Red Supergiants هم أكبر النجوم في الكون

النجوم العملاقة الحمراء من بين أكبر النجوم في السماء. إنهم لا يبدأون بهذه الطريقة ، ولكن مع تقدم أنواع مختلفة من النجوم في العمر ، يخضعون لتغييرات تجعلهم أكبر... وأحمر. كل ذلك جزء من حياة النجوم وموت النجوم.

عندما ينظر علماء الفلك إلى أكبر النجوم (من حيث الحجم) في الكون ، يرون عددًا كبيرًا من العمالقة الفائقة الحمراء. ومع ذلك ، فإن هؤلاء العملاقين ليسوا بالضرورة - وليس تقريبًا - أكبر النجوم بالكتلة. اتضح أنها مرحلة متأخرة من وجود نجم ولا تتلاشى بهدوء دائمًا.

كيف يتشكل العمالقة السوبر الأحمر؟ لفهم ما هي عليه ، من المهم أن تعرف كيف تتغير النجوم بمرور الوقت. يمر النجوم بخطوات محددة طوال حياتهم. التغييرات التي يختبرونها تسمى "التطور النجمي". يبدأ بتشكيل النجوم وغطاء النجم الشاب. بعد أن يولدوا في سحابة من الغاز والغبار ، ثم يشعلون اندماج الهيدروجين في قلوبهم ، تعيش النجوم عادةً على شيء يسميه علماء الفلك "التسلسل الرئيسي". خلال هذه الفترة ، هم في حالة توازن هيدروستاتي. وهذا يعني أن الاندماج النووي في قلوبهم (حيث يدمج الهيدروجين لإنشاء الهليوم) يوفر طاقة وضغطًا كافيًا للحفاظ على وزن طبقاتهم الخارجية من الانهيار إلى الداخل.

يمر نجم ذو كتلة عالية (أكبر بكثير من الشمس) بمرحلة مماثلة ، ولكن بعملية مختلفة قليلاً. يتغير بشكل جذري أكثر من أشقائه مثل الشمس ويصبح عملاقًا أحمر. بسبب كتلته العالية ، عندما ينهار النواة بعد مرحلة حرق الهيدروجين ، تؤدي درجة الحرارة المتزايدة بسرعة إلى اندماج الهيليوم بسرعة كبيرة. يذهب معدل اندماج الهيليوم إلى زيادة في السرعة ، وهذا يزعزع استقرار النجم.

تدفع كمية هائلة من الطاقة الطبقات الخارجية للنجم إلى الخارج وتتحول إلى عملاق أحمر. في هذه المرحلة ، تتم موازنة قوة الجاذبية للنجم مرة أخرى بضغط الإشعاع الخارجي الهائل الناجم عن اندماج الهليوم المكثف الذي يحدث في القلب.

النجم الذي يتحول إلى عملاق أحمر يفعل ذلك بتكلفة. يفقد نسبة كبيرة من كتلته إلى الفضاء. ونتيجة لذلك ، في حين يتم اعتبار العمالقة الحمراء الفائقة أكبر النجوم في الكون ، إلا أنها ليست الأكثر ضخامة لأنها تفقد الكتلة مع تقدمها في العمر ، حتى عندما تتوسع نحو الخارج.

تبدو الشركات العملاقة الحمراء حمراء بسبب انخفاض درجات حرارة سطحها. وهي تتراوح بين حوالي 3500 - 4500 كلفن. وفقًا لقانون فيينا ، فإن اللون الذي يشع به النجم بقوة يرتبط مباشرة بدرجة حرارة سطحه. لذلك ، في حين أن نوىها ساخنة للغاية ، تنتشر الطاقة على الجزء الداخلي وسطح النجم وكلما زادت مساحة السطح ، زادت سرعة تبريده. مثال جيد على العملاق الأحمر هو النجم Betelgeuse في كوكبة الجوزاء.

