النجوم أجسام فضائية كروية أو شبه كروية الشكل، متوهجة شديدة الحرارة.. ولهذا فهي مشعة للضوء ولجميع إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي أي <<أشعة جاما والسينية وفوق البنفسجية والضوء وتحت الحمراء والموجات الراديوية>>، وتتكون غالبا من غازي الهيدروجين والهليوم.. وتنتج درجات الحرارة الهائلة داخل النجم طاقة هائلة تنشأ نتيجة للتفاعلات النووية التي يتحول فيها الهيدروجين إلى هليوم.
+الميلاد الرهيب:
هل تساءلت.. كيف تولد النجوم؟ أول المتطلبات لبداية نشأة نجم هي كتلة باردة من المادة الموجود في الكون، تأخذ في التقلص، ويحدث هذا التقلص عندما تزداد كثافة مادة ما بين النجوم، لدرجة تصبح معها قوة الجاذبية قادرة على تماسك الكتلة مع بعضها.. وعندما تصل قوة الجاذبية إلى الحد اللازم، تبدأ درجة حرارة الكتلة المتقلصة بالارتفاع، بفعل تزايد الضغط، وبأخذ الغاز في المناطق المحيطة بالدخول إلى النجم المكوّن حديثا، فتزداد كتلته وترتفع درجة حرارته إلى الحد الذي تبدأ عنده التفاعلات النووية.
تستمر مرحلة النجم الأولى لتشمل فترة قصيرة نسبيا في طريق تطوّر النجوم <<ملايين السنين>> وكلما ازدادت الكتلة كلما قصر الزمن اللازم لإتمام مرحلة النجم الوليد.. فالنجم الضخم كبير الكتلة، يمكنه – بسبب شدة مجال جاذبيته – إنجاز ميلاده في وقت قصير، ويتطلب نجم كتلته مثل شمسنا، حوالي 50 مليون عام من بداية الانكماش، حتى بداية اشتعال العمليات النووية الحرارية في قلبه. بينما نجم أكبر كتلة من ذلك بعشر مرات، يمكنه قطع نفس الشوط في نصف هذه الفترة الزمنية، أما نجم كتلته 0,2 من كتلة الشمس، فيتطلب زمنا يصل إلى 500 مليون سنة.
+مرحلة الشباب:
اتضح لعلماء الفلك أنه بعد ميلاد النجم بعدة ملايين من السنين، يدخل في فترة الشباب، ويُطلق على هذه المرحلة <<التتابع الرئيسي>>. ومعظم النجوم في السماء في هذه المرحلة، ومنها شمسنا، وهذه النجوم الشابة تقاوم العوامل التي تؤدي إلى تقلصها عن طريق استهلاك وقودها من الهيدروجين في داخلها.
إن سطوع النجم في خط التتابع الرئيسي يعتمد على كتلته، ففي النجم الضخم الكتلة نجد أنقلبه يتحمل ثقل غلافه الخارجي، عن طريق الاحتفاظ بضغط شديد ينتج عن الحرارة الهائلة في باطنه، وكنتيجة لهذا فإن النجم يحتفظ بطاقة حرارية أكثر من التي تتسرب في الفضاء. ومن ثم يضيء بشكل باهر، ويبقى في مرحلة التتابع الرئيسي لبضع ملايين من السنين فقط.
أما نجوم التتابع الرئيسي الأقل كتلة فإن قلبها يكون أقل حرارة حيث أن ثقل الغلاف الخارجي المطلوب الاحتفاظ به أقل عبئا، ولهذا فالضغط أقل والحرارة أكثر انخفاضا، وتكون التفاعلات النووية أكثر بطئا، والطاقة الحرارة المتسربة للخارج أقل، وهكذا فالنجم يشع كمية منخفضة من الضوء، كما أنه يستهلك وقوده بشكل أكثر تحفظا، فيبقى في مرحلة التتابع الرئيسي لآلاف الملايين من السنين.
+عمالقة حمر.. وأقزام بيض:
توجد النجوم في خط التتابع الرئيسي طالما تكون قادرة على استهلاك وقودها من الهيدروجين في قلبها، ومع تحوّل الهيدروجين داخل النجم إلى هليوم في المناطق المركزية، فإن الأمر سوف ينتهي بنفاد الوقود الهيدروجيني من باطن النجم. وهنا يختلف ما يحدث للنجوم، فالنجوم ذات الكتلة الضخمة التي تتميز بالتفاعلات النووية السريعة، ينتهي وقودها الهيدروجيني أسرع من نجوم أخرى كتلتها أقل، وعندما يتم استهلاك حوالي عشرة بالمائة من الهيدروجين الموجود بالقلب، يبدأ في الانكماش فتتحرر طاقة تدفع المناطق الخارجية للنجم وتجبرها على التمدد.. وعلى ذلك يصبح النجم أكبر حجما وأكثر برودة في الخارج، وبالتالي يأخذ لونه في الاحمرار، وهنا يُطلق عليه <<العملاق الأحمر>>.
