان گفت چرا چنین در صد بزرگ از گشتاور دورانی در حلقه‌های جدا شده مانده عملا چیزی برای جرم گردنده اولی باقی نمانده است.

عکس پیدا نشد

فرضیه چمبرلین و مولتون (Chamberlin and Muhon)

گشتاور دورانی از خارج به منظومه سیارات داده شده و به این ترتیب تشکیل سیارات را نتیجه تصادم خورشید خودمان با جرم آسمانی دیگری به بزرگی آن تصور کنیم. در آن هنگام که خورشید تنها بوده و خانواده سیاراتی همراه خود نداشته ، با جرم مشابه خود در آسمان تلاقی کرده است. برای تولد سیارات برخورد و تلاقی فیزیکی ضرورت نداشته ، بلکه نیروی متقابل از فاصله دور هم می‌توانسته است بر هر دو ستاره برجستگیهای عظیمی ایجاد کند که به طرف یکدیگر متوجه باشند. هنگامی که این برآمدگیها که عملا مدهای غول پیکری بوده ، از ارتفاع معین حدی تجاوز کرده‌اند، ناچار در امتداد خطی که هر دو ستاره را به یکدیگر متصل می‌کرده ، بریدگی پیدا کرده و از آنها قطرات چند جدا از یکدیگر بوجود آمده است.

حرکت نسبی این دو پدر و مادر سیارات نسبت به هم بایستی به این سیارات گازی ابتدایی دوران شدیدی داده باشد و در آن هنگام که دو ستاره از یکدیگر دور می‌شدند، با هر یک دسته‌ای از سیارات که دورانی سریع داشته اند همراه شده است. امواج مدی سطح آن دو ستاره همچنین سبب آن شده است که خود آنها نیز ناچارا به کندی در همان جهت سیارتشان حرکت دورانی پیدا کنند و این خود نشان می‌دهد که چرا محور دوران خورشید ما این اندازه با محور مدارهای سیارات انطباق نزدیک دارد. با در نظر گرفتن فاصله عظیم موجود میان ستارگان و شعاع نسبی کوچک آنها ، به آسانی می‌توان حساب کرد که در طول مدت چند بیلیون سالی که از تشکیل آنها گذشته ، احتمال چنین برخوردی برای هر یک از ستارگان تنها یک چند بیلیونیوم است.

عکس پیدا نشد

نتیجه گیری

ناچارا چنین نتیجه گیری می‌شود که منظومه‌های سیاره‌ای از نمودهای نادر جهان به شمار می‌رود و خورشید ما خوشبخت است که یکی از چنین منظومه‌ها را همراه خود دارد. ولی با فرض اینکه تشکیل سیارات مربوط به اوایل تکامل جهان و هنگامی باشد که هنوز خود ستاره‌ها ساخته شده بودند، همه این اشکالات از میان برداشته می‌شود.

سیارات منظومه شمسی

بزرگترین آنها به نام مشتری است که جرمی معادل یک هزارم جرم خورشید را دارد، در صورتی که مجموعه جرم اعضای خانواده خورشید فقط کمی بیشتر از یک دهم درصد جرم خود خورشید است. تا بحال سیستم سیاره‌ای نظیر آنچه به خورشید مربوط است کشف نشده است. سیارات ، اجرام سماوی سرد بوده و انعکاس نور خورشید باعث مرئی شدن آنها می‌گردد. بعضی از آنها را با چشم غیر مسلح می‌توان رویت کرد ولی سه سیاره اورانوس ، نپتون و سیاره پلوتو را بدون تلسکوپ نمی‌توان رویت کرد. در مورد تشخیص سیارات از ستارگان در آسمان شب می‌توان گفت که سیارات با نور پایدار می‌درخشند، ولی نور ستارگان هم از لحاظ رنگ و هم از لحاظ روشنایی به شدت تغییر می‌کند. سیارات در آسمان حرکت کرده و محل آنها تغییر می‌کند، ولی ستارگان نسبت به هم دارای مکانهای تقریبا ثابتی هستند.

به علت زیادی جرم خورشید ، تمامی سیارات ، سیارکها ، ستارگان دنباله دار و شهابها با تقریب زیاد ، حول خورشید حرکت می‌کنند و بطور جداگانه به سمت خورشید جذب می‌شوند. مدار هر کدام از آنها به شکل بیضیهایی با اندازه‌های متفاوتند که خورشید در کانون این بیضیها واقع شده است. در مورد کلیه حالت سیارات ، خروج از مرکز آنها کوچک بوده و از 0.1 تجاوز نمی‌کند و به غیر از مدارهای سیاره‌های عطارد و سیاره پلوتو که برای آن دو مقدار خروج از مرکز به ترتیب 5.206 و 5.250 است.

