من النجوم إلى الأقزام البيضاء: ملحمة نجمة تشبه الشمس

الأقزام البيضاء هي أشياء غريبة. إنها صغيرة وليست ضخمة للغاية (ومن ثم الجزء "القزم" من أسمائها) وتشع بشكل أساسي الضوء الأبيض. يشير الفلكيون إليهم أيضًا على أنهم "أقزام متدهورة" لأنهم حقًا بقايا نوى نجمية تحتوي على مادة "متدهورة" كثيفة جدًا.

تتحول العديد من النجوم إلى الأقزام البيضاء كجزء من "الشيخوخة". بدأ معظمها كنجوم مشابهة لشمسنا. يبدو من الغريب إلى حد ما أن تتحول شمسنا بطريقة ما إلى نجمة صغيرة غريبة ومتقلصة ، ولكنها ستحدث بلايين السنين من الآن. لقد رأى علماء الفلك هذه الأجسام الصغيرة الغريبة حول المجرة. إنهم يعرفون حتى ما سيحدث لهم عندما يبردون: سيصبحون أقزامًا سوداء.

لفهم الأقزام البيضاء وكيفية تشكلها ، من المهم معرفة دورات حياة النجوم. القصة العامة بسيطة للغاية. تتشكل هذه الكرات الغليظة العملاقة للغازات شديدة التسخين في سحب من الغاز وتتألق بطاقة الاندماج النووي. يتغيرون طوال حياتهم ، ويمرون بمراحل مختلفة ومثيرة للاهتمام للغاية. يقضون معظم حياتهم في تحويل الهيدروجين إلى الهليوم وإنتاج الحرارة والضوء. يرسم علماء الفلك هذه النجوم في رسم بياني يسمى

بمجرد أن تصبح النجوم في عمر معين ، فإنها تنتقل إلى مراحل جديدة من الوجود. في نهاية المطاف ، يموتون بطريقة ما ويتركون وراءهم أدلة رائعة عن أنفسهم. هناك بعض غريب حقا الأشياء التي تتطور النجوم الضخمة حقًا لتصبح ، مثل الثقوب السوداء و النجوم النيوترونية. ينهي آخرون حياتهم كنوع مختلف من الأشياء يسمى القزم الأبيض.

كيف يصبح النجم قزمًا أبيض؟ يعتمد مساره التطوري على كتلته. سوف ينفجر نجم عالي الكتلة - واحد بثمانية أضعاف أو أكثر من كتلة الشمس خلال الوقت الذي يكون فيه على التسلسل الرئيسي - على أنه السوبرنوفا وإنشاء نجم نيوتروني أو ثقب أسود. شمسنا ليست نجمة ضخمة ، لذلك ، والنجوم تشبهها جدًا ، تصبح أقزامًا بيضاء ، وهذا يشمل الشمس ، النجوم أقل كتلة من الشمس ، وغيرها من النجوم التي تقع في مكان ما بين كتلة الشمس وكتلة الشمس العمالقة.

النجوم منخفضة الكتلة (تلك التي تحتوي على نصف كتلة الشمس تقريبًا) خفيفة جدًا لدرجة أن درجات الحرارة الأساسية لا تسخن أبدًا بما يكفي لدمج الهيليوم في الكربون والأكسجين (الخطوة التالية بعد اندماج الهيدروجين). بمجرد نفاد وقود الهيدروجين لنجم منخفض الكتلة ، لا يستطيع قلبه مقاومة وزن الطبقات فوقه ، وينهار كل شيء إلى الداخل. ثم يتم ضغط ما يتبقى من النجم في قزم أبيض من الهيليوم ، وهو جسم مصنوع بشكل أساسي من نوى الهيليوم -4

المدة التي يبقى فيها أي نجم تتناسب طرديا مع كتلته. ستستغرق النجوم ذات الكتلة المنخفضة التي تتحول إلى نجوم قزم أبيض من الهيليوم وقتًا أطول من عمر كون للوصول إلى حالتها النهائية. يبردون ببطء شديد جدًا. لذلك لم يشاهد أحد أحدًا باردًا تمامًا ، ولكن هذه النجوم الغريبة نادرة جدًا. هذا لا يعني أنهم غير موجودين. يوجد بعض المرشحون ، لكنهم يظهرون عادةً في الأنظمة الثنائية ، مما يشير إلى أن نوعًا ما من فقدان الكتلة مسؤول عن إنشائها ، أو على الأقل لتسريع العملية.