عندما يصل النجم إلى نهاية حياته، بعد مرحلة العمالقة الحمر، فإن القوى الحرارية تخسر المعركة مع الجاذبية، أما الطاقة اللازمة للاحتفاظ بالحرارة فإنها فُقدت في الفضاء، بينما كان النجم متأججا في فترة شبابه، وبمجرد انتهاء <<الوقود>> فإن قلب النجم يبرد إلى الحد الذي تختفي فيه أهمية الضغط الحراري، وتصبح الغلبة شيئا فشيئا للجاذبية، فيتقلص النجم حتى تصبح جُسيماته متلاصقة تقريبا.
وهكذا لم يعد هناك مجال لأي تفاعل نووي، بعد أن أصبح النجم نعشا أبيض للعناصر الثقيلة التي كونها في مركزه، ويبدأ النجم في عملية تبريد طويلة وبطيئة يشع فيها طاقته الضئيلة بتقتير شديد في الفضاء، وهنا يُطلق عليه <<القزم الأبيض>>.
+النوفا.. والسوبرنوفا:
تكشف الأرصاد الفلكية عن وجود كوارث تؤدي إلى تغيّر كامل في حالة النجم خلال بضعة أيام فقط، أو حتى بضعة أيام فقط، أو بضعة ساعات، فقد يحدث فجأة ودون سابق إنذار أن ينفجر النجم بشدة، ويزيد لمعانه عن العادي آلاف المرات، وفي بعض الحالات ملايين المرات.
مثل هذه النجوم التي تكون قبل انفجارها خافتة الضياء لا تلفت النظر، تصبح من النجوم اللامعة في السماء، فتجذب اهتمام علماء الفلك، وفي هذه الحالة يُطلق على النجم <<نوفا>>، فما الذي ُحدث ظاهرة <<النوفا>>؟
أحيانا تبدأ طبقات القزم الأبيض في التمدد فجأة، ويتحرك غلاف حار من الغاز الخارج بسرعة ألف وخمسمائة كيلومتر في الثانية، وسبب اللمعان الزائد هو هذا الغلاف المتمدد، الذي يُصدر خطوطا لامعة.
وبعد يوم أو ما يقرب من يوم، يبدأ الغلاف الغازي بالبرودة، ويقل إرسال الضوء اللامع، وفي النهاية يختفي الغلاف الغازي في الفضاء، ويعود النجم إلى حالته الأصلية، وقد ينفجر مرة أخرى، وفي حالات نادرة يحدث للنجم كارثة مروّعة، إذ تنفجر كل مادته في الفضاء، فيتمزق إلى أجزاء صغيرة. إنه موت عنيف على مستوى النجوم، فإذا كانت ظاهرة النوفا تقذف بجزء من مادة النجم في الفضاء، فإن السوبرنوفا تحطمه تماما.
النجم النيوترونية.. والثقوب السوداء:
لعل الشيء العجيب في ظاهرة السوبرنوفا، أنها تتسبب في ظهور النجم النيوتروني، فما هو النجم النيوتروني؟ تحت ظروف قوى الجاذبية الهائلة التي تحدث للنجم في مرحلة السوبرنوفا، فإن تقلّص المادة الشديد في حجم صغير جدا، الذي يقرّب بين الذرات، واندفاع الكتل الهائلة إلى قلب النجم بسرعة جنونية لتسحق مادته، يؤدي هذا إلى أن الإلكترونات تقترب من نواتها لتدور ملاصقة لها، ثم تتولد لها طاقة إضافية عالية نتيجة اقترابها من النواة، تتيح لها التفاعل مع البروتونات المكوّنة للنواة، ويؤدي الالتحام مع البروتونات إلى تعادل شحنة الالكترونات السالبة مع الشحنة الموجبة للبروتونات، وبهذا تتحوّل إلى نيوترونات متعادلة الشحنة، وهكذا يصبح النجم النيوتروني مكوّنا كله تقريبا من نيوترونات. ويتقلص حجم النجم الهائل إلى أن يبلغ قطره حوالي عشرة كيلومترات فقط، ويكون في حالة دوران سريع حول نفسه بشكل مذهل، وطالما أن كثافة النجم المتقلص تزيد عن كتلة الشمس بأكثر من 1,4 مرة، فإن النجم لن يتحوّل بعد انفجار السوبرنوفا إلى نجم نيوتروني، بل إلى ثقب أسود، فما الثقب الأسود؟
إنه مساحة في الفضاء انهارت المادة فيها، بحيث لا يتمكن الضوء أو أي مادة أخرى أن تخرج منها، ولهذا أطلق عليها <<الثقب الأسود>>، وينقسم إلى <<أفق حدث>> وهو الحد الخارجي، أما داخل الثقب فيُطلق عليه <<التفرد>> لأنه فريد ليس له مثيل في الكون كله.