محل استقرار و مدارات سیارات منظومه شمسی

سیارات به ترتیب فاصله از خورشید عبارتند از: عطارد (تیر) ، زهره (ناهید) ، زمین ، مریخ ، مشتری ، زحل ، اورانوس ، نپتون و پلوتو. اخیرا کشف دهمین سیاره منظومه شمسی نیز تأیید شده است. انجمن بین المللی اختر شناسی کشف دهمین سیاره گردنده به دور خورشید که در مرز منظومه شمسی قرار دارد را تأیید کرده است. این شی ابتدا در سال 2003 کشف شده بود، اما سیاره بودن آن اخیرا تأیید شده است. فاصله این شی از خورشید بیش از دو برابر فاصله پلوتون از خورشید است. این بزرگترین جرم آسمانی است که از زمان کشف نپتون در سال 1846 در مدار خورشید کشف می‌شود و در فاصله 97 واحد نجومی (فاصله متوسط زمین - خورشید) از ما کشف شده است. همه سیارات بجز عطارد و زهره دارای یک چند قمر هستند

مقدمه

طبق نظریه ، نسبیت عام ، گرانش انحنا دهنده فضا - زمان است. فضای حول ستاره به نحو بارزی خم می‌شود در لحظه‌ای که هسته ستاره تبدیل به حفره سیاه می‌شود. این جرم خطوط فضا زمان را مانند پیله‌ای به دور خود می‌پیچد. امواج نوری کم تحت زوایای خاصی به سمت سیاهچاله روان می‌شود. در سطح کره‌ای که هم مرکز نقطه یکتایی سیاهچاله است، تجمع می‌کنند. در فاصله معینی از سیاهچاله که بسته به جرم ستاره رمبیده دارد، جاذبه آنچنان زیاد است که نور نمی‌تواند فرار کند، به این فاصله افق حادثه گفته می‌شود.

ساختار سیاهچاله‌ها

با حل استاتیک غیر چرخشی با تقارن کروی برای معادلات میدان انیشتین این نکته مشخص می‌شود که سیاهچاله‌ها که از یک سمت به صورت چاه عمل می‌کنند، در سطح دیگری بصورت چشمه عمل می‌کند. یعنی می‌تواند دو سطح مختلف فضا زمان را از جهانهای گوناگون یا دو نقطه بسیار دور از جهان خودمان را به هم متصل کند. که به این حالت کرم چاله یا پل انیشتین رزن گفته می‌شود.

سیاهچاله‌ها چگونه بوجود می‌آیند؟

هر چه ستاره‌های نوترونی بزرگتر باشد کشش جاذبه‌ای داخلی آن نیز بیشتر خواهد بود. در سال 1939 اوپنهایمر فکر کرد که نوترونها نمی‌توانند در برابر همه چیز مقاومت کنند. به نظر او اگر یک چیز در حال از هم پاشیدن بزرگتر از 2.3 برابر اندازه خورشید بود، آنگاه نه تنها الکترونها بلکه نوترونهای آن نیز در هم می‌شکست.

همچنین باید بدانیم که وقتی نوترونها در هم شکستند، دیگر هیچ چیز مطلقا وجود ندارد که از در هم پاشیدن ستاره جلوگیری کند. اگر شما خود را روی سطح یک توده در حال از هم پاشیدن تصور کنید، آنگاه شما با فرو ریختن آن جسم به مرکز آن نزدیکتر و نزدیکتر خواهید شد. و بنابراین نیروی جاذبه بیشتر و بیشتری را حس خواهید کرد. تا هنگامی که ستاره به مرحله کوتوله سفید برسد، شما بیش از 1.016 تن وزن پیدا خواهید کرد.

وقتی که ستاره به در هم پاشیدن ادامه داد و از مرحله ستاره نوترونی هم گذشت و بطور کامل از هم پاشید، وزن شما از 15000 میلیون تن بیشتر و بیشتر خواهد شد. اگر سیاهچاله به اندازه کافی به ما نزدیک بود، می‌توانستیم نیروی جاذبه بر آن را حس کنیم. اما وقتی یک سیاه چاله در میان ستاره‌ها خیلی دورتر از ما قرار دارد، آیا می‌توانیم وجود آنرا اثبات کنیم؟ برای این منظور اخترشناسان دو راه آشکار شدن حدس می‌زنند.

• اول از روی جرم سحابی برای مثال اگر آنها جرمهای تمام ستارگان موجود در یک خوشه ستاره‌ای مرئی بطور قابل ملاحظه‌ای کمتر از جرم خوشه وجود داشته باشد، مرکز کهکشانها به عنوان مکانهایی تلقی می‌شوند که در آنها سیاهچاله‌ها وجود دارند. زیرا چگالی مواد در آنجا زیاد است.
  
  
• راه دوم نیز این بوده که اگر چه hc سیاهچاله‌ها هیچ تشعشعی خارج نمی‌شود، اما چیزهایی که در سیاهچاله‌ها سقوط می‌کنند. به هنگام سقوط اشعه ایکس از خود منتشر می‌کنند و هر چیز کوچکی که در سیاهچاله‌ها سقوط کند تنها مقدار کمی اشعه ایکس از خود منتشر می‌کند. این مقدار برای کشف آن در فاصله میلیونها میلیون کیلومتری کافی نخواهد بود.
  
  

در سال 1971 یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه بوجود آمدن سیاهچاله‌ها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاهچاله‌ها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره کوچک و یا از آن کمتر باشد و وی آنها را سیاهچاله کوچک نامید.

نتایج تحقیقات هاوکینگ

• سیاهچاله‌ها می‌توانند وزن از دست بدهند.
  
  
• مقداری از انرژی جاذبه‌ای آنها در خارج از محدوده شعاع شوارتز شیلد ستاره به ذرات ماده تبدیل می‌شود.
  
