لطالما نظرنا الى الشمس و رأينا نورها، و تسائلنا ما هي النجوم, و كيف نشأت النجوم ؟
في الواقع تعرف وكالة ناسا النجوم على انها عبارة عن اجسام فلكية بلازمية على شكل كرات غازية مرتبطة ببعضها البعض بفعل جاذبيتها. و أقرب نجم إلى الأرض هو شمسنا .
النجوم تمثل اللبنات الأساسية للمجرات
ويدل عمر النجوم و طريقة توزيعها، و مكوناتها الى عمر و تاريخ و ميكانيكية عمل المجرة نفسها ، اذ ان النجوم مسؤولة عن تصنيع وتوزيع العناصر الثقيلة مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين ، وترتبط خصائصها ارتباطًا وثيقًا بخصائص أنظمة الكواكب التي قد تدور حولها. وبالتالي ، فإن دراسة كيف نشأت النجوم وحياتها وموتها أمر أساسي في مجال علم الفلك !، من المستحيل معرفة عدد النجوم الموجودة ، لكن يقدر علماء الفلك أنه في مجرتنا درب التبانة وحدها ، يوجد حوالي 300 مليار.
أغلب مكونات النجم هما عنصرا الهيدروجين المتأين والهيليوم المتأين (وهما يسميان في حالة التأين بلازما). وقد بينت الأرصاد الفلكية أن نسبة كبيرة من النجوم لها كواكب تدور حولها مثلما هي موجودة في المجموعة الشمسية .
كيف نشأت النجوم ؟ :-
تبقى دراسة كيف نشأت النجوم مهمة لدراسة النجم و كواكبه خاصة و المجرة المحتوية له عامة و الانماط الخاصة به وتركيبه المادي.
تمتد دورة حياة النجم إلى مليارات السنين. كقاعدة عامة ، كلما زاد حجم النجم ، كلما كان عمره أقصر، و تنشأ النجوم في مناطق غنية بالهيدروجين. اذ ان التجمع الكبير لذرات الهيدروجين يجعل على جعل الذرات تقوم بسحب بعضها البعض نتيجة لجاذبيتها و كثرة عددها و التقارب بينها، فتشكل سحابة غازية ( سديم ).
و بعد فترة تصبح السحابة بانكماش اكثر بسبب اجذاب ذرات الهيدروجين لبعضها، و بسبب الصدامات الكثيرة و القوية بين الذرات تزداد الحرارة بشكل عظيم داخل السحابة الغازية المنكمشة، و مع مرور الزمن بسبب الحرارة العالية و وجود الهيدروجين يحصل تفاعل يسمى الاندماج النووي، اذ يحول ذرات الهيدروجين الى عنصر كيميائي مختلف وهو الهيدروجين، عند حصول هذا التفاعل يولد النجم.
تحدث الولادة داخل سحب غبار أساسها الهيدروجين المتجمع تسمى السدم. على مدى آلاف السنين ، تسبب الجاذبية في انهيار جيوب من المادة الكثيفة داخل السديم تحت ثقلها. إحدى هذه الكتل الغازية المتقلصة ، والمعروفة باسم النجم الأولي ، تمثل المرحلة الوليدة للنجم. نظرًا لأن الغبار في السدم يحجبها ، فقد يصعب على علماء الفلك اكتشافها.
عندما يصبح النجم الأولي أصغر حجمًا ، فإنه يدور بشكل أسرع بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي – وهو نفس المبدأ الذي يتسبب في تسارع متزلج على الجليد عندما تسحب ذراعيه. يؤدي الضغط المتزايد إلى ارتفاع درجات الحرارة ، وخلال هذا الوقت ، يدخل النجم ما يعرف بمرحلة T Tauri القصيرة نسبيًا.
عندما تتولد هذه النجوم الهائلة في السحب الجزيئية فهي تتكور تحت تأثير قوة الجاذبية (قوة الثقالة)وتزداد كثافتها وترتفع حرارتها. وهي تظل تنكمش بقوة الجاذبية وتشتد كثافتها وتزداد درجة حرارتها ويزداد الضغط في قلبها إلى أن يبدأ اندماج الهيدروجين فيها (عند درجة حرارة نحو 10 مليون كلفن).
وتنتج عن اندماج الهيدروجين طاقة هائلة فيشع النجم ويضيء، ويكون هذا هو مولد نجم جديد. ويحدث توازن بين ضغط الإشعاع من الداخل غلى الخارج وقوة الثقالة من الخارج للداخل ويحتفظ النجم بذلك بحجمه.
بعد ملايين السنين ، عندما ترتفع درجة الحرارة الأساسية إلى حوالي 27 مليون درجة فهرنهايت (15 مليون درجة مئوية) ، يبدأ الاندماج النووي ، ويشعل اللب ويطلق المرحلة التالية – والأطول – من عمر النجم ، والمعروفة باسم التسلسل الرئيسي .
يتم تصنيف معظم النجوم في مجرتنا ، بما في ذلك الشمس ، على أنها نجوم متسلسلة رئيسية. توجد في حالة مستقرة من الاندماج النووي ، وتحويل الهيدروجين إلى الهيليوم وتشع الأشعة السينية. تنبعث من هذه العملية كمية هائلة من الطاقة ، مما يجعل النجم ساخناً ومشرقاً .
