بحث عن النجوم ج3

كيف تنتج النجوم الطاقة

الاندماج النووي.
تنتج النجوم الطاقة النووية بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم خلال سلسلة من
التفاعلات النووية. ونتيجة لهذه التفاعلات، تتكون نواة هيليوم من أربع
نويات هيدروجين. وعندما يحدث هذا الاندماج النووي، تنطلق الطاقة.

وتحدث
عملية مشابهة لهذه عندما تنفجر القنبلة الهيدروجينية. والاندماج
الهيدروجيني هو المصدر الأساسي للطاقة للنجوم في التتابع الأساسي. فالنجم
عندما يستنفد هيدروجينه، يبدأ في بناء كميته من الهيليوم والعناصر الأخرى.
ويشكل الهيدروجين والهيليوم حوالي 97% من كتلة النجم. وتحتوي الـ 3%
المتبقية على الأرجون والكربون والكلور والحديد والمغنسـيوم والنـيون
والنيتروجين والأكسجـين والسليكـون والكبريت، وعناصر أخرى.

والهيدروجين
والهيليوم هما أخف العناصر الكيميائية، أي لذراتهما أقل الكتل الذرية. أما
ذرات عناصر مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين، فلها كتل ذرية كبيرة ولهذا
تعد عناصر ثقيلة. وفي النجم، تتكون العناصر الأثقل من الأخرى الأخف وزناً
أثناء إنتاج الطاقة النووية.

سديم السرطان سحابة هائلة سريعة التمدد
من الغاز الذي ينتج بوساطة نجم متفجر. الجزء العميق داخل سديم السرطان نجم
نيوتروني يدور 30 مرة في الثانية. هذا المنبض (المتذبذب) يعطي كمية هائلة
من الطاقة، تجعل السديم يتوهج. الصورتان على اليسار تبينان المنبض
(التذبذب)، الذي وضع في الصورة العليا. يتغير ضوء المنبض (المتذبذب) من
السطوع، أعلى، إلى الخفوت، أسفل، 30 مرة كل ثانية.
أعمار النجوم. إن
حقيقة تكـوين النجـوم للعناصر الثقيلة من العنـاصر الخفيفـة، أمكنت
الفلكيين من التميـيز بين جيلين من النجوم. وتحتوي نجوم الجيل الأصغر على
كميات من العناصر الثقيلة تزيد بمقدار 100 مرة على نظيرها في نجوم الجيل
الأقدم.

تنتهي حياة بعض النجوم بانفجارات تشبه الانفجار الذي نتج
عنه سديم السرطان. وينتج عن مثل هذا الانفجار سحابة تحتوي على الهيليوم
وعناصر أثقل تكـونت في النجـم قبـل انفجاره. وبمضي الوقت، تختلط المادة في
السحابة مع غاز ما بين النجوم. ويصبح الغاز المخصِّب المادة التي تتكون
منها النجوم الجديدة. وهكـذا يحتوي نجم جديـد، من الجيـل الثـاني، بقايـا
نجم كان غنيًا بالعناصر الأثقل. ونتيجة لذلك، يحتوي النجم الجديد نسبياً
على كميات عالية من تلك العناصر. ويرى بعض العلماء أن الشمس والأرض وكواكب
أخرى من النظـام الشمسي، على سبيل المثال، تكونت منذ حـوالي 5 بلايين سنة
مضت من المـادة المخصبة بوساطـة الأجيـال المبكرة من النجوم. ويعتقد هؤلاء
العلماء أيضًا أن الأكسجين في الهواء، والحديد في الدم، والكالسيوم في
عظامنا تكونت في الأجزاء الداخلية للنجوم، التي انفجرت قبل فترة طويلة من
تكوين النظام الشمسي.