  
• ممکن است این ذرات به فضای بیرون بگریزند از این طریق مقداری از مواد تشکیل دهنده سیاهچاله‌های بزرگ که به اندازه یک ستاره وزن دارند، برای تبخیر همه مواد تشکیل دهنده‌اش میلیونها میلیون سال وقت لازم است. در حالی که در این مدت خیلی بیشتر از این مقدار ماده به آن اضافه می‌شود. بنابراین هیچگاه از طریق تبخیر وزن آن کاسته نمی‌شود.
  
  
• هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر است یک سیاهچاله کوچک واقعی باید بیشتر از مقدار ماده‌ای که به خود جذب می‌کند وزن از دست بدهد. بنابراین سیاهچاله کوچک باید بوسیله تبخیر کوچکتر و کوچکتر شود و بالاخره هنگامی که دیگر خیلی خیلی کوچک شد یک مرتبه تبخیر آن حالت انفجاری به خود گرفته و تشعشعاتی حتی با انرژی بیشتر از اشعه ایکس منتشر کند. اشعه منتشر شده از این طریق اشعه گاما خواهد بود.
  
  
• سیاهچاله‌های کوچکی که 15 میلیون سال پیش هنگام نخستین انفجار بزرگ جهان ایجاد شده‌اند، اکنون ممکن است در حال ناپدید شدن باشند. هاوکینگ اندازه اولیه آنها و نوع اشعه گامایی را که هنگام انفجار تولید می‌کنند، حساب کرد.
  

انواع سیاهچاله

1. شوارتس شیلد: ساده ترین نوع سیاهچاله‌هاست، بار و چرخش ندارد، تنها یک افق رویداد و یک فوتون کره دارد، از آن نمی توان انرژی استخراج کرد. شامل تکینگی ، نقطه‌ای است که در آن ماده تا چگالی نامحدود در هم فرو رفته است.
   
   
2. رایزنر- نورد شتروم: هم بار دارد وهم چرخش ، می تواند دو افق رویداد داشته باشد ، اما تنها یک فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی نقطه ای است که وجود آن در طبیعت نامحتمل است، زیرا بارهای آن همدیگر را خنثی می کنند.
   
   
3. کر: چرخش دارد، اما بار ندارد. بیضی و از بیرونی حد استاتیک است. منطقه تیره میان افق رویداد و حد استاتیک ارگوسفر است، که می توان از آن انرژی استخراج کرد. می تواند دو افق رویداد و دو حد استاتیک داشته باشد. دو فوتون کره دارد. شامل یک تکینگی حلقه‌ای است.
4. کر- نیومان: هم بار دارد و هم چرخش ، همان سیاهچاله کر است، جز اینکه بار دارد، ساختارش شبیه ساختار سیاهچاله کر است. می‌توان از آن انرژی استخراج کرد. یک تکنیگی حلقه‌ای دارد.
   
   به نظر پژوهشگران چهارنوع سیاهچاله همچنانکه ذکر شد می تواند وجود داشته باشند. مهمترین موضوع در باب سیاه چاله آنست که ، بدانیم ماده در داخل سیاهچاله‌ای که حاصل آمده است در نهایت به چه سرنوشتی دچار می شود؟ اختر فیزیکدانان می‌گویند:
   
   اگر مقداری ماده به داخل حفره سیاه از قبیل آنچه که از یک ستاره وزین مرده بجای مانده بیندازید، نتیجه نهایی همواره الزاما یک چیز خواهد بود و تنها جرم ، بار الکتریکی و اندازه حرکت زاویه ای که جسم با خود حمل می کند باقی خواهند ماند. اما اگر کل جهان به داخل حفره سیاه خود بیفتد، یعنی به شکل سیاهچاله در آید، دیگر حتی کمیاب بنیادی (جرم) ، بار الکتریکی و اندازه حرکت زاویه ای نیز ناپدید می گردند.

مجهولات سیاهچاله‌ها

اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تأیید تشکیل و وجود سیاهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش بینی شده کشف نشده‌اند. با اینحال هر لحظه ممکن است این پرتوها شناسایی شوند. دلیل تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفانهای ستاره‌ای خود ستاره ، از سطح آن می‌گریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار می‌شوند و در مداری به دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب شکل یک دیسک عظیم را تشکیل می‌دهند.

با توجه به این نکته که لایه‌های داخلی‌تر دیسک سریعتر از لایه‌های خارجی می‌چرخند، در اثر اصطکاک لایه‌های مختلف دیسک گرم شده و شروع به تابش اشعه ایکس می‌کنند. به این دیسک ، دیسک تجمعی گفته می‌شود. این حالت برای اولین بار در ستاره دوتایی (دجاجه1-X) مشاهده شده است. احتمالا قطر خود حفره سیاه (قطر افق حادثه) 30 کیلومتر است و برای تمامی ستاره دوتایی سیاهچاله ساختمان به همین شکل است.

