الدرس الثالث: دورة حياة النجوم

نتشابه نحن والنّجوم بأنّ كلانا يمرّ بمراحل عمريةٍ مختلفةٍ تبدأ بالولادة وتنتهي بالوفاة
تعتمد دورة حياة النجم علة كتلة النجم الأولي و هناك اعتقاد بأن النجوم التي كتلتها اكبر تبقى مدة اطول من التي مدتها اقل، لكن ثبت ان كتلة النجم تتناسب بشكل عكسي مدة حياته( النجوم ذات الكتلة الصغيرة التي اقل كتلة من الشمس تستنفذ وقودها النووي بشكل ابطأ من النجوم ذات الكتلة الكبيرة ( بمعنى أن حياتها تستمر مدة اطول). و لولادة النجم مراحل و هي ( التكاثف، مرحلة الانكماش، مرحلة الاندماج النووي ).
بولادة النّجم وتكوّنه ككرةٍ من الغاز والغبار الكونيّ الّتي تجمعها الجاذبيّة في جسم غازيّ كبير في السُّدم ( السديم ) حيثُ تولد النّجوم و تبدأ حياة النجوم، وهي سحابة من الغبار والغازات التي تتكون معظمها من غازي الهيدروجين والهيليوم، ويُعدّ اكتشافها أحد أهم الأدلة على وجود دورة حياة للنجوم.  و هي عبارة عن حاضنات التي تولد فيها النجوم،

ثم تصبح الكرة الغازيّة أكثر كثافة وأكثر سخونة وتبدأ عملية الاندماج النووي و الّتي تعرفنا عليها في درسنا السابق، اذ يتحوّل فيها الهيدروجين إلى الهيليوم ويَنتج عن ذلك طاقةٌ هائلة. يُطلق على النّجم حديث الولادة  في هذه المرحلة نجمًا أوّليًّا و يستغرق انتقاله الى المرحلة الثانية ملايين السنين ، إذا كانت كتلة النّجم الوَليد 8% من كتلة الشّمس فإنه سيصبح قزمًا بنيًّا يتميّز بكتلةٍ منخفضةٍ نسبيًّا مما يصعّب تحفيز عمليّة الاندماج النوويّ. اذاً يتكون النجم الأولي ( يشبه الطفل حديث الولادة لحياة الإنسان معلن بداية ولادة نجم  و اول مرحلة من مراحل حياة النجم.

تطلق النجوم كميات من الطاقة من خلال عملية الاندماج النووي في قلب النجم معلنة بدء حياة النجم ليصبح من نجوم التتابع الرئيس و من خلال قوة الانكماش الجذبي و الضغط الحراري نحو الخارج وهذه المرحلة تشبه مرحلة الشباب في حياة الإنسان
عند نفاذ الوقود من قلب نجم التتابع الرئيس يعمل على تسخين الغلاف الهيدروجيني لتصبح كافية لعملية اندماج الهيدروجين ينتج بذلك طاقة اكثر مما كانت عليه ( يزداد حجم بسبب زيادة قوة الضغط الحراري الى الخارج على الانكماش الجذبي للداخلهنا تنتشر الطاقة بمساحة سطح اكبر تنخفض درجات الحرارة فيكون النجم باللون الاحمر و يصبح نجم عملاق أحمر او نجم فوق عملاق احمر .

*** موت النجم

يصدف أن يحدث بين ذرات الهيدروجين في نواة النجوم أو الأقزام البيضاء اشتعال بسيط مما يؤدي إلى استعار النجم في انفجار يوصف باسم المستعر حيث يشع كمية هائلة من الطاقة، كما يوجد نوع آخر من الإنفجار يعرف بالمستعر الأعظم  (Supernova) وعند انفجار النجم وموته فإنه لا يختفي كليًا من الوجود بل يتحول إلى شكل آخر من النجوم يعرف بالنجوم النيترونية، وتتصف تلك النجوم بجاذبيتها الكبيرة وكتلتها الهائلة، وإما يتحول إلى ثقب أسود، ويتم تحديد مصير النجم المنفجر وفقًا لكتلته فهي العامل الرئيسي في تحديد ما إذا كان مصيره نجمًا نيترونيًا  أم ثقبًا أسودًا.

