والنجم إذا هوى - ساينسوفيليا

 

والنجم إذا هوى!!!

بقلم: هبة رضا

مراجعة علمية: د. دينا فراج

نعلم أن من قوانين الطبيعة أن لكل بداية نهاية فمتى ستكون نهاية الشمس؟ وكيف كانت ولادة النجوم بشكل عام؟ وما المراحل التي تمر بها لكي تكون بهذا الشكل؟وهل حجم النجم مرتبط بنهاية حياته؟

فى البداية لابد أن نتعرف على بعض المفاهيم الأساسية:

النجوم: هي أجرام سماوية ضخمة تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم والتي تنتج الضوء والحرارة من التشكيلات النووية المتوهجة داخل قلبها، حيث أن نقاط الضوء التي نراها في السماء كلها على بعد سنوات ضوئية من الأرض كما أن من المستحيل معرفة عدد النجوم الموجودة، ولكن يقدر عددها تقريبا حيث يقدر أنه في مجرتنا درب التبانة حوالي 300 مليار نجم.

ولادة نجم: تمتد دورة حياة النجم إلى مليارات السنين و كقاعدة عامة فكلما زاد حجم النجم كلما كان عمره أقصر من النجم الصغير والعكس صحيح، فالنجم الثقيل يترافق بدرجات حرارة و ضغوط أعلى وبالتالي فإن التفاعلات النووية تسير فيه بسرعة أكبر حيث يمكن أن يستهلك الأول(النجم الأكبرحجماً) وقوده خلال بضعة ملايين من السنين في حين أن الثاني(النجم الأصغر حجماً) قد يحيا لآلاف الملايين من السنين قبل أن يستنفذ ما لديه من الهيدروجين, وأن النجم الذي تتجاوز كتلته كتلة الشمس ب10 مرات يحرق الهيدروجين أسرع ب 10000 مرة من الشمس.

تولد النجوم داخل سحب تحتوي على الهيدروجين كعنصر أساسي وعلى عناصر أخرى وتسمى السحب بالسديم، وحتى ذلك الوقت يصعب على علماء الفلك اكتشافها وتنهار هذه السحب نحو المركز بتأثير جاذبيتها الذاتية فتقترب الذرات من بعضها البعض و يؤدي الضغط المتزايد إلى ارتفاع درجات الحرارة فتتمركز في داخل السحابة التي تصبح كثيفة، وعندما تصل درجة الحرارة الأساسية إلى حوالي 27 مليون درجة فهرنهايت (15 مليون درجة مئوية) يبدأ الاندماج النووي، وحتى يحدث الاندماج النووي يتطلب وجود قوة تدفع البروتونات باتجاه بعضها البعض متغلبة على قوى التنافر بينها وهذه القوة الهائلة لا يمكن الحصول عليها إلا بشرطين: وجود ضغوط عالية جداً تؤدي إلى تقارب البروتونات من بعضها البعض، و وجود حرارة مرتفعة جداً تعطي البروتونات طاقة حركة هائلة وتدفع أحدها نحو الآخر لكي تبدأ تفاعلات الاندماج النووي وهنا يكون النجم الشاب قد تشكل وبدأ بإنتاج الطاقة و يصبح النجم مرئياً و قد ينتج عن تقلص السحابة نجم واحد إذا كان حجمها صغير، أما إذا كانت كبيرة فهى تتقلص مشكلة نجماً مزدوجاً أو عدد من النجوم القريبة من بعضها البعض.

ويتم تصنيف معظم النجوم في مجرتنا بما في ذلك الشمس على أنها نجوم متسلسلة رئيسية، توجد في حالة مستقرة من الاندماج النووي ويتحويل الهيدروجين إلى الهيليوم وتشع الأشعة السينية فتنبعث من هذه العملية كمية هائلة من الطاقة مما يجعل النجم ساخناً ومشرقاً.

النجوم في مرحلة التسلسل الرئيسي: في هذه المرحلة يخضع النجم لتوازن دقيق بين قوة الجاذبية التي تسحبه نحو المركز وقوة الإشعاع التي تشتته إلى الخارج، فإذا ازدادت شدة التفاعلات النووية فإن درجة الحرارة تزداد في نواة النجم ويتمدد الغاز وتصبح الفراغات بين جزيئاته أكبر من الطبيعي مما يؤدي إلى بطء سرعة التفاعلات، أما إذا نقصت شدة التفاعلات تتناقص درجة الحرارة وتتقلص النواة بتأثيرالجاذبية وتتقارب الجسيمات من بعضها وتحدث التفاعلات بشكل أسرع وتتولد الحرارة عن قوة الجذب الناتجة فيحدث التوازن للكرة الغازية الهائلة تحت تأثير قوتين: قوة الجاذبية التي تشد مادة النجم نحو المركز، وقوة الإشعاع الناتج عن الطاقة الهائلة المتحررة عن التفاعلات النووية والتي تشتت مادة النجم باتجاه الخارج والتوازن بين هاتين القوتين هو عامل أساسي في استقرار النجم حيث يقوم النجم خلال مرحلة التسلسل الرئيسي بحرق الهيدروجين في النواة محولاً إياه إلى هيليوم، ويبقى مستقراً بتأثير التوازن بين الجاذبية والإشعاع وتتعلق الفترة التي يحترق بها النجم الهيدروجين بكتلة هذا النجم وفي هذه المرحلة يتواجد النجم في مخطط هرتز- روسل  ضمن منطقة التسلسل الرئيسي حيث تكون هناك علاقة ثابتة بين سطوع النجم ودرجة حرارة سطحه حيث تقضي النجوم%90 من حياتها في مرحلة تسلسلها الرئيسي و يبلغ عمر الشمس الآن حوالي 4.6 مليار سنة وتعتبر نجمًا قزمًا أصفر متوسط الحجم ويتوقع علماء الفلك أنها ستبقى في مرحلة التسلسل الرئيسية لعدة مليارات من السنين.

لمعان النجم: تتألق بعض النجوم أكثر من غيرها حيث أن سطوعها هو عامل لمقدار الطاقة التي تطلقها اللمعان ومدى بُعدها عن الأرض ويمكن أن يختلف اللون أيضًا من نجمة إلى أخرى لأن درجات الحرارة ليست كلها متشابهة فتظهر النجوم الساخنة باللون الأبيض أو الأزرق بينما تبدو النجوم الأكثر برودة باللون البرتقالي أو الأحمر.

نهاية النجم: مع تحرك النجوم نحو نهاية حياتها يتم تحويل الكثير من الهيدروجين إلى الهيليوم و يغوص الهيليوم في قلب النجم ويرفع درجة حرارة النجم مما يتسبب في تمدد غلافه الخارجي من الغازات الساخنة و تُعرف هذه النجوم الكبيرة المنتفخة بالعملاق الأحمر و هناك طرقًا مختلفة يمكن أن تنتهي بها حياة النجم حيث يعتمد مصيرها على مدى كتلة النجم.

ولكن حتى الآن لم نجيب على سؤالنا الأساسي كيف ستنتهى حياة شمسنا سوف نجيب على هذا السؤال فى المقال القادم بإذن الله فتابعونا.

المراجع العلمية:

https://www.nationalgeographic.com/science/space/universe/stars

https://www.siyavula.com/read/science/grade-9/birth,-life-and-death-of-a-star/27-birth,-life-and-death of-a-star
https://coolcosmos.ipac.caltech.edu/ask/205-What-are-stars-made-of