ستارگان کره‌های سوزانی از گاز می‌‌باشند که بر خلاف سیارات خود منبع نوراند. انرژی ستارگان ناشی از واکنشهای هسته‌ای است. ماده اصلی تشکیل دهنده بیشتر ستارگان هیدروژن است. هیدروژن موجود در ستارگان طی فرآیند همجوشی هسته ای به هلیوم تبدیل می‌شود و در حین این واکنش گرما و نور بسیار زیادی تابش می‌‌یابد.هر ستاره دارای دوره عمر می‌‌باشد که بسته به نوع ستاره متفاوت است. ستارگان حجیم با نور بیشتر و حرارت زیاد عمر کوتاهتری نسبت به ستارگان کم نور و کوچک دارند. پایان عمر هر ستاره بستگی به میزان ذخیره هیدروژن در آن دارد. زمانی که هیدروژن درون ستاره‌ای پایان یابد هلیوم تبدیل به سوخت اصلی می‌‌شود و می‌‌سوزد. سوختن هلیوم سبب ایجاد گرمای بسیار زیادی می‌‌شود که تا آن زمان در ستاره پیش نیامده بوده است. این گرمای زیاد سبب انبساط ستاره می‌‌شود و حجم آن را چند برابر می‌کند. مثلا اگر زمانی خورشید شروع به سوزاندن هلیوم کند آنقدر انبساط می‌‌یابد که زمین در حجم زیاد آن محو می‌‌شود! این انبساط تا سر حد مریخ ادامه پیدا کرده و سپس متوقف می‌‌شود. مرحلهٔ بعدی بستگی به نوع ستاره دارد. ستارگان عظیم پس از این مرحله آنقدر انبساط یافته‌اند که دیگر نمی‌تواند جاذبه‌ای روی سطوح بیرونی خود داشته باشند. پس از آن این ستارگان منفجر شده و تبدیل به نواختر می‌‌گردند. هرچه ستاره بزرگتر میزان نواختر بزرگتر. غولها تبدیل به ابرنواختر می‌‌گردند. پس از آن این ستاره‌ها بسته به نوع نواختر ادامه عمر می‌‌دهند. نواختران معمولی تبدیل به کوتوله شده و عمری طولانی را آغاز می‌کنند. اما ابر نواختران در خود فرو می‌‌ریزند و ستارگان بسیار کوچک و حجیمی به نام ستارگان نوترونی بوجود می‌‌آورند.این ستارگان عمر طولانی دیگری در پیش خواهند داشت. بعد از آن کوتوله‌ها یا کوتوله‌های سفید تبدیل به کوتوله سیاه شده و تا آخر جهان زندگی خواهند کرد.

واژه ستاره در زبان پهلوی به ریخت stârag و اَختَر آمده بود.

به گروهی از ستارگان که با نیروی گرانش به هم پیوستگی داشته باشند خوشه ستاره‌ای می‌گویند.

ستاره
مقدمه

بطور کلی ستارگان دارای مراحل مختلف جنینی ، کودکی و جوانی و پیری هستند. پس از اکتشاف برابری جرم و انرژی توسط انیشتین ، دانشمندان تشخیص دادند، که کلیه ستارگان باید تغییر و تحول یابند. هر ستاره هنگامی که نور (انرژی) پخش می‌کند، مقداری از ماده خویش را مصرف می‌کند. ستارگان همیشگی نیستند، روزی به دنیا آمده‌اند و روزی هم از دنیا خواهند رفت. ستارگان گویهای بزرگی از گاز بسیار گرم هستند که بواسطه نورشان می‌درخشند.

در سطح دمای آنها هزاران درجه است و در داخل دمایشان بسیار بیشتر است. در این دماها ماده نمی‌تواند به صورتهای جامد یا مایع وجود داشته باشد. گازهایی که ستارگان را تشکیل می‌دهند بسیار غلیظتر از گازهایی هستند که معمولا بر سطح زمین وجود دارند. چگالی فوق العاده زیاد آنها در نتیجه فشارهای عظیمی است که در درون آنها وجود دارد. ستارگان در فضا حرکت می‌کنند، اما حرکت آنها به آسانی مشهود نیست. در یک سال هیچ تغییری را در وضعیت نسبی آنها نمی‌توان ردیابی کرد، حتی در هزار سال نیز حرکت قابل ملاحظه‌ای در آنها مشهود نمی‌افتد.






نقش و الگوی آنها در حال حاضر کم و بیش دقیقا همان است که در هزار سال پیش بود. این ثبات ظاهری در نتیجه فاصله عظیمی است که میان ما و آنها وجود دارد. با این فواصل چندین هزار سال طول خواهد کشید تا تغییر قابل ملاحظه‌ای در نقش ستارگان پدید آید. این ثبات ظاهری مکان ستارگان موجب شده است که نام متداول (ثوابت) به آنها اطلاق شود. اختر فیزیکدانان بر این باورند که در بعضی کهکشانها ، از جمله کهکشان راه شیری ، ستارگان نوزاد بسیاری در حال تولد هستند، افزون بر آن که پژوهشگران اظهار می‌دارند تکامل ، تخریب و محصول نهایی یک ستاره ، به جرم آن بستگی دارد. در واقع سرنوشت نهایی ستاره که تا چه مرحله‌ای از پیشرفت خواهد رسید با جرم ستاره ارتباط مستقیم دارد.

