دورة النجوم

دورة حيات النجوم

النجوم.. والتي تعرف بالشكل الشائع بأنها النقاط المضيئة في السماء ليلاً إلى جانب القمر، أجسام عملاقة ساخنة، تعمل كأفران عظيمة، وتكون بشكل كرة ضخمة من البلازما، تنتج الطاقة من داخلها بالطاقة النووية وترسلها إلى الفضاء الخارجي عن طريق موجات كهرومغناطيسية، رياح شمسية وفيض نيوتروني وقليل من الأشعة السينية.

ولكن هذه النجوم لها دورة حياتها الخاصة، حيث تمر بفترات التكوين والطفولة لتصبح بالغة ومن ثم تمر بمنتصف العمر وفي النهاية تمر بعمر الشيخوخة لتموت بعدها وتنفجر ليتكون منها كواكب أو تعود لتكوين نجوم أخرى. خلال هذه الفترات تمر بمراحل مختلفة في الصفات صنفها العلماء وأطلقوا عليها أسماء معينة، وسنستعرض هنا مراحل ودورة حياة النجوم.

مرحلة النسق الأساسي (Main Sequence Star)

وتشكل النجوم في هذه المرحلة نحو 80 % من مختلف النجوم في الكون، يجمعها رسم بياني بغرض تصنيفها من حيث اللون ودرجة السطوع. وتتميز نجوم النسق بأن طاقة اشعاعها ناتجة عن تفاعلات الاندماج النووي للهيدروجين في قلب النجم لتنتج الهيليوم. ويسمى الرسم البياني الذي يجمع بين لون النجم وقدر سطوعه المطلق تصنيف هرتزشبرونج-راسل. وتسمى مجموعة نجوم هذا الحزام على الرسم البياني النسق الأساسي، لأنها تشكل 80 % من أنواع النجوم الموجودة في الكون. ويقسم النسق الأساسي أحياناً إلى نصف علوي ونصف سفلي بحسب نوع التفاعلات التي تجري في النجم وتنتج طاقته. فالنجوم التي تكون كتلتها أقل من 1.5 من كتلة الشمس تجري فيها تفاعلات الاندماج النووي لعنصر الهيدروجين على مراحل فيتولد الهيليوم، وتسمى تلك التفاعلات سلسلة تفاعل بروتون-بروتون. أما النجوم التي تبلغ كتلتها أكبر من 1.5 من كتلة الشمس فتجري فيها تفاعل الاندماج النووي لذرات الكربون، والنتروجين والأكسجين وذلك بعد أن يكون الهيليوم قد تكون من الهيدروجين في النجم.
وإن تقدم الشمس في العمر سيؤدي إلى انتفاخها وتحولها إلى عملاق أحمر، وذلك بعد استهلاكها للجزء الأكبر من وقودها من الهيدروجين.

مرحلة العملاق الأحمر (Red Giant)

يتكون العملاق الأحمر نتيجة لتحول أنوية ذرات الهيدروجين المكونة للنجم -مع مرور الزمن- إلى هيليوم بطريق الاندماج النووي مثل ما يحدث في باقي النجوم. ويتحول النجم بالتدريج إلى عملاق أحمر قرب انتهاء الهيدروجين، وعند بدء تحول العناصر الخفيفة مثل الكربون والأكسجين والنيتروجين إلى الحديد. ولا يحدث هذا إلا عندما ترتفع درجة حرارة قلب النجم إلى نحو 2000 مليون درجة. فيتمدد النجم وعلى الأخص تتمدد طبقاته الغلافية الغازية نتيجة لأرتفاع درجة الحرارة في النجم، مكونة هالة حمراء اللون هائلة الحجم متوهجة وتشع ضياءاً شديداً جداً. ويكون بشكل نجم قطره يبلغ من 15 إلى 45 مرة قطر الشمس، ويعادل لمعانه أو نوره حوالي مائة مرة أو أكثر لمعان الشمس.

مرحلة القزم الأبيض (White Dwarf)

ويكون بشكل نجم له حجم صغير في حدود حجم الكوكب ولكن كثافته عالية، قد تصل إلى أضعاف كثافة الشمس. وألوانه ما بين اللون الأبيض والأصفر. والأقزام البيضاء في الواقع هي نجوم تحتضر وسطوحها ساخنة بدرجة غير اعتيادية، لإن حجمها الصغير يحد من مساحة السطح الذي يخرج منه الأشعاع.

