در هفتههای قبل ديديم که ستارههای بسيار پرجرم و ستارههای پرجرم چگونه زندگی خود را به پايان میرسانند. اين هفته میخواهيم با هم به مراحل پايانی زندگی ستارههايی با جرم متوسط بپردازيم. تعريف ما از ستارهيي با جرم متوسط، ستارهای است که جرم آن 3/0 تا 8 برابر جرم خورشيد باشد و جرم هستهی اين ستارهها پس از فوران کمتر از 4/1 برابر جرم خورشيد باشد؛ و همان طور که مشخص است، خورشيد نيز خود يک ستارهی ميان جرم است. وقتی يک ستارهی ميان جرم در مسير تحول خود، از مرحلهی غول سرخ میگذرد، مثل ماری که پوست میاندازد، جو خود را به بيرون میافکند و حاصل يک سحابی سيارهنما میشود که در درونش يک کوتولهی سفيد وجود دارد. يکی از مشهورترين سحابیهای سيارهای، سحابی حلقوی در صورت فلکی شلياق است. علت اين نامگذاری به خاطر اين است که اين سحابیها در پشت تلسکوپهای غيرپيشرفتهی زمينی به شکل سيارههايي ديده میشدند، ولی با پيشرفت علم نجوم و تکامل تجهيزات رصدی منجمان فهميدند که اين اجسام سياره نيستند، بلکه سحابیاند. به همين علت آنها را سحابیهاي سيارهنما ناميدند.
کوتولههای سفيد
کوتولههای سفيد، که تعدادشان در کهکشان ما نسبتاً زياد است، آخرين مرحلهی تکامل ستارههايی با جرم متوسط هستند. اين اصطلاح برای توصيف مرحلهای از تکامل ستاره به کار میرود که ستاره پس از تبديل شدن به غول سرخ، در آن مرحله از انقباض باز میايستد. در مرحلهی کوتولهی سفيد، مادهی ستارهای فشرده میشود و به جسمی کمنور، با اندازهای بسيار کوچک، به بزرگی زمين، تبديل میشود. از آن جا که ستاره ديگر هيچ منبعی برای توليد انرژی ندارد، سرد میشود.
جرم
يکی از مشهورترين کوتولههای سفيد، ستارهی شعرای يمانی B است. يکی ديگر از معروفترين کوتولههای سفيد شعرای شامی B است. جرم شعرای يمانی B، 05/1 برابر جرم خورشيد و جرم شعرای شامی B، 63/0 برابر جرم خورشيد است. دلايل خوبی در دست هست که قبول کنيم که هيچ کوتولهی سفيدی نمیتواند بسيار پرجرمتر از شعرای يمانی B باشد.
محاسبات نشان میدهند که هيچ کوتولهی سفيدی با جرم بسيار بزرگتر از جرم خورشيد نمیتواند وجود داشته باشد. هم چنين محاسبات نشان میدهند که در کوتولههای سفيد، جرم و اندازهی ستاره ارتباطی نسبتاً عجيب با هم دارند. معلوم شده است که هر چه جرم کوتولهی سفيد بيشتر باشد، اندازهی آن کوچکتر است.
چگالی
کوتولههای سفيد اجسامی هستند بسيار کوچک که شعاع آنها بسيار نزديک به يک صدم شعاع خورشيد، يعنی در حدود شعاع زمين است. چون جرم کوتولههای سفيد تقريباً معادل جرم خورشيد است، در نتيجه، چگالی آنها میبايد در حدود 1003 يا حدود 1 ميليارد برابر چگالی خورشيد باشد.
به عنوان مثال چگالی ميانگين يک کوتولهی سفيد، در حدود 100000 برابر چگالی آهن است، يعنی يک فنجان از مادهی کوتولهی سفيد میبايست در حدود 100 تن وزن داشته باشد. مقدار نيروی گرانش در سطح اين ستارگان نيز به طور باور نکردنی زياد است و به حدود 100 ميليارد برابر گرانش سطحی زمين میرسد. يعنی وزن شما بر روی يک کوتولهی سفيد 100 ميليارد برابر بيشتر از وزن شما بر روی کرهی زمين است. هر جسمی که برای کاوش و تحقيق بر سطح يک ستارهی کوتولهی سفيد فرود بيايد، بلافاصله در اثر کشش گرانشی بسيار زياد آن از هم میپاشد.
پايان کار
سحابی سيارهنماي اطراف کوتولهی سفيد در طی چند ده هزار سال در فضا پخش میشود. و وقتی که تمام حرارت درون هستهی کوتولهی سفيد رها شود، ستاره از تابيدن باز میايستد و به کوتولهی سياه تبديل میشود.
در درون کهکشان ما ميلياردها کوتولهی سفيد وجود دارد، بسياری از آنها اکنون به شکل کوتولههای سياه در آمدهاند. اما آشکار ساختن اين گویهای تاريک و سرد، تقريباً غيرممکن است. سرانجام خورشيد ما نيز روزی به شکل يک کوتولهی سفيد در خواهد آمد.