+الميلاد الرهيب:
هل تساءلت.. كيف تولد النجوم؟ أول المتطلبات لبداية نشأة نجم هي كتلة باردة من المادة الموجود في الكون، تأخذ في التقلص، ويحدث هذا التقلص عندما تزداد كثافة مادة ما بين النجوم، لدرجة تصبح معها قوة الجاذبية قادرة على تماسك الكتلة مع بعضها.. وعندما تصل قوة الجاذبية إلى الحد اللازم، تبدأ درجة حرارة الكتلة المتقلصة بالارتفاع، بفعل تزايد الضغط، وبأخذ الغاز في المناطق المحيطة بالدخول إلى النجم المكوّن حديثا، فتزداد كتلته وترتفع درجة حرارته إلى الحد الذي تبدأ عنده التفاعلات النووية.
تستمر مرحلة النجم الأولى لتشمل فترة قصيرة نسبيا في طريق تطوّر النجوم <<ملايين السنين>> وكلما ازدادت الكتلة كلما قصر الزمن اللازم لإتمام مرحلة النجم الوليد.. فالنجم الضخم كبير الكتلة، يمكنه – بسبب شدة مجال جاذبيته – إنجاز ميلاده في وقت قصير، ويتطلب نجم كتلته مثل شمسنا، حوالي 50 مليون عام من بداية الانكماش، حتى بداية اشتعال العمليات النووية الحرارية في قلبه. بينما نجم أكبر كتلة من ذلك بعشر مرات، يمكنه قطع نفس الشوط في نصف هذه الفترة الزمنية، أما نجم كتلته 0,2 من كتلة الشمس، فيتطلب زمنا يصل إلى 500 مليون سنة.
+مرحلة الشباب:
اتضح لعلماء الفلك أنه بعد ميلاد النجم بعدة ملايين من السنين، يدخل في فترة الشباب، ويُطلق على هذه المرحلة <<التتابع الرئيسي>>. ومعظم النجوم في السماء في هذه المرحلة، ومنها شمسنا، وهذه النجوم الشابة تقاوم العوامل التي تؤدي إلى تقلصها عن طريق استهلاك وقودها من الهيدروجين في داخلها.
إن سطوع النجم في خط التتابع الرئيسي يعتمد على كتلته، ففي النجم الضخم الكتلة نجد أنقلبه يتحمل ثقل غلافه الخارجي، عن طريق الاحتفاظ بضغط شديد ينتج عن الحرارة الهائلة في باطنه، وكنتيجة لهذا فإن النجم يحتفظ بطاقة حرارية أكثر من التي تتسرب في الفضاء. ومن ثم يضيء بشكل باهر، ويبقى في مرحلة التتابع الرئيسي لبضع ملايين من السنين فقط.
أما نجوم التتابع الرئيسي الأقل كتلة فإن قلبها يكون أقل حرارة حيث أن ثقل الغلاف الخارجي المطلوب الاحتفاظ به أقل عبئا، ولهذا فالضغط أقل والحرارة أكثر انخفاضا، وتكون التفاعلات النووية أكثر بطئا، والطاقة الحرارة المتسربة للخارج أقل، وهكذا فالنجم يشع كمية منخفضة من الضوء، كما أنه يستهلك وقوده بشكل أكثر تحفظا، فيبقى في مرحلة التتابع الرئيسي لآلاف الملايين من السنين.
+عمالقة حمر.. وأقزام بيض:
توجد النجوم في خط التتابع الرئيسي طالما تكون قادرة على استهلاك وقودها من الهيدروجين في قلبها، ومع تحوّل الهيدروجين داخل النجم إلى هليوم في المناطق المركزية، فإن الأمر سوف ينتهي بنفاد الوقود الهيدروجيني من باطن النجم. وهنا يختلف ما يحدث للنجوم، فالنجوم ذات الكتلة الضخمة التي تتميز بالتفاعلات النووية السريعة، ينتهي وقودها الهيدروجيني أسرع من نجوم أخرى كتلتها أقل، وعندما يتم استهلاك حوالي عشرة بالمائة من الهيدروجين الموجود بالقلب، يبدأ في الانكماش فتتحرر طاقة تدفع المناطق الخارجية للنجم وتجبرها على التمدد.. وعلى ذلك يصبح النجم أكبر حجما وأكثر برودة في الخارج، وبالتالي يأخذ لونه في الاحمرار، وهنا يُطلق عليه <<العملاق الأحمر>>.