معظم النجوم من هذا النوع تتراوح بين 200 و 800 ضعف نصف قطرها شمسنا. أكبر النجوم في مجرتنا ، وجميع العمالقة الفائقة الحمراء ، تبلغ حوالي 1500 ضعف حجم نجمنا. بسبب حجمها وكتلتها الهائلة ، تتطلب هذه النجوم كمية لا تصدق من الطاقة للحفاظ عليها ومنع انهيار الجاذبية. ونتيجة لذلك ، يحترقون وقودهم النووي بسرعة كبيرة ويعيش معظمهم بضع عشرات الملايين من السنين (يعتمد عمرهم على كتلتهم الفعلية).

في حين أن العمالقة الفائقة الحمراء هي أكبر أنواع النجوم ، هناك أنواع أخرى من النجوم العملاقة. في الواقع ، من الشائع للنجوم ذات الكتلة العالية ، بمجرد أن تمر عملية اندماجها خارج الهيدروجين ، تتأرجح ذهابًا وإيابًا بين أشكال مختلفة من العمالقة الفائقة. على وجه التحديد تصبح عمالقة صفراء في طريقهم إلى أن يصبحوا العمالقة الزرقاء والعودة مرة أخرى.

تُعرف أضخم النجوم العملاقة باسم hypergiants. ومع ذلك ، فإن هذه النجوم لها تعريف فضفاض للغاية ، فهي عادة ما تكون مجرد نجوم عملاقة حمراء (أو زرقاء في بعض الأحيان) وهي أعلى ترتيب: الأكبر والأكبر.

سيتأرجح النجم عالي الكتلة جدًا بين المراحل العملاقة المختلفة حيث يدمج عناصر أثقل وأثقل في قلبه. في النهاية ، سوف تستنفد كل وقودها النووي الذي يدير النجم. عندما يحدث ذلك ، تفوز الجاذبية. عند هذه النقطة ، يكون اللب في المقام الأول من الحديد (الذي يتطلب طاقة أكثر للانصهار أكثر من النجم) ولم يعد بإمكان اللب تحمل ضغط الإشعاع الخارجي ، ويبدأ في الانهيار.

سلسلة الأحداث اللاحقة تؤدي في النهاية إلى النوع الثاني السوبرنوفا حدث. سيترك قلب النجم ، بعد أن تم ضغطه بسبب الضغط الثقالي الهائل في النجم النيوتروني; أو في حالات أكبر النجوم ، أ الثقب الأسود أنشئ.

يريد الناس دائمًا معرفة ما إذا كانت الشمس ستصبح عملاقًا أحمر. بالنسبة للنجوم حول حجم الشمس (أو أصغر) ، فإن الإجابة هي لا. يذهبون من خلال مرحلة عملاقة حمراء، مع ذلك ، ويبدو مألوفًا جدًا. عندما يبدأ نفاد وقود الهيدروجين تبدأ قلوبهم في الانهيار. هذا يرفع درجة حرارة القلب قليلاً ، مما يعني أن هناك المزيد من الطاقة المولدة للهروب من القلب. تدفع هذه العملية الجزء الخارجي من النجم إلى الخارج ، لتشكيل العملاق الأحمر. عند هذه النقطة ، يقال أن النجم قد تحرك عن التسلسل الرئيسي.

يندفع النجم جنبًا إلى جنب مع النواة التي تزداد سخونة وأكثر سخونة ، وفي النهاية ، يبدأ في دمج الهيليوم في الكربون والأكسجين. خلال كل هذا الوقت ، يفقد النجم الكتلة. ينفخ طبقات الغلاف الجوي الخارجي في سحب تحيط بالنجم. في النهاية ، يتقلص ما تبقى من النجم ليصبح قزمًا أبيض يبرد ببطء. تسمى سحابة المواد حولها "السديم الكوكبي" ، وتتلاشى تدريجيًا. هذا "موت" أكثر رقة من النجوم الضخمة التي تمت مناقشتها فوق التجربة عندما تنفجر على أنها مستعرات أعظمية.

حررت بواسطة كارولين كولينز بيترسن.