نحوه تشکیل ستاره

گوی آتشین مورد نظر در نظریه انفجار بزرگ ، حاوی هیدروژن و هلیوم بود، که در اثر انفجار بصورت گازها و گرد و غباری در فضا بصورت پلاسمای فضایی متشکل از ذرات بسیاری از جمله الکترونها ، پروتونها ، نوترونها و نیز مقداری یونهای هلیوم به بیرون تراوش می‌کند. با گذشت زمان و تراکم ماده دربرخی سحابیها شکل می‌گیرند. این مواد متراکم رشد کرده و توده‌های عظیم گازی را بوجود می‌آورند که تحت عنوان پیش ستاره‌ها معروفند و با گذشت زمان به ستاره مبدل می‌شوند. بسیاری از این توده‌ها در اثر نیروی گرانش و گریز از مرکز بزرگ و کوچک می‌شوند، که اگر نیروی گرانش غالب باشد، رمبش و فرو ریزش ستاره مطرح می‌شود و اگر نیروی گریز از مرکز غالب شود، احتمال تلاشی ستاره و شکل گیری اقمار و سیارات می‌رود.

مقیاس قدری

همه ستارگان به شش طبقه روشنایی که قدر نامیده می‌شود، تقسیم شده‌اند. روشنترین ستارگان دارای قدر اول و کم نورترین ستارگان که توسط چشم غیر مسلح قابل روءیت بودند به عنوان ستارگان قدر ششم و بقیه ستارگان داراب قدرهای بین 16 - 1 هستند. قدر یک ستاره عبارت است از: سنجش لگاریتمی از روشنایی ستارگان ، اگر قدر یک ستاره را با m نمایش دهیم، داریم:



که مقدار ثابت Cte همان صفر مقیاس قدری است.

روشنایی ستاره

مقدار انرژی تابیده شده از ستاره به واحد سطح زمین را روشنایی یک ستاره می‌نامند. مقدار ثابت (صفر مقدار قدری) را طوری انتخاب می‌کنند که قدر ستاره α چنگ رومی (Vega) برابر صفر شود. علامت منفی در فرمول نشان می‌دهد که قدر روشنایی ستاره بالا باشد، دارای قدر پایین خواهد بود.

رنگ ستارگان

هر وسیله‌ای که برای آشکارسازی نور بکار می‌رود دارای حساسیت طیفی است. مثل چشم انسان که اولین وسیله‌ای است برای آشکارسازی نور و حساسیت چشم برای نورهای مختلف یکسان نیست. هر وسیله دیگری هم که برای اندازه گیری نور بکار می‌رود مثل فیلمهای عکاسی برای نورهای با طول موجهای متفاوت ، دارای حساسیت یکسان نیست. پس روشنایی یک جسم بستگی به نوع وسیله اندازه گیری شده دارد. بر این اساس قدرهای مختلفی داریم، که یکی از آنها قدر دیدگانی و دیگری قدر عکسبرداری می‌باشد.

طیف ستارگان

هنگام مطالعه طیف ستارگان (یا همان بررسی کیفی ستارگان) مشاهده می‌شود که اختلاف فاحشی بین ستارگان وجود دارد. از آنجایی که وجود هر خط سیاه در طیف ستاره بیانگر وجود یک عنصر شیمیایی ویژه در اتمسفر آن ستاره است، شاید به نظر می‌رسد که علت اختلاف در طیف ستارگان بخاطر اختلاف در مواد شیمیایی سازنده ستارگان باشد. ولی در نهایت چنین نیست، بلکه علت اختلاف طیف ستارگان دمای ستارگان می‌باشد. چون ستارگان دارای دماهای متفاوتی هستند، طیف آنها نیز متفاوت است.

اندازه گیری دمای ستارگان

در مورد ستارگان امکان اندازه گیری دمای جنبشی (دمایی که توسط دماسنج اندازه گیری می‌شود) وجود ندارد. زیرا نمی‌توانیم ترمومتر را در قسمتهای مختلف ستاره قرار داده و این دما را اندازه گیری کنیم. از طرفی لایه‌های مختلف ستاره دارای دماهای مساوی هستند و هر چه از لایه‌های خارجی به طرف لایه‌های داخلی حرکت کنیم دما افزایش می‌یابد. بنابراین تعریف دمای منحصر به فردی که مربوط به هر لایه از ستاره باشد غیر ممکن است.

اندازه گیری فراوانی عناصر در ستارگان

در حالت کلی مشاهده خطوط طیفی مربوط به یک عنصر در طیف یک ستاره دلیل بر وجود آن عنصر در اتمسفر این ستاره است و برعکس این ممکن نیست. یعنی عدم حضور خطوط طیفی یک عنصر در طیف یک ستاره دلالت بر عدم وجود آن عنصر در اتمسفر ستاره را ندارد، زیرا علاوه بر حضور یک عنصر لازم است، شرایط فیزیکی (دما و فشار) برای تشکیل خطوط طیفی آن عنصر برقرار باشد، تا بتوانیم خطوط طیفی آن عنصر را مشاهده کنیم. با توجه به اینکه شدت خطوط جذبی بستگی به فراوانی آن عنصر دارد، بنابراین می‌توانیم از روی شدت خطوط طیفی ، فراوانی عناصر را در ستارگان تعیین کنیم.