مرحلة القزم الأسود (Black Dwarf)

هو بقايا نجم افتراضي ينشأ عند يبرد القزم الأبيض بشكل كبير ولا يرسل حرارة أو ضوء لمسافة كبيرة. ويقدر الزمن اللازم لتحول القزم الأبيض إلى قزم الأسود بأنه أكبر من عمر الكون الحالي والمقدر 13.7 مليار سنة. لذلك لا يتوقع وجود أقزام سوداء في الكون حالياً. وحتى لو كان القزم الأسود موجوداً فإنه من الصعب تحديده أو رصده لأنه سيبعث القليل من الإشعاع حسب تعريفه. وتعتبر إحدى النظريات أنه يمكن تحديده من خلال تأثير الجاذبية.

مرحلة المستعر الأعظم (Supernova)

المستعر الأعظم أو ‘السوبر نوفا‘ هو نوع من أنواع النجوم المتفجرة وتعبير يدل على عدة انفجارات نجمية هائلة يرمي فيها النجم غلافه في الفضاء عند نهاية عمره. تؤدي إلى تكون سحابة كروية براقة للغاية حول النجم من البلازما، سرعان ما تنتشر طاقة الانفجار في الفضاء وتتحول إلى أجسام غير مرئية في غضون أسابيع أو أشهر. أما قلب النجم فينهار على نفسه نحو المركز مكونا إما قزما أبيضا أو يتحول إلى نجم نيوتروني ويعتمد ذلك على كتلة النجم. أما إذا زادت كتلة النجم عن نحو 20 كتلة شمسية فإنه قد يتحول إلى ثقب أسود بدون أن ينفجر في صورة مستعر أعظم.

ما يُحدد مصير النجم بعد انفجاره هو ما يُسمى “حد تشاندراسيخار”، هذا الحد هو مقدار الكتلة (1.4 كتلة شمسية) الذي إن لم يَتجاوزه النجم فسيَتحول إلى قزم أبيض، وإن تجاوزه فيَتحول إما إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود (ما يُحدد أيهما هو حد أوبنهايمر-فولكوف). إذا ما كانت كتلة النجم عالية، فسيَعني هذا أنه سيَكون أكثر كثافة، ولذلك فإن النجوم الكثيفة تصبح نجوماً نيوترونية أو ثقوباً سوداء. النجوم النيوترونية هي أجسام عالية الكثافة جداً، ولذا فعندما تتكون تندمج الإلكترونات والبروتونات لتصبح نيوترونات تستطيع تحمل الضغط الهائل في النواة (فقطر هذه النجوم لا يَتجاوز الـ20 كم)، أما عندما تكون الكثافة أعلى من ذلك، فإن حتى النيوترونات لا تعود قادرة على تحمل الضغط الهائل، فيَنهار النجم متحولاً إلى ثقب أسود هائل الكثافة.

مرحلة السديم (Nebula)
السدم هي أجرام سماوية ذات مظهر منتشر غير منتظم مكون من غاز متخلخل من الهيدروجين والهيليوم وغبار كوني.

مرحلة الكرية أو كرة بوك (Globule)
وتكون سحابة سوداء كثيفة من الغبار والغاز تحدث أحيانا عند تشكل النجوم. تتواجد كرات بوك داخل المنطقة HII، وعادة ما تكون كتلتها من حوالي 2 إلى 50 مرة من الكتلة الشمسية . تحتوي على جزيئات الهيدروجين (H2)، وأكاسيد الكربون والهيليوم، وحوالي 1 ٪ من كتلتها يتكون من غبار السيليكات.

مرحلة النجم الأولي (Protostar)
كتلة كبيرة تتشكل نتيجة تقلض غاز سحابة جزيئة عملاقة في الوسط بين النجمي, ويعتبر مرحلة مبكرة من تشكل النجوم. تستمر هذه المرحلة من أجل نجم في نفس كتلة الشمس حوالي 100000 سنة. تبدأ بزيادة الكثافة في نواة السحابة الجزيئية، وتنتهي بتشكيل نجم تي الثور. الذي سيتطور فيما بعد إلى نجم نسق أساسي.
وقد يمر النجم بمرحلة ثانوية قبل مرحلة النسق الأساسي هي مرحلة القزم البني، وتكون الأجسام البنية أجرام أصغر من النجوم لا تكفي كتلتها للحفاظ على تفاعلات الانصهار النووي لحرق الهيدروجين في أنويتها (مثل نجوم التسلسل الرئيسي).