يسمي الفلكيون نجـوم الجيـل الأصغر نجـوم
الجمهرة 1ويسمون نجـوم الجيـل الأقدم نجوم الجمهرة 2. ونجــوم الجمهرة 1
نجوم جديدة نسبيًا، مثل الشمس. وقد تكونت من غازات كانت جزءًا من نجوم
مبكرة. تحتوي نجوم الجمهرة 1 على كميات أكبر من العناصر الأثقل مقارنة
بنجوم الجمهرة 2. ونجوم الجمهرة 2 أقدم عمرًا وتكونت من أول سحب غاز في
الفضاء. وقد تكونت هذه السحب أساسًا من الهيدروجين والهيليوم، مع كميات
صغيرة جداً من العناصر الثقيلة

مولد النجم وموته

نجوم
جديدة اكتشفت في سحابة من الغبار والغاز في كوكبة الجوزاء. أخذت الصورة
إلى اليمين في 1947م، وهي تبين ثلاثة نجوم في السحابة. والصورة إلى اليسار
التي أخذت في عام 1954م، تبين ما يعتقده الفلكيون أنه ربما يكون نجمان
جديدان بدآ في التكون خلال سبع سنوات. وهذان قريبان من نجمين من نجوم
الكوكبة، مما جعلهما يظهران نجمين كبيرين في الصورة.
تستمر حياة معظم
النجوم بلايين السنين. ومن البديهي أن أحدًا لم يتابع نجمًا معينًا منذ
مولده حتى مماته. ومع هذا لاحـظ الفلكيون نجومًا كثيرة مختلفة في مختلف
مراحل عمرها. وقد وضع الفلكيون أيضًا نظريات تكوين النجم التي بنيت على
قوانين الكيمياء والفيزياء المعروفة.

يحصل الفلكيون على كثير من
معلوماتهم عن حياة أي نجم بدراسة عناقيد النجوم. تكونت النجوم في العنقود
الواحد على الأرجح في وقت واحد، وبناء على ذلك يكون لها كلها العمر نفسه .
وتشمل بعض العناقيد العديد من النجوم العملاقة الزرقاء، والتي تستعمل
وقودها الهيدروجيني بتسارع، فتكون حياتها قصيرة جداً. وبذلك فإن مثل هذه
النجوم والعناقيد تكون شابة. وتحوي عناقيد أخرى نجومًا عملاقة حمراء، يُظن
أنها نجوم قديمة، ولكنها لاتحوي نجومًا عملاقة زرقاء. لذا فإن مثل هذه
العناقيد يجب أن تكون قد بلغت عمرًا كافيًا تحترق خلاله النجوم العملاقة
الزرقاء. وبرصد عناقيد النجوم، ومن الدراسات النظرية، وضع الفلكيون أجزاء
قصة كيفية احتمال بداية النجوم ونهايتها.

النجوم في تكونها.السحابة
الضخمة من الغبار والغاز بين النجمي تعكس الضوء للنجوم القريبة. مثل هذه
السحب اللامعة يجعل من الممكن رؤية كرات داكنة صغيرة من المادة التي توجد
بين السحابة والأرض. وتظهر اثنتان من هذه الكرات الداكنة في الصورة ـ عند
أعلى اليمين وأعلى اليسار من السحابة. هذه الكرات ربما تكون البدايات لنجوم
جديدة.
كيف تتكـون النجـوم. يبدأ النجم حياته سحابة من غاز وغبار مابين
النجوم. هذه السحب ترى قِطعًا صغيرة داكنة أمام النجوم البعيدة اللامعة
لدرب اللبانة. ويتكون أغلب مكونات السحابة من هيدروجين مخلوط بالغبار. وقد
تشمل السحابة بقايا نجم انفجر أو ربما تكون مجموعة من الغازات قذفت من سطح
نجوم عملاقة.

وتتمثل المرحلة الأولى في تكوين نجم جديد في انكماش
جزء من سحابة مابين النجوم إلى كرة. ولم يشاهد علماء الفلك أبداً نجمًا
جديدًا يبرز فجأة إلى الحياة، ولكنهم اكتشفوا سحبًا عديدة كروية الشكل
داكنة بين النجوم. وربما تكون هذه السحب نجومًا جديدة في بداية تشكيلها.