جرم ستارگان

اطلاعات مربوط به جرم ستارگان از مسائل بسیار مهم به شمار می‌رود. تنها راهی که برای تخمین جرم یک ستاره در دست داریم آن است که حرکت جسم دیگری را که بر گرد آن دوران می‌کند مورد مطالعه قرار دهیم. ولی فاصله عظیمی که ما را از ستارگان جدا می‌کند، مانع آن است که بتوانیم سیارات متعلق به همه آنها را ببینیم و حرکت آنها را مورد مطالعه قرار دهیم. عده زیادی ستاره موجود است که جفت جفت زندگی می‌کنند و آنها را منظومه‌های مزدوج یا دو ستاره‌ای می‌نامند. در چنین حالات بایستی حرکت نسبی هر یک از دو ستاره مزدوج مستقیما مطالعه شود، تا از روی دوره گردش آنها جرم نسبی هر یک بدست آید. در حضور ارتباط میان جرم و نورانیت ستارگان ، نخستین بار بوسیله سرآرتورادینگتون اظهار شد که نورانیت ستاره‌ها تابع معینی از جرم آنها است، و این نورانیت با زیاد شدن جرم به سرعت ترقی می‌کند.

منابع انرژی ستارگان

برای هر ستاره‌ای سه منبع انرژی را می‌توان نام برد که عبارتند از:

انرژی پتانسیل گرانشی

می‌توان فرض کرد که خورشید یا ستارگان در حال تراکم تدریجی هستند و بدین وسیله انرژی پتانسیل گرانشی خود را بصورت انرژی الکترومغناطیسی به محیط اطراف تابش می‌کنند.

انرژی حرارتی

می‌توان فرض کرد که ستارگان و خورشید اجرام بسیار داغ آفریده شده‌اند و با تابش خود به محیط اطراف در حال سرد شدن هستند.

انرژی هسته‌ای

می توان فرض کرد که در ستارگان هسته‌های سبکتر همجوشی کرده و انرژی آزاد شده در این همجوشی منبع انرژی ستارگان را تأمین می‌کند، یا می‌توان فرض کرد که در ستارگان هسته‌های سنگینتر از طریق واپاشی به هسته‌های سبکتر تبدیل شده و انرژی آزاد شده از این واپاشیها انرژی ستارگان را تأمین می‌کند.

مرگ ستارگان

سه طریق برای مرگ ستارگان وجود دارد. ستارگانی که جرم آنها کمتر از 1.4 برابر جرم خورشید است. این ستارگان در نهایت به کوتوله‌های سفید تبدیل می‌شوند. ستارگانی که جرم آنها بیشتر از 1.4 برابر جرم خورشید است، در نهایت به ستارگان نوترونی و به سیاه چاله‌ها تبدیل خواهند شد. دیر یا زود سوخت هسته ای ستارگان به پایان رسیده و در این صورت ستاره با تراکم خود انرژی گرانشی غالب آمده و این تراکم (رمبش) تا تبدیل شدن الکترونهای آزاد ستاره به الکترونهای دژنره ادامه پیدا می‌کند، که در این صورت ستاره به یک ستاره کوتوله سفید تبدیل شده است. برخی از ستارگان از طریق انفجارهای ابرنواختری به ستارگان نوترونی تبدیل می‌شوند. ستارگانی که بیشتر از 1.4 و کمتر از سه برابر جرم خورشید دارند، به ستاره نوترونی تبدیل شده و آنهایی بیشتر از سه برابر جرم خورشید دارند، عاقبت به سیاه چاله تبدیل می‌شوند. سیاه چاله آخرین مرحله مرگ ستاره می‌باشد.

افسانه های مربوط به برخی از صورت فلکی ها

صورت فلکی سنبله (خوشه)

صورت فلکی سنبله یکی از قدیمی ترین صورتهای فلکی است آن را به عنوان

الاهه باربری مقدس می شمردند بابلیها در این صورت فلکی الاهه

ایشتاز را می دیدند که به خدای غلات تموز عشق می ورزید.

او در زمستان به جهان زیرین می رفت تا تموز را باز گرداند آنگاه در

آغاز سال تموز در جامه ای سبز و تازه دوباره در زمین ظاهر می شد.

نزد یونانیان الاهه باربری دیمتر یا دخترش پرزفون به شمار می رفت

خدای خدایان زئوس به خدای جهان زیرین هادس قول داده بود که

این دختر را به همسری او درآورد دیمتر با از دست دادن دخترش

خیلی غمگین شد و درختان و زمین های کشاورزی را خشکانید.

عقرب

بر اساس افسانه ای یونانی عقرب به فرمان الاهه آرتیمس جبار را نیش زد

و به قتل رساند. از آن زمان جبار از تمام عقرب ها چنان نفرت دارد که به

محض طلوع صورت فلکی عقرب در شرق بلافاصله در زیر خط افق غربی

آسمان ناپدید می شود در دم نیش مانند این جانور یک قلاب ماهیگیری

بزرگ را مجسم می کنند در یک افسانه پولینزیایی آمده است که مردی

جوان با این قلاب ماهی بسیار بزرگی گرفت جوان هنگامی که خواست ماهی

را به خشکی بکشد متوجه شد که قطعه زمینی بزرگ را با کوهها درختان و پرندگان

رنگارنگ در قلاب خود دارد.