عندما يصل النجم إلى نهاية حياته، بعد مرحلة العمالقة الحمر، فإن القوى الحرارية تخسر المعركة مع الجاذبية، أما الطاقة اللازمة للاحتفاظ بالحرارة فإنها فُقدت في الفضاء، بينما كان النجم متأججا في فترة شبابه، وبمجرد انتهاء <<الوقود>> فإن قلب النجم يبرد إلى الحد الذي تختفي فيه أهمية الضغط الحراري، وتصبح الغلبة شيئا فشيئا للجاذبية، فيتقلص النجم حتى تصبح جُسيماته متلاصقة تقريبا.
وهكذا لم يعد هناك مجال لأي تفاعل نووي، بعد أن أصبح النجم نعشا أبيض للعناصر الثقيلة التي كونها في مركزه، ويبدأ النجم في عملية تبريد طويلة وبطيئة يشع فيها طاقته الضئيلة بتقتير شديد في الفضاء، وهنا يُطلق عليه <<القزم الأبيض>>.
+النوفا.. والسوبرنوفا:
تكشف الأرصاد الفلكية عن وجود كوارث تؤدي إلى تغيّر كامل في حالة النجم خلال بضعة أيام فقط، أو حتى بضعة أيام فقط، أو بضعة ساعات، فقد يحدث فجأة ودون سابق إنذار أن ينفجر النجم بشدة، ويزيد لمعانه عن العادي آلاف المرات، وفي بعض الحالات ملايين المرات.
مثل هذه النجوم التي تكون قبل انفجارها خافتة الضياء لا تلفت النظر، تصبح من النجوم اللامعة في السماء، فتجذب اهتمام علماء الفلك، وفي هذه الحالة يُطلق على النجم <<نوفا>>، فما الذي ُحدث ظاهرة <<النوفا>>؟
أحيانا تبدأ طبقات القزم الأبيض في التمدد فجأة، ويتحرك غلاف حار من الغاز الخارج بسرعة ألف وخمسمائة كيلومتر في الثانية، وسبب اللمعان الزائد هو هذا الغلاف المتمدد، الذي يُصدر خطوطا لامعة.
وبعد يوم أو ما يقرب من يوم، يبدأ الغلاف الغازي بالبرودة، ويقل إرسال الضوء اللامع، وفي النهاية يختفي الغلاف الغازي في الفضاء، ويعود النجم إلى حالته الأصلية، وقد ينفجر مرة أخرى، وفي حالات نادرة يحدث للنجم كارثة مروّعة، إذ تنفجر كل مادته في الفضاء، فيتمزق إلى أجزاء صغيرة. إنه موت عنيف على مستوى النجوم، فإذا كانت ظاهرة النوفا تقذف بجزء من مادة النجم في الفضاء، فإن السوبرنوفا تحطمه تماما.
النجم النيوترونية.. والثقوب السوداء:
لعل الشيء العجيب في ظاهرة السوبرنوفا، أنها تتسبب في ظهور النجم النيوتروني، فما هو النجم النيوتروني؟ تحت ظروف قوى الجاذبية الهائلة التي تحدث للنجم في مرحلة السوبرنوفا، فإن تقلّص المادة الشديد في حجم صغير جدا، الذي يقرّب بين الذرات، واندفاع الكتل الهائلة إلى قلب النجم بسرعة جنونية لتسحق مادته، يؤدي هذا إلى أن الإلكترونات تقترب من نواتها لتدور ملاصقة لها، ثم تتولد لها طاقة إضافية عالية نتيجة اقترابها من النواة، تتيح لها التفاعل مع البروتونات المكوّنة للنواة، ويؤدي الالتحام مع البروتونات إلى تعادل شحنة الالكترونات السالبة مع الشحنة الموجبة للبروتونات، وبهذا تتحوّل إلى نيوترونات متعادلة الشحنة، وهكذا يصبح النجم النيوتروني مكوّنا كله تقريبا من نيوترونات. ويتقلص حجم النجم الهائل إلى أن يبلغ قطره حوالي عشرة كيلومترات فقط، ويكون في حالة دوران سريع حول نفسه بشكل مذهل، وطالما أن كثافة النجم المتقلص تزيد عن كتلة الشمس بأكثر من 1,4 مرة، فإن النجم لن يتحوّل بعد انفجار السوبرنوفا إلى نجم نيوتروني، بل إلى ثقب أسود، فما الثقب الأسود؟
إنه مساحة في الفضاء انهارت المادة فيها، بحيث لا يتمكن الضوء أو أي مادة أخرى أن تخرج منها، ولهذا أطلق عليها <<الثقب الأسود>>، وينقسم إلى <<أفق حدث>> وهو الحد الخارجي، أما داخل الثقب فيُطلق عليه <<التفرد>> لأنه فريد ليس له مثيل في الكون كله.