وخلال
ملايين السنين، تتقلص السحابة الغازية تحت تأثير جاذبية بعضها لبعض.
فبينما تنجذب المواد بعضها إلى بعض مكونة كرة غازية، تزداد درجة الحرارة،
وعندما تصل درجة الحرارة في منتصف الكرة إلى 1,100,000°م، يبدأ تفاعل
الاندماج النووي. ويبدأ الهيدروجين في المركز في التغير تدريجيًا إلى
هيليوم، منتجًا كميات كبيرة من الطاقة النووية. وتسخن هذه الطاقة الغاز
المحيط بالمركز، ويبدأ الغاز في اللمعان، ويأتي النجم إلى الحياة.

ويتوقف
نوع النجم الذي يتشكل على كتلة السحابة المتقلصة. فالسحابة التي تبلغ
كتلتها حوالي من كتلــة الشمس تصبح حمراء وأقـل لمعانـاً من نجـم التتابع
الرئيسي. والسحابـة التي تبلغ كتلتها حــوالي 50 مـرة قدر كتلة الشمس تصبح
زرقاء وأكثر لمعاناً من نجم التتابع الرئيسي.

تفجر نجم إلى مستعر
فائق التوهج توضحه هاتان الصورتان لمجرة سحابة ماجلان الكبيرة اللتان أخذتا
في 1969م، (إلى اليمين) و 1987م، (إلى اليسار). السهم في الصورة اليسرى
يشير للنجم الذي انفجر إلى مستعر فائق التوهج، وأصبح لمعانه أشد بلايين
المرات من سطوع الشمس.
كيف تتغير النجوم وتموت. بعد أن يبدأ النجم في
اللمعان، يبدأ في التغير ببطء. وتعتمد سرعة تغيره على معدل سرعة إنتاج
الطاقة النووية في داخله. وتعتمد سرعة هذه العملية على كتلة النجم. فكلما
كبرت كتلة النجم، زاد لمعانه وحرارته، وزادت سرعة تغيره. تأخذ النجوم، التي
تكون كتلتها حوالي 10 مرات مثـل كتـلة الشمس، عـدة ملايين من السنين
لتتغير. وتأخـذ النجوم الأصغر التي تبلغ كتلتها حوالي من كتلة الشمس مئات
بلايين السنين لتتغير.

يتغير النجم لأن مخزونه من الهيدروجين يقل.
وعندما يحدث هذا النقصان يتقلص مركز النجم وترتفع درجة الحرارة والضغط في
المركز. وفي الوقت نفسه، تقل درجة الحرارة في الجزء الخارجي تدريجياً،
ويتمدد النجم بسرعة ويصبح نجمًا عملاقًا أحمر.

ويعتمد ما يحدث بعد
أن يمر النجم بمرحلة العملاق الأحمر على كمية ما يحويه النجم من كتلة.
والنجم الذي له كتلة الشمس نفسها يقذف طبقاته الخارجية التي يستطاع رؤيتها
في شكل هياكل غاز متوهجة تسمى سديمًا كوكبيًا، فيبرد اللب المتخلف ويصبح
قزمًا أبيض.

ويصبح النجم الذي كتلته أكبر بحوالي ثلاث مرات من كتلة
الشمس نجمًا فوق عملاق. وربما تكونت عناصر يصل ثقلها إلى ثقل الحديد داخل
النجم الذي يمكن آنذاك أن ينفجر إلى مستعر فائق التوهج. وإن تبقى أقل من
ثلاث مرات قدر كتلة الشمس بعد الانفجار، فإنه يصبح نجمًا نيوترونيا. ولو
تبقى أكثر من ثلاث مرات قدر كتلة الشمس، يتحطم النجم ويكون ثقبًا أسـود.

الجزء الثانى
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

الجزء الاول
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]