نحن فعل نرى العديد من الأقزام البيضاء الأخرى التي بدأت حياتها كنجوم أشبه بالشمس. هذه الأقزام البيضاء ، والمعروفة أيضًا بالأقزام المتدهورة ، هي نقاط نهاية النجوم ذات كتل تسلسل رئيسية بين 0.5 و 8 كتل شمسية. مثل شمسنا ، تقضي هذه النجوم معظم حياتها في دمج الهيدروجين في الهليوم في نوىها.

بمجرد نفاد وقود الهيدروجين ، تضغط النوى ويتوسع النجم ليصبح عملاقًا أحمر. يسخن النواة حتى يندمج الهيليوم لينتج الكربون. عندما ينفد الهيليوم ، يبدأ الكربون في الاندماج لخلق عناصر أثقل. المصطلح التقني لهذه العملية هو "عملية ألفا ثلاثية:" نواتين هيليوم هيليوم لتكوين البريليوم ، يليهما اندماج هيليوم إضافي يخلق الكربون.)

بمجرد اندماج كل الهيليوم في القلب ، سوف يضغط النواة مرة أخرى. ومع ذلك ، فإن درجة الحرارة الأساسية لن تسخن بدرجة كافية لدمج الكربون أو الأكسجين. وبدلاً من ذلك ، "تصلب" ويدخل النجم ثانية العملاق الأحمر مرحلة. في النهاية ، تنفجر الطبقات الخارجية للنجم برفق وتشكل السديم الكوكبي. ما تبقى وراءه هو قلب الكربون والأكسجين ، قلب القزم الأبيض. من المحتمل جدًا أن تبدأ شمسنا هذه العملية في غضون بضعة مليارات من السنين.

عندما يتوقف قزم أبيض عن توليد الطاقة عن طريق الاندماج النووي ، لم يعد نجمًا من الناحية الفنية. إنها بقايا نجمية. لا تزال ساخنة ، ولكن ليس من النشاط في صميمها. فكر في المراحل الأخيرة من حياة القزم الأبيض على أنها أشبه باحتضان النار. بمرور الوقت سوف يبرد ، ويصبح باردًا في النهاية ليصبح جمدة باردة ميتة ، ما يسميه البعض "قزمًا أسود". لم يصل أي قزم أبيض معروف إلى هذا الحد حتى الآن. ذلك لأن العملية تستغرق بلايين ومليارات السنين. نظرًا لأن عمر الكون لا يتجاوز 14 مليار عام ، فإن حتى الأقزام البيضاء الأولى لم يكن لديها الوقت الكافي لتبرد تمامًا لتصبح أقزامًا سوداء.

• كل النجوم تتقدم في العمر وتتطور في نهاية المطاف من الوجود.
• تنفجر النجوم الضخمة جدًا مثل المستعرات الأعظمية وتترك وراءها النجوم النيوترونية والثقوب السوداء.
• ستتطور النجوم مثل الشمس لتصبح أقزام بيضاء.
• القزم الأبيض هو بقايا قلب نجمي فقد كل طبقاته الخارجية.
• لم يبرد أي قزم أبيض تمامًا في تاريخ الكون.

• وكالة ناسا، ناسا ، imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html.
• "تطور النجوم" ، www.aavso.org/stellar-evolution.
• "القزم الأبيض | COSMOS. " مركز الفيزياء الفلكية والحوسبة الفائقة، astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/white dwarf.

حررت بواسطة كارولين كولينز بيترسن.