دراما النجوم

الامر فعلا كما العنوان
دراما من الالف الي الياء
لكنها ليست تلك الدراما التي نتابعها في الأفلام و المسلسلات
لكنها مختلفة تماما بل انها تراجيديا النجوم
تعالوا نتابع ....

Ep.1

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

النجم كتلة نارية ملتهبة معلقة بقدر الله في الفضاء ، وتتكون بشكل أساسي من عنصر الهيدروجين والهليوم. يكون الهيدروجين المسؤول الأول عن نشاط النجم وفعاليته الحقيقية إذ يعمل على تأمين الضغط الحراري اللازم لبدء سلسلة التفاعلات النووية الاندماجية والمسؤولة عن حياة النجم ككل . يحافظ على بقاء النجم ككتلة هندسية متماسكة قوتان أساسيتان :



الأولى :
القوة الانفجارية والتي تنشأ من انفجار نووي واحد ، وهذه القوة تسببها القوة النووية الشديدة الكامنة في ذرات الهيدروجين النشط إثر التفاعل النووي الاندماجي . تعمل هذه القوة على تفتيت النجم ونثر مادته نحو الخارج. لكن تعاكس هذه القوة بالاتجاه …
قوة الجاذبية النابعة من كتلة النجم الهائلة , حيث تعمل بدورها على تجميع النجم في نقطة هندسية واحدة في الفضاء وبالتالي يبقى معدل حجم وشكل النجم ثابتين طالما بقيت هاتين القوتين متساويتين , ما لم يطرأ تغيير على إحداهما يخل بما هو في مصلحة بقاء النجم.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يعتبر النجم فتياً بقياس ما بداخله من هيدروجين , فالنجوم الوليدة تكون غنية بعنصر الهيدروجين المتحفز لإشعال مرجل النجم ورفع حرارته . لكن من جهة أخرى لا يشترط طول أجل النجم في وفرة الهيدروجين في بعض النجوم


البداية



تنشأ النجوم في الغالب داخل حاضنة كونية غنية بأكسير حياة النجوم … الهيدروجين الكوني الذي يكون غزيراً جداً في أعماق الحاضنة .

يسمي العلماء هذه الحاضنة بالسديم Nebula وهي سحابة من عنصر الهيدروجين بشكل رئيسي تمتد في الفضاء لمسافات قد تصل في بعض الأحيان إلى عشرات السنين الضوئية مثل السديم المشهور في كوكبة الجبار Orion , M42 والذي يبعد عنا 1500 سنة ضوئية وتمتد هذا السديم لمسافة 27 سنة ضوئية.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يبدأ النجم بالتكون داخل هذا السديم عندما تلوح فرصة إرتصاص كتلة من الهيدروجين وتأخذ بالتجمع والانضغاط حتى تبدأ الطاقة الإشعاعية بالعمل على تسخين القلب إلى الحد المسموح لبدء سلسلة التفاعلات النووية والتي ستكون مسؤولة عن روح النجم فيما بعد . وتستمر هذه السلسلة حتى نفاذ كامل الوقود النووي للنجم .

يصل الضغط في الباطن إلى أكثر من مليون طن على السنتيمتر المربع , بل أكثر بكثير في بعض النجوم العملاقة . مثل هذه الضغوط الهائلة واجبة لتوفير الراحة لمجمل التفاعلات اللازمة لحياة النجم حتى تسير بشكل متوازن.

هنالك نوعان من التفاعلات النووية الاندماجية التي تحدث في باطن النجم

حيث كشف عنهما الفيزيائي هانس بيث Hans Bethe ونال جائزة نوبل على ذلك.

فالتفاعل الأول من النمط :
(بروتون - بروتون ) أي اندماج بين البروتونات فقط .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

في هذه التفاعلات تتركب اندماجياً ثلاث بروتونات لتخليق نواة هليوم مع إصدار طاقة على شكل ضوء ونوترينوات n .