تقضي النجوم حوالي 90% من حياتها في اندماج الهيدروجين لإنتاج الهيليوم في تفاعلات ذات درجة حرارة عالية وضغط عالي بالقرب من لب النجم. ويقال أن هذه النجوم تكون على التسلسل الرئيسي وتسمى النجوم القزمة. ابتداء من الساعة صفر في مرحلة التسلسل الرئيسي، فإن نسبة الهيليوم في قلب النجم في زيادة مطردة، معدل الاندماج النووي في قلب النجم سيزيد ببطء، وكذلك لدرجة حرارة النجم ولمعانه. الشمس على سبيل المثال تشير التقديرات إلى أن زيادة في لمعانها بنحو 40% منذ أن وصلت إلى مرحلة التسلسل الرئيسي .
تعتمد المدة التي يقضيها النجم في التسلسل الرئيسي في المقام الأول على كمية من الوقود التي تندمج ومعدل اندماج الهيدروجين، أي كتلتها الأولية ولمعانها.
بالنسبة للشمس، تقدر حياتها في أن تكون حوالي 10 مليار (1010) سنة. اذ ان النجوم الضخمة تستهلك وقودها بسرعة جدا و تكون قصيرة الأجل، إذ تكون درجة حرارتها عالية جدا، تبلغ مليارات الدرجات المئوية،و النجوم ذات الكتلة المنخفضة تستهلك وقودها ببطء شديد وتسير فيها التفاعلات عند درجات حرارة أقل (نحو 12 مليون درجة مئوية).
النجوم الأقل ضخامة من 0.25 ( ربع ) كتلة شمسية ( كتلة شمسنا ) تسمى: الأقزام الحمراء تكون قادرة على ادماج الهيدروجين إلى ما يقارب كتلتها كوقود في حين أن النجوم ذات كتلة تعادل 1 كتلة شمسية لا يمكن أن تستهلك إلا حوالي 10% من كتلتها كوقود.
يسير اندماج الهيدروجين في النجوم ذات كتلة تعادل حوالي 0.25 من كتلة الشمس بطيئا ويمكن أن يستمر لحوالي تريليون (1012) سنة وفقا لحسابات التطور النجمي؛ في حين أن النجوم الأقل كتلة (0.08 كتلة شمسية) سوف تستمر لمدة حوالي 12 تريليون سنة. وفي نهاية حياتها، الأقزام الحمراء تصبح ببساطة اخفت لمعانا وابهت.
ومع ذلك، بما ان عمر بعض هذه النجوم ذات كتلة اقل من 0.85 كتلة شمسية قد يصل إلى 12 مليار سنة (مقارنة بالعمر الحالي للكون (13.8 مليار سنة)، فتكون قد استهلكت طاقتها وانطفأت و يتوقع أن تكون قد انتقلت للخروج من التسلسل الرئيسي.
مع تحرك النجوم نحو نهاية حياتها ، تم تحويل الكثير من الهيدروجين إلى الهيليوم. يغوص الهيليوم في قلب النجم ويرفع درجة حرارة النجم – مما يتسبب في تمدد غلافه الخارجي من الغازات الساخنة. تُعرف هذه النجوم الكبيرة المنتفخة بالعمالقة الحمراء. لكن هناك طرقًا مختلفة يمكن أن تنتهي بها حياة النجم ، ويعتمد مصيرها على مدى كتلة النجم.
مرحلة العملاق الأحمر هي في الواقع مقدمة لنجم يتخلص من طبقاته الخارجية ويصبح جسمًا كثيفًا صغيرًا يسمى قزمًا أبيض. الأقزام البيضاء باردة لمليارات السنين.
البعض ، إذا كان موجودًا كجزء من نظام نجمي ثنائي ، فقد يجمع المادة الزائدة من النجوم المصاحبة له حتى تنفجر أسطحها ، مما يؤدي إلى نشوء مستعر جديد. في النهاية تصبح جميع الأقزام البيضاء مظلمة وتتوقف عن إنتاج الطاقة. في هذه المرحلة ، والتي لم يلاحظها العلماء بعد ، أصبحوا معروفين باسم الأقزام السوداء
تتجنب النجوم الضخمة المسار التطوري المعروف للنجوم المتوسطة و الصغيرة الحجم ، وبدلاً من ذلك تخرج بانفجار – تنفجر على شكل مستعرات عظمى. في حين أنها قد تبدو وكأنها عمالقة حمراء منتفخة من الخارج ، فإن نواتهم تتقلص بالفعل ، وتصبح في النهاية كثيفة لدرجة أنها تنهار ، مما يتسبب في انفجار النجم. تترك هذه الانفجارات الكارثية وراءها نواة صغيرة قد تصبح نجمًا نيوترونيًا أو حتى ، إذا كانت البقايا ضخمة بما فيه الكفاية ، ثقبًا أسود.
نظرًا لأن بعض المستعرات الأعظمية لها نمط تدمير يمكن التنبؤ به وما ينتج عنه من لمعان ، يمكن لعلماء الفلك استخدامها كـ “شموع قياسية” أو أدوات قياس فلكية ، لمساعدتهم على قياس المسافات في الكون وحساب معدل توسعها و كأجابة ايضا عن ما هي النجوم ؟ و كيف نشأت النجوم ؟ .
انشاء و ترجمة و تحرير :-
علي رضا
المصادر :-
4 – كتاب ( a brief history of time ( stephen hawking