*** دورة حياة الشمس


ولدت الشمس قبل حوالي 4.6 مليار سنة،وهي الشمس نجم متوسط الحجم، تقع في قلب النظام الشمسي (كواكب  المجموعة الشمسية ) في مجرة درب التبانة،  وهي عبارة عن نجم قزم أصفر، وكرة ساخنة من الغازات المتوهجة، تمد الأرض بالحرارة و الضوء،، الشمس اللآن في مرحلة التتابع الرئيس التي تولد الشمس فيها الطاقة حيث ستتطور الى عملاق احمر عند نفاذ مخزونها من الهيدروجين و الهيليوم، والحرارة الناتجه عن العملاق الأحمر ستجتاح كوكب الأرض ( وهنا تكون الحياة عليها مستحيلة ) حياة الشمس ستنتهي و تموت بصورة قزم ابيض بعد مليارات السنين.



النجم الأولي: المرحلة الأولى من مراحل حياة النجم، وهي تبدأ نتيجة انكماش مادة السديم نحو قلب النجم بفعل الجاذبية، وتزداد الطاقة الحركية بصورة كبيرة. نتيجة لذلك؛ تزداد درجة حرارة قلب النجم، فيتولد ضغط حراري يعاكس الانكماش الجذبي.

نجوم تتابع رئيس: المرحلة التي يقضي فيها النجم معظم حياته بسبب تساوي قوة الانكماش الجذبي نحو الداخل والضغط الحراري نحو الخارج، وهي بذلك تشبه مرحلة الشباب في حياة الإنسان، التي تُعد أطول مراحل حياته.

نجم فوق مستعر: نجم شديد السطوع، يُطلق طاقة تعادل الطاقة التي تصدرها الشمس خلال مدّة حياتها. وهو يتكون نتيجة الانفجار العظيم للنجوم فوق العملاقة الحمراء عندما تفقد وقودها النووي خلال مدد قصيرة.

الانكماش الجذبي:  ترتفع درجة حرارة جوف النجم إلى أن تصل إلى مستويات عاليةٍ جداً تمهيداً إلى ما سيحدث من اندماجات بفعل العامل الحراري.
السديم الكوكبي: سديم يمتاز بشكله الكروي، وكثافته الكبيرة جداً، وهو ينشأ عندما تموت النجوم؛ أي حين يفقد العملاق الأحمر الوقود النووي، وتكون مادة قلب السديم الكوكبي المتبقية نجماً يسمى القزم الأبيض.


الثقب الأسود: جرم سماوي ذو كثافة وجاذبية كبيرة جداً، وهو يجذب جميع أشكال الطاقة أو المادة التي تقترب منه، ولا يسمح لها بالإفلات منه، لذا لا يمكن رؤية الثقوب السود واكتشافها مباشرة. والثقب الأسود يمثل إحدى مراحل موت النجوم.

النجوم النيوترونية: إحدى مراحل موت النجوم، وهي أصغر حجماً من القزم الأبيض، إذ يبلغ قطرها (25) كم تقريباً، وتزيد كثافتها مليون مرة على كثافة القزم الأبيض.

عملاق أحمر: نجم عملاق ناتج من نجم تتابع رئيس في حالة احتضار؛ بسبب بدء نفاد الوقود النووي من قلب نجم التتابع الرئيس، فيسخن الغلاف الهيدروجيني الذي يحيط به حتى تصبح درجة الحرارة فيه كافية لبدء اندماج الهيدروجين؛ ما ينتج طاقة أكثر مما كانت عليه عندما كان نجماً من فئة التتابع الرئيس، فيزداد حجمه، ونظراً إلى انتشار الطاقة عبر مساحة سطح أكبر، وتكون درجات الحرارة السطحية منحفضة، فيبدو النجم باللون الأحمر.

القزم الأبيض: إحدى مراحل موت النجم، وهي تمتاز بكثافتها الكبيرة جداً، وحجمها الذي يساوي حجم الأرض تقريباً، وكتلتها التي تقارب كتلة الشمس. واللافت أنها تتوهج بصورة ضعيفة بالرغم من عدم احتوائها على وقود نووي، ومصدر هذا التوهج هو الطاقة المتبقية في قلب النجم.