حوت(ماهی)

بابلیان باستان ستارگان این صورت فلکی را به صورت مادر و پسری نمایش

می دادندکه خود را به شکل ماهی در آورده اند یونانیان نیز داستان کاملا

مشابهی در این مورد دارند آفرودیت الاهه عشق و پسرش اروس تحت

تعقیب مردی به نام تیتونوس بودند او فنا ناپذیر بود ولی مانند انسانهای

معمولی پیر می شد پیش از آنکه تیتونوس بتواند به آنها برسد مادر و

پسر به دریا پریدند و خود را به شکل دو ماهی درآوردند پس از آن این دو

ماهی از سوی خدایان به آسمان انتقال یافتند.

دلو

برابر افسانه ها او در بابل قدیم بر منطقه وسیعی از آسمان که آن

را دریا می خواندند فرمانروایی می کرد یونانیان بر این باور بودند

که طوفان مجازات خدایان برای بشریت گناهکار و فاسد بوده است

برابر افسانه ها تنها دو انسان از بلای طبیعی جان سالم به در بردند

این زوج دویکالیون و پیورها نام داشتند آنها نیز مانند نوح با استفاده

از کشتی خود را نجات دادند و چون طوفان فرو نشست و آبها

فروکش کردند. دویکالیون از سوی خدایان به صورت فلکی دلو

تبدیل شد.

جدی (بز ماهی)

یونانیان باستان بر این باور بودند که پان خدای جنگل در نبردی که

خدایان علیه غولهای افسانه ای در پیش گرفته خود را به رودخانه ای

انداخت . او خواست خود را به شکل ماهی درآورد ولی چون دیر به

داخل آب پرید تنها نیمه پایینی تنه او به ماهی تبدیل شد و سر

شاخدارش به شکل بز درآمد

 

 

 

مقدمه

کهکشان به مجموعه ستارگان ، گاز و غبار گفته می شود که با نیروی جاذبه کنار هم نگاه داشته شده‌اند. کوچکترین کهکشانها دارای عرضی برابر با چند صد سال نوری ، شامل حدود 100000 میلیارد سال ستاره هستند. بزرگترین کهکشانها تا 3 میلیون سال نوری عرض دارند و شامل بیش از 1000 میلیارد ستاره هستند.

اشکال کهکشانها بر اساس شیوه‌ای طبقه بندی می‌شود که طبق شیوه طبقه بندی ستاره شناس آمریکایی ، ادوین هابل (1953- 1986) ، شکل یافته است. در مورد تکامل کهکشانها اطلاعات قطعی کمی در دست است. تنها مطلب مورد اطمینان این است که کهکشانها میلیاردها سال پیش به شکل توده‌ای از ابرهای گازی و غباری بوجود آمدند.

کهکشان بیضوی

کهکشانهای نامنظم هیچ شکل یا ساختار منظمی ندارند، آنها دارای جرم بیشتری از کهکشانهای دیگر هستند و بیشتر ستاره‌های موجود در آنها دارای طول عمر کم و درخشان می‌باشند. با وجود اینکه بسیاری از کهکشانهای نا منظم در بر گیرنده نواحی تابان گازی هستند که ستاره‌ها در آنها شکل می‌گیرند، بیشتر گاز میان ستاره ای کهکشانها بایستی متراکم شوند تا ستاره‌های جدیدی بوجود آورند. حدود 5% از هزار کهکشان درخشان را کهکشانهای نا منظم تشکیل می‌دهند. این در حالی است که یک چهارم کهکشانهای شناخته شده نیز کهکشانهای نامنظم هستند.

کهکشانهای مار پیچی

کهکشانهای مارپیچی دارای بازوهایی هستند که شکلی مارپیچی در اطراف بر آمدگی مرکزی یا هسته ، قرصی ایجاد می‌کنند که چرخش هسته با چرخش بازوهای آن همراه می‌شود. جوانترین ستاره‌های کهکشانهای مارپیچی در بازوهای کم توده یافت می‌شوند و ستاره‌های کهن اکثرا در هسته متراکم قرار دارند. کهنترین ستاره‌ها در هاله‌های کروی پراکنده قرار دارند و اطراف قرص کهکشانی را فرا گرفته‌اند. بازوهای مذکور همچنین دارای غبار و گاز فراوانی هستند که منجر به تشکیل ستاره‌های جدید می‌شود.

کهکشان مارپیچی میله ای

یک کهکشان مارپیچی میله‌ای دارای یک هسته برآمدگی مرکزی کشیده شده و میله‌ای شکل است. همزمان با چرخش هسته اینطور به نظر می‌رسد که در هر سوی هسته یک بازو نیز می‌چرخد. برخی ستاره شناسان عقیده دارند کهکشان راه شیری نیز یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است. شکل کهکشانهای مارپیچی و کهکشانهای مارپیچی میله‌ای متغیر است.

از کهکشانهای با برآمدگیهای مرکزی بزرگ با بازوهای نه چندان بهم پیوسته تا کهکشانهای با برآمدگیهای مرکزی کوچک و بازوهای آزاد. گر چه کهکشانهای مارپیچی و مارپیچی میله‌ای پیش از این به عنوان دو نوع کهکشان متفاوت طبقه بندی می‌شدند، ولی امروزه ستاره شناسان آنها را مشابه می‌دانند.