لكن كيف يبدأ هذا التفاعل؟! تكون الحرارة داخل النجم كافية لتقود ذرتي هيدروجين أو بروتونين للاقتراب من بعضهما البعض لدرجة تسمح فيه الحرارة الهائلة للوسط المحيط بهذين البروتونين بالاندماج متغلبة بذلك على القوى النووية الشديدة التي لا تسمح لاقتراب أي جسم كان من نواة الذرة .


بهذا الاندماج المحقق يتحرر من أحد البروتونين نيوترينو أولي و إلكترون معكوس الشحنة السالبة " أي بوزيترون موجب e+ " إضـافة إلى نيوترون متعادل الشحنة . ويبقى البروتـون الآخـر ملتصقاً بالنيوترون ليكـون معـه نواة نظير الهيدروجين الثاني أو الديتريـوم. 2D تتحرر من هذه العملية طاقة كبيرة تحفز تفاعل آخر للقيام بدور مماثل , كما يتحرر جزء كبير من هذه الطاقة على شكل طاقة ضوئية عظيمة. يصطدم بروتون آخر إثر استمرار التفاعل المتسلسل بنواة الديتريوم فيكون معه بعد الاندماج نظير نواة هليوم 3He عند ذلك يصبح من الممكن اندماج أنويه أكبر , فيواتي لنواتي نظير الهليوم 3 الفرصة للاندماج معاً مجدداً لتكوين نواة هليوم He 4 , وينطلق بروتونان كناتج بحثاً عن هدف لهما.



التدفق المتسلسل لتلك التفاعلات مشروط بوجود وسط حراري يجب إن لا يقل عن 15 مليون درجة مئوية في باطن النجم وذلك للأهمية القصوى التي تسمح للتغلب على الحاجز الطاقي المحيط بالنواة , وهذا الحاجز لا يمكن اختراقه إلا برفع حرارة المرجل إلى ملايين الدرجات . يختزن الهليوم الناتج أخيراً في باطن النجم كرماد للاحتراق النووي السابق.

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

اما النمط الثاني :
(تفاعل دورة الكربون ) هذه التفاعلات تحدث عادة في العمق السحيق للنجم حيث تندمج ذرتي هليوم مع إصدار طاقة لتكوين البيريليوم Be , فالكربون C , فالأكسجين O وهكذا وصولاً للحديد Fe كآخر ناتج نووي على الإطلاق داخل النواة النجمية في العمق منه , حيث لا تفاعل اندماجي بعد ذلك بين نوات الحديد. طبعاً يحقق هذه التفاعلات علاقة الطاقة النسبية والتي صاغها ألبرت أينشتاين والمتمثلة بالعلاقة التالية E= m C2. فالخسارة الحاصلة في الكتلة أثناء التفاعل النووي كما هو معروف تتحول تلقائياً إلى طاقة كناتج لهذا التفاعل المتسلسل.1

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وعلى أقل تقدير نجد أنه في كل ثانية يدخل 570 مليون طن من الهيدروجين هذه التفاعلات وفي كل ثانية يتحول ما يعادل 4 ملايين من المادة إلى طاقة , أي ما يعادل 4000 مليار مرة طاقة القنبلة التي دمرت مدينة هيروشيما . وعليه فإن شمسنا مثلاً تخسر كل ثانية ما يعادل 4 ملايين طن من المادة على شكل طاقة.


إذا متى سوف تنتهي شمسنا … ؟!

لا يمكن الاجابة علي هذا السؤال الان
بل في الحلقة القادمة
تابعوناااا.......

