ما هو النجم وكيف يعمل؟

لطالما أثارت النجوم اهتمام الناس ، ربما منذ اللحظة التي خرج فيها أسلافنا الأوائل إلى الخارج ونظروا إليها في سماء الليل. ما زلنا نخرج في الليل ، عندما نستطيع ، وننظر للأعلى ، نتساءل عن تلك الأشياء المتلألئة. من الناحية العلمية ، فهي أساس علم الفلك ، وهو دراسة النجوم (ومجراتها). يلعب النجوم أدوارًا بارزة في أفلام الخيال العلمي والبرامج التلفزيونية وألعاب الفيديو كخلفية لحكايات المغامرة. إذن ، ما هي نقاط الضوء المتلألئة التي يبدو أنها مرتبة في أنماط عبر سماء الليل؟

هناك آلاف النجوم مرئية لنا من الأرض ، خاصة إذا قمنا بمراقبتنا في منطقة مشاهدة السماء المظلمة حقًا). ومع ذلك ، في مجرة ​​درب التبانة وحدها ، هناك مئات الملايين منهم ، ليست كلها مرئية للناس على الأرض. إن مجرة ​​درب التبانة ليست موطنًا لجميع هؤلاء النجوم فحسب ، بل إنها تحتوي على "مشاتل نجميّة" حيث تفقس النجوم حديثي الولادة في سحب من الغاز والغبار.

جميع النجوم بعيدة جدًا ، باستثناء الشمس. والباقي خارج نظامنا الشمسي. أقرب واحد منا يسمى Proxima Centauri، ويكمن 4.2 سنوات ضوئية بعيدا.

يبدأ معظم مراقبي النجوم الذين لاحظوا لفترة من الوقت في ملاحظة أن بعض النجوم أكثر إشراقًا من غيرها. يبدو أن الكثير منها له لون باهت. بعضها يبدو أزرق اللون ، والبعض الآخر أبيض ، ولا يزال البعض الآخر أصفر باهت أو أحمر. هنالك الكثير أنواع مختلفة من النجوم في الكون.

نستمتع في ضوء نجم - الشمس. إنها مختلفة عن الكواكب ، وهي صغيرة جدًا مقارنة بالشمس ، وعادة ما تكون مصنوعة من الصخور (مثل الأرض والمريخ) أو الغازات الباردة (مثل المشتري وزحل). من خلال فهم كيفية عمل الشمس ، يمكن للفلكيين الحصول على نظرة أعمق حول كيفية عمل جميع النجوم. على العكس ، إذا درسوا العديد من النجوم الأخرى طوال حياتهم ، فمن الممكن معرفة مستقبل نجمنا أيضًا.

مثل جميع النجوم الأخرى في الكون ، فإن الشمس عبارة عن مجال ضخم ومشرق من الغاز الساخن والمتوهج تمسكه جاذبيتها. يعيش في مجرة ​​درب التبانة ، إلى جانب ما يقرب من 400 مليار نجم آخر. كلهم يعملون بنفس المبدأ الأساسي: يدمجون الذرات في نوىهم لصنع الحرارة والضوء. كيف يعمل النجم.

بالنسبة للشمس ، هذا يعني أن ذرات الهيدروجين تصطدم ببعضها تحت حرارة وضغط عاليين. والنتيجة هي ذرة الهيليوم. تطلق عملية الاندماج الحرارة والضوء. تسمى هذه العملية "النوى النجمية النجمية" ، وهي مصدر للعديد من العناصر في الكون أثقل من الهيدروجين والهيليوم. لذا ، من نجوم مثل الشمس ، سيحصل الكون المستقبلي على عناصر مثل الكربون ، والتي سيصنعها مع تقدم العمر. تُصنع العناصر "الثقيلة" جدًا ، مثل الذهب أو الحديد ، في نجوم أكثر كتلة عندما تموت ، أو حتى التصادمات الكارثية للنجوم النيوترونية.

كيف يقوم النجم بهذا "النوى النجمية النجمية" ولا يفجر نفسه في العملية؟ الجواب: التوازن الهيدروستاتيكي. وهذا يعني أن جاذبية كتلة النجم (التي تسحب الغازات إلى الداخل) متوازنة بالضغط الخارجي للحرارة والضوء. إشعاع الضغط - الناتج عن الاندماج النووي الذي يحدث في القلب.

هذا الانصهار عملية طبيعية ويأخذ كمية هائلة من الطاقة لبدء تفاعلات اندماج كافية لموازنة قوة الجاذبية في النجم. يحتاج قلب النجم إلى الوصول إلى درجات حرارة تزيد عن حوالي 10 مليون كلفن لبدء دمج الهيدروجين. شمسنا ، على سبيل المثال ، لديها درجة حرارة أساسية تبلغ حوالي 15 مليون كلفن.

يُطلق على النجم الذي يستهلك الهيدروجين لتكوين الهيليوم اسم نجم "التسلسل الرئيسي" طوال الوقت هو جسم يدمج الهيدروجين. عندما تستهلك كل وقودها ، ينكمش القلب لأن ضغط الإشعاع الخارجي لم يعد كافياً لموازنة قوة الجاذبية. ترتفع درجة الحرارة الأساسية (لأنها مضغوطة) وهذا يمنحها ما يكفي من "الجاذبية" لبدء دمج ذرات الهيليوم في الكربون. عند هذه النقطة ، يصبح النجم عملاقًا أحمر. في وقت لاحق ، عندما ينفد الوقود والطاقة ، ينقبض النجم على نفسه ، ويصبح قزمًا أبيض.

تعتمد المرحلة التالية من تطور النجم على كتلته لأن ذلك يملي كيف ستنتهي. نجم منخفض الكتلة ، مثل شمسنا ، مصيره مختلف من النجوم ذات الكتل الأعلى. ستنفجر طبقاتها الخارجية ، خلق سديم كوكبي مع قزم أبيض في المنتصف. لقد درس الفلكيون العديد من النجوم الأخرى التي خضعت لهذه العملية ، مما يمنحهم رؤية أكبر حول كيف ستنهي الشمس حياتها بعد بضعة مليارات من السنين من الآن.

ومع ذلك ، تختلف النجوم عالية الكتلة عن الشمس في نواح كثيرة. إنهم يعيشون حياة قصيرة ويتركون وراءهم بقايا رائعة. عندما تنفجر على أنها مستعرات عظمى ، تنفجر عناصرها في الفضاء. أفضل مثال على السوبرنوفا هو سديم السرطان في برج الثور. يتم ترك قلب النجم الأصلي خلفه بينما يتم دفع بقية مواده إلى الفضاء. في النهاية ، يمكن أن ينضغط القلب ليصبح نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.

توجد النجوم بمليارات المجرات في جميع أنحاء الكون. إنها جزء مهم من تطور الكون. كانت أول الأشياء التي تشكلت قبل أكثر من 13 مليار سنة ، وشكلت أقدم المجرات. عندما ماتوا ، حولوا الكون المبكر. ذلك لأن كل تلك العناصر التي تشكلها في قلوبهم تعود إلى الفضاء عندما تموت النجوم. وتندمج هذه العناصر في النهاية لتشكل نجومًا وكواكبًا جديدة وحتى الحياة! لهذا السبب غالبًا ما يقول علماء الفلك أننا صنعنا من "الأشياء النجمية".

حررت بواسطة كارولين كولينز بيترسن.