آغاز حیات ستارگان: سفری ۱۳ میلیارد ساله در کیهان

تولد ستارگان، پدیده‌ای شگفت‌انگیز است که از بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش در کیهان جریان داشته است. نخستین ستارگان از ابرهای عظیم هیدروژن شکل گرفتند و به ابرستاره‌هایی با جرم بسیار زیاد تبدیل شدند. سرانجام، این غول‌های آسمانی در انفجارهای ابرنواختری مهیبی از بین رفتند و عناصر سنگین‌تری را در فضا پراکنده کردند. این عناصر، بذرهای اولیه‌ای بودند برای شکل‌گیری نسل‌های بعدی ستارگان. اما پیش از آنکه هر ستاره به سرنوشت نهایی خود برسد، باید یک فرآیند طولانی شکل‌گیری را پشت سر بگذارد که بخشی از آن به عنوان یک پیش‌ستاره سپری می‌شود.

دانشمندان اخترشناس دانش فراوانی درباره فرآیند شکل‌گیری ستارگان دارند، اگرچه همیشه جای بیشتری برای یادگیری وجود دارد. به همین دلیل، آن‌ها مناطق مختلف زایش ستاره‌ای را با استفاده از ابزارهایی مانند تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ فضایی اسپیتزر و رصدخانه‌های زمینی مجهز به ابزارهای نجومی حساس به مادون قرمز، بررسی می‌کنند. همچنین، از تلسکوپ‌های رادیویی برای مطالعه اجرام ستاره‌ای جوانی که در حال شکل‌گیری هستند، استفاده می‌کنند. اخترشناسان توانسته‌اند تقریباً تمام مراحل این فرآیند را، از زمانی که ابرهای گاز و غبار سفر خود را به سوی ستاره شدن آغاز می‌کنند، ترسیم کنند. این مطالعات به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از چرخه حیات ستارگان و نقش آن‌ها در تحول کیهان داشته باشیم.

از ابر گازی تا پیش‌ستاره: مسیری به سوی نور

تولد یک ستاره با انقباض یک ابر گازی و غباری آغاز می‌شود. شاید یک ابرنواختر در نزدیکی آن منفجر شده و موج شوکی را به درون ابر فرستاده که باعث حرکت آن شده است. یا شاید یک ستاره از کنار آن عبور کرده و اثر گرانشی آن باعث ایجاد حرکات آرام در ابر شده است. به هر دلیلی، در نهایت بخش‌هایی از ابر متراکم‌تر و گرم‌تر می‌شوند، زیرا مواد بیشتری توسط نیروی گرانشی فزاینده "مکیده" می‌شوند. ناحیه مرکزی که دائماً در حال رشد است، هسته متراکم نامیده می‌شود. برخی از ابرها بسیار بزرگ هستند و ممکن است بیش از یک هسته متراکم داشته باشند که منجر به تولد ستارگان به صورت دسته‌ای می‌شود.

در هسته متراکم، زمانی که ماده کافی برای داشتن گرانش ذاتی و فشار رو به بیرون کافی برای حفظ پایداری منطقه وجود داشته باشد، اوضاع برای مدتی طولانی آرام پیش می‌رود. مواد بیشتری به داخل می‌ریزند، دماها افزایش می‌یابند و میدان‌های مغناطیسی راه خود را از میان مواد باز می‌کنند. هسته متراکم هنوز یک ستاره نیست، فقط یک جسم است که به آرامی در حال گرم شدن است.

با ورود مواد بیشتر و بیشتر به هسته، شروع به فروریختن می‌کند. سرانجام، آنقدر گرم می‌شود که شروع به درخشش در نور فروسرخ می‌کند. هنوز یک ستاره نیست، اما به یک پیش‌ستاره کم جرم تبدیل می‌شود. این دوره حدود یک میلیون سال یا بیشتر برای ستاره‌ای طول می‌کشد که در نهایت اندازه خورشید خواهد بود.

در نقطه‌ای، یک دیسک از مواد در اطراف پیش‌ستاره تشکیل می‌شود. به آن دیسک پیرامون‌ستاره‌ای می‌گویند و معمولاً حاوی گاز، غبار و ذرات سنگ و یخ است. این دیسک ممکن است مواد را به داخل ستاره هدایت کند، اما همچنین زادگاه سیارات احتمالی است.

پیش‌ستاره‌ها حدود یک میلیون سال یا بیشتر وجود دارند، مواد را جمع‌آوری می‌کنند و از نظر اندازه، چگالی و دما رشد می‌کنند. سرانجام، دما و فشار آنقدر زیاد می‌شوند که همجوشی هسته‌ای در هسته آغاز می‌شود. این زمانی است که یک پیش‌ستاره به یک ستاره تبدیل می‌شود و دوران نوزادی ستاره‌ای را پشت سر می‌گذارد. اخترشناسان همچنین به پیش‌ستاره‌ها "ستاره‌های پیش از رشته اصلی" می‌گویند، زیرا هنوز همجوشی هیدروژن را در هسته خود آغاز نکرده‌اند. هنگامی که آن‌ها این فرآیند را شروع کنند، ستاره نوزاد به یک ستاره پر سر و صدا، بادی و فعال تبدیل می‌شود و در مسیر یک زندگی طولانی و پربار قرار می‌گیرد.

کجا می‌توان پیش‌ستاره‌ها را یافت؟ زایشگاه‌های کیهانی

در کهکشان ما، مکان‌های متعددی وجود دارد که ستارگان جدید در آن‌ها متولد می‌شوند. این مناطق، مقصدی جذاب برای اخترشناسان در جستجوی پیش‌ستاره‌های سرکش هستند. سحابی جبار، یک زایشگاه ستاره‌ای ایده‌آل برای این کاوش‌ها است. این سحابی، ابری مولکولی غول‌پیکر در فاصله حدود ۱۵۰۰ سال نوری از زمین است که در حال حاضر تعدادی ستاره تازه متولد شده را در خود جای داده است. با این حال، این سحابی حاوی مناطق کوچک تخم‌مرغی شکل ابری نیز هست که به آن‌ها "دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای" می‌گویند و احتمالاً پیش‌ستاره‌هایی را در خود پنهان کرده‌اند. در چند هزار سال آینده، این پیش‌ستاره‌ها به عنوان ستاره متولد می‌شوند، ابرهای گاز و غبار اطراف خود را از بین می‌برند و در سراسر سال‌های نوری می‌درخشند.

اخترشناسان مناطق زایش ستاره‌ای را در کهکشان‌های دیگر نیز پیدا می‌کنند. بدون شک، این مناطق، مانند ناحیه زایش ستاره‌ای R136 در سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ (یک کهکشان اقماری کهکشان راه شیری و خواهر ابر ماژلانی کوچک)، نیز مملو از پیش‌ستاره‌ها هستند. حتی در فاصله‌های دورتر، اخترشناسان گهواره‌های زایش ستاره‌ای را در کهکشان آندرومدا مشاهده کرده‌اند. هر جا که اخترشناسان نگاه می‌کنند، این فرآیند حیاتی ستاره‌سازی را در داخل اکثر کهکشان‌ها می‌یابند. تا زمانی که ابری از گاز هیدروژن (و شاید مقداری غبار) وجود داشته باشد، فرصت و ماده کافی برای ساختن ستاره‌های جدید، از هسته‌های متراکم گرفته تا پیش‌ستاره‌ها و تا خورشیدهای درخشان مانند خودمان وجود دارد.

این درک از نحوه شکل‌گیری ستارگان به اخترشناسان بینش زیادی در مورد نحوه شکل‌گیری ستاره خودمان، حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش می‌دهد. مانند همه ستارگان دیگر، خورشید ما نیز به عنوان یک ابر گازی و غباری به هم پیوسته شروع به کار کرد، منقبض شد تا به یک پیش‌ستاره تبدیل شود و سپس در نهایت همجوشی هسته‌ای را آغاز کرد. بقیه، همانطور که می‌گویند، تاریخ منظومه شمسی است!