کهکشانهای بیضوی

کهکشانهای بیضوی از نظر شکل ، از شکل بیضی‌گون (شبیه توپ فوتبال امریکایی) تا شکل کروی متغیر هستند و اشکالی ما بین این دو نیز یافت می‌شوند. بر خلاف کهکشانهای دیگر که نوری آبی از ستاره‌های فروزان و کم عمر منعکس می‌کنند، کهکشانهای بیضوی زرد رنگ بنظر می‌رسند. علت این امر توقف شکل گیری ستارگان در این کهکشانها می‌باشد که در نتیجه تقریبا تمام نور آنها از ستاره‌های غول سرخ که دارای طول عمر زیادی هستند تأمین می‌شود.

کهکشانهای فعال و غیر عادی

از تمام کهکشانها میزان معینی تشعشع الکترومغناطیسی ساطع می‌شود. برخی کهکشانها ، به طرز غیر عادی ، مقادیر زیادی تشعشع تابش می‌کنند. این کهکشانها ، کهکشانهای فعال نامیده می‌شوند. انرزی آنها از منبعی با جرم بسیار زیاد اما به هم فشرده که در مرکز کهکشان فعال قرار دارد تأمین می‌شود.

انرژی اغلب بصورت اشعه ایکس ، موج رادیویی و همچنین نور است و میزان انرژی آزاد شده به قدری زیاد است که نمی‌توان تصور کرد ستاره‌ها آنرا بوجود آورده باشند. ستاره شناسان بر این عقیده اند که تنها جسمی که قادر است این مقدار انرژی را ازاد کند یک حفره سیاه فوق العاده پر جرم است. بنابر این، علت اینکه برخی کهکشانها از جمله کهکشان خودمان انرژی نسبتا کمی آزاد می‌کنند این است که حفره سیاه مرکزی کوچکی را در میان گرفته‌اند.

کوازارها

بنظر می‌رسد که کوازارها (شبه ستاره‌ها) هسته فعال کهکشانهای دور دست باشند. آنها درخشانترین ، سریعترین و دورترین اجرام شناخته شده در جهان هستند. کوازارها همانند ستارگان از سطح زمین به مثابه یک نقطه نورانی خیلی ریز دیده می‌شوند. اگر چه کوازارها فقط به اندازه منظومه شمسی هستند، نور برخی از آنها مسافتی در حدود 10 میلیارد سال نوری را طی می کند تا به ما برسد. ما برای اینکه بتوانیم چنین اجرام دوری را شناسایی کنیم نیاز به تابش زیاد نور آنها داریم. تشعشع انرژی بعضی از کوازارها حدود 100 برابر تشعشع کهکشانهای عظیم است.

با گسترش جهان کوازارها که در لبه خارجی آن قرار دارند بسرعت از زمین فاصله می‌گیرند. دورترین کوازارهایی که قابل رویت حدود 12 میلیارد سال نوری در جهت انتهای قابل مشاهده جهان قرار دارند. بخاطر زمان زیادی که طول می‌کشد تا نور کوازارها به زمین برسد، این کهکشانها ستاره شناسان را قادر می‌سازند تا جهان را در اولین مراحل شکل گیری ، مورد مطالعه قرار دهند. کوازارها فوق العاده درخشان و در عین حال بسیار مهم فشرده می‌باشند. در مقایسه با گستره کهکشان راه شیری که 100000 سال نوری می‌باشد، کوازارها قطری معادل چند روز یا هفته نوری را تشکیل می‌دهند.

کهکشانهای رادیویی

تمامی کهکشانها ، موج رادیویی ، نور قابل رویت و انواع تشعشع از خودشان تولید می‌نمایند. انرژی رادیویی یک کهکشان رادیویی خیلی متراکمتر از انرژی کهکشانهای معمولی است. این انرژی از دو قطعه خیلی بزرگ ، یا ابرهای عظیم الجثه متشکل از ذرات در حال دور روشن از کهکشانها تشتشع می‌یابند.

این ابرهای عظیم از فورانهای گازی که از مرکز کهکشان با سرعتی معادل یک پنجم سرعت نور خارج می‌شوند، در آسمان شکل می‌گیرند. به نظر می‌رسد که فوران این انرژی عظیم توسط یک حلقه پیوستگی صورت می‌گیرد که یک حفره سیاه خیلی متراکم را در بر می‌گیرد و در مرکز کهکشان واقع است. از هر یک میلیون کهکشان فقط یکی از آنها یک کهکشان رادیویی است.

تصادم کهکشانها

بیشتر کهکشانها از کهکشانهای همسایه خود صد هزار سال نوری فاصله دارند. به هر حال، بعضی از کهکشانها تا اندازه‌ای به یکدیگر نزدیک می‌شوند که نیروی جاذبه دو طرفه آنها اشیاء موجود در کهکشانها دیگر را به اطراف خود می‌کشد و این امر باعث بوجود آمدن توده‌هایی به نام دنباله‌های کشندی می‌گردد، که این دنباله‌ها مانند پلی کهکشانها را به یکدیگر وصل می‌نمایند. نزدیکی بیش از حد کهکشانها ممکن است، توأم با تصادم آنها گردیده و به دنبال این عمل یک تغییر شکل بنیادی در شکل ظاهری آنها صورت پذیرد.