حقایق نجومی ۸۵؛
چگونه ستارگان بدون «اکسیژن» می‌سوزند؟
برای سوختن به اکسیژن نیاز است اما ستارگان بدون نیاز به اکسیژن می‌درخشند؛ راز اشتعال آنها در همجوشی هسته‌ای نهفته است که کاملاً متفاوت از سوختن شیمیاییِ معمول است و سازوکاری بی‌نظیر برای تولید انرژی است.
به گزارش خبرگزاری آنا، اگر قدری از علم شیمی سررشته داشته باشید می‌دانید که برای آتش‌سوزی به اکسیژن نیاز است. در حقیقت، اشتعال (Combustion) در زمین بدون وجود اکسیژن غیرممکن است. با این حال شاید این پرسش پیش بیاید که ستارگان در فضای بیرونی که خلاء است و خالی از اکسیژن است، چگونه می‌سوزند و نور و گرما تولید می‌کنند؟ پاسخ در فرآیندی به نام همجوشی هسته‌ای (Nuclear Fusion) نهفته است که کاملاً با مفهوم سوختن شیمیایی (Chemical Burning) روی زمین تفاوت دارد.
سوختن شیمیایی همان فرآیندی است که در زمین برای تولید انرژی از طریق واکنش اکسیژن با سوخت رخ می‌دهد. در این فرآیند مولکول‌های سوخت با اکسیژن ترکیب شده و انرژی آزاد می‌کنند. اما در ستارگان، فرآیند تولید انرژی کاملاً متفاوت است. در مرکز ستارگان، فشار و دما به حدی بالاست که اتم‌ها با یکدیگر ترکیب می‌شوند و انرژی تولید می‌کنند. این فرآیند همجوشی هسته‌ای نامیده می‌شود و به هیچ اکسیژنی نیاز ندارد.
همجوشی هسته‌ای زمانی رخ می‌دهد که هسته‌های اتم‌های سبک‌تر، مانند هیدروژن (Hydrogen) تحت فشار و دمای بالا با یکدیگر ترکیب شده و هسته‌ای سنگین‌تر، مانند هلیوم (Helium) تشکیل دهند. این فرآیند در دما‌های چندین میلیون درجه سانتی‌گراد و فشار‌های فوق‌العاده شدید در مرکز ستاره رخ می‌دهد.
در این فرآیند، مقداری از جرم به انرژی تبدیل می‌شود (بر اساس معادله معروف اینشتین). این انرژی به شکل نور و گرما آزاد می‌شود و به ستارگان درخشندگی و حرارت فوق‌العاده می‌بخشد.
برخلاف سوختن شیمیایی، همجوشی هسته‌ای نیازی به مولکول‌های خارجی مانند اکسیژن ندارد. انرژی مورد نیاز برای شروع این فرآیند از نیروی گرانش ستاره و فشار عظیمی که در مرکز آن ایجاد می‌شود، تأمین می‌شود. این فشار باعث می‌شود هسته‌های اتمی بر نیروی دافعه الکتریکی خود غلبه کرده و با یکدیگر ترکیب شوند.
ستارگان برای مدت زمان بسیار طولانی می‌سوزند، زیرا سوخت آنها (هیدروژن) به فراوانی در کیهان وجود دارد. با این حال، زمانی که سوخت هیدروژن تمام شود، ستاره به سراغ عناصر سنگین‌تر مانند هلیوم می‌رود و مراحل پایانی عمر خود را آغاز می‌کند.
این فرآیند بسته به جرم ستاره می‌تواند به انفجار ابرنواختر (Supernova)، تشکیل کوتوله سفید (White Dwarf)، ستاره نوترونی (Neutron Star) یا سیاه‌چاله (Black Hole) منجر شود. فرآیند همجوشی هسته‌ای منبع الهام‌بخش بزرگی برای دانشمندان در جستجوی انرژی پاک و بی‌پایان است. تلاش برای شبیه‌سازی این فرآیند در آزمایشگاه‌ها به فناوری همجوشی مصنوعی (Artificial Fusion) منجر شده که می‌تواند تحولی عظیم در تولید انرژی پایدار ایجاد کند.
انتهای پیام/