Ep.3

ياااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااااه
انه من المرهق تتبع نجم منذ بدايته حتي يكبر
فقط عدة عشرات الملايين من السنين و يكون لدينا نجم وليد في حاضنته
تابعوا انتم و انا سأخلد قليلا الي النوم فأنا مرهق من متابعة النجوم
حظا طيبا لكم و احلام سعيدة لي
---------------

نجوم الفئة الشمسية و إنهيار النظام الهيدروستاتيكي للفئة الشمسية

إنهيار النظام الهيدروستاتيكي للفئة الشمسية يخضع لقوانين هذا الإنهيار جميع النجوم التي تقل عن ثماني كتل الشمس الكتلة الشمسية . يبدأ الموت التراجيدي للنجوم من هذه الفئة باستنفاد النجم للوقود النووي والذي يترتب عليه ذلك إنخفاض معدل الضغط الذي تولده سلسلة التفاعلات النووية في الباطن و كما نعلم أن إتجاه هذا الضغط يسعى إلى بعثرة النجم إلى الخارج ، وبانخفاض معدل الضغط تبدأ المبادرة تظهر لصالح قوى الثقالة جاعلة النجم ونواته تتقلص نحو الداخل . يرفع هذا التصرف درجة حرارة اللب الذي استنفد كامل الهيدروجين اللازم لسلسلة التفاعلات النووية الحرارية .

ناتج إحتراق الهيدروجين " إندماج ذرتي هيدروجين " هو الهيليوم كما رأينا في القسم الأول . ولأن الإندماج النووي لا يمكن تأمينه لنواتي ذرة إلا برفع درجة حرارة اللب إلى ما يقارب 7 مليون درجة بالنسبة للهيدروجين . أما ذرتي هيليوم فلا يمكن من إدماجهما إلا برفع حرارة الوسط إلى ما يناهز 100 مليون درجة . وعليه لا تكون الفرصة مواتية بعد للهيليوم ببدء الإندماج .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يستمر إنهيار لب النجم إلى الداخل بفعل الثقالة وتواصل الحرارة بالإرتفاع تدريجياً ، الأمر الذي يوفر للهيدروجين في قشرة اللب ببدء الفعالية بمواصلة الاحتراق لكن بصفة مؤقتة والذي سوف يساعد بتأخير موت النجم لفترة وجيزة من الوقت .


العملاق الأحمر Red Giant


يوفر إحتراق الهيدروجين في الطبقات القشرية للب حرارة إضافية يساهم مع قوة الثقالة في تقليص اللب أكثر فأكثر ، ومع زيادة الضغط حول اللب يندفع الغاز المحيط باللب نحو الخارج مسبباً بذلك تمدداً في الحجم الكلي للنجم وهذا التمدد يكون كفيلاً لإعطاء الفرصة بتبريد المنطقة حول اللب ذات الكثافة المتدنية . وبانخفاض درجة حرارة الغاز المحيط باللب يشع النجم باللون الأحمر بطول موجي كبير داخلاً مرحلة العملاق الأحمر - Red Giant - إذ يزيد قطر هذا العملاق نحواً يزيد عن قطر الشمس بمئات المرات . إذا وصلت الشمس لمرحلة العملاق الأحمر يكون محيطها قد وصل إلى ماهو أبعد من فلك الأرض الحالي حول الشمس . ولكن هذا ذا حجم خادع فكل كتلته متوضعة في اللب الذي لا يتجاوز حجمه المتقلص كثير عن حجم الكرة الأرضية ، لكن بكتلة وكثافة مادية هائلتان .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

إحتراق الهيدروجين القشري لن يطول إلى أمد بل يصل النجم لمرحلة يبدأ بها اللب بحرق الهيليوم . إذ الخيار الوحيد الأن المتاح للنجم هو حرق نوى الهيليوم كي يحافظ على حياته متألق في الفضاء . لكنه يلزم كي يدفع نواتين من الهيليوم للإندماج تأمين حرارة تصل إلى 100 مليون درجة . تتراص ذرات الغاز الموجود باللب لدرجة كبيرة بحيث يسلك هذا الغاز سلوك الجسم الصلب عندما يسخن من شدة الارتصاص والضغط الناتج من إحتراق الهيدروجين القشري ولكن الإرتفاع في الحرارة لايسمح للب بالتمدد إذ توالي الحرارة والطاقة بالتحرر حتى يأخذ سلوكهما صفة إنفجارية بما يسمى بومضة الهيليوم - Helium Flash - ويبدأ الهيليوم بالإندماج مع توفر مايقارب 100 مليون درجة في الباطن وبالتالي يبدأ لب النجم نشاطاً جديداً بإعادة تسخين لبه من جديد مغيراً بذلك إشعاعه من اللون الأحمر إلى الأصفر

===================================

العملاق الأصفر Yellow Giant

إذاً يعقب العملاق الأحمر مرحلة العملاق الأصفر الذي يحرق الهيليوم في باطنه - سوف تمر الشمس بهذه المرحلة بعد 6 مليارات من السنين - . إن سطوع العمالقة الصفراء قد يفوق الشمس بـ 100 مرة في حال كانت كتلتها مساوية لكتلة الشمس ، أما إذا كانت أكبر فقد يصل سطوعها إلى 2000 مرة .

النجم الأن يحتضر ويبدأ من مرحلة العملاق الأصفر بمفارقة الروح ، فنجوم الفئة الشمسية التي مرت بهذه المرحلة سوف تتمتع بصفة مميزة نطلق عليها صفة النجوم المتغيرة variables أو النجوم النابضة . فهي بالفعل تبدأ بآلية تشبه تماماً حال النبض pulsing المتواصل كما ينبض قلب الأنسان . إن متبقيات الطاقة الكامنة في غلاف النجم الجوي خارج اللب تسخن هذه الطبقات المحيطة باللب فتتمدد هذه الطبقات ، لدرجة تبدأ بالتبرد . فتعود المبادرة للثقالة فتعيدها للتقلص ، فتنضغط الطبقات الخارجية ثانية وتسخن من جديد فتعود للتمدد ... وهكذا وبشكل نابض ، فتارة ينتفخ النجم وتارة ينكمش وبوتيرة تكاد تكون منتظمة ولكن لفترة مؤقتة .
تتفاوت دورة النبض الواحدة للنجم من عدة ساعات إلى أشهر .
تبقى الشمس أو نجوم الفئة الشمسية في مرحلة العملاق الأصفر حتى تستنفد كامل الهيليوم في اللب وذلك في غضون مليار سنة فقط ، وهو يعادل 10% من عمر الشمس . يكون الناتج النووي لاحتراق الهيليوم - حسب دورة الكربون - ذرات من الكربون النووي في أعماق لب النجم .
يحدث تقلصاً في اللب من جديد ، والذي يجعله حاراً لكن ليس لدرجة تكفي لبدء حرق الكربون واندماج ذراته ، لكن في النجوم العظيمة الكتلة سوف يتوفر للكربون الفرصة لبدء الاندماج . من جهة أخرى تكون حرارة اللب كافية لاستكمال حرق الهيليوم في باطن النجم . تزداد حرارة النجم بشكل مطرد مما يزيد من سطوع ولمعان النجم . وفي لحظة يتخلى اللب الساخن عن طبقة الغازات المحيطة به بلفظها بعيداً في الفضاء بمعدل ( 20 Km/sec ) مكوناً مايعرف بالسديم الكوكبي Planetary Nebula حيث تكوّن الغازات الملفوظة غلافاً حول ما تبقى من اللب ممتداً حوالي ربع سنة ضوئية إتساعاً .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

ماتبقى من اللب هو القزم الأبيض White Dwarf وهو جسم متراص يحوي معظم كتلة النجم ولكن ذو كثافة عظيمة مليون جرام في البوصة الواحدة حيث كتلته تقارب كتلة النجم الأصلي ولكنه بحجم كوكب الأرض أو ربما أصغر .


القزم الأبيض White Dwarf

القزم الأبيض هو البقي الباقية من الصراع الدرامي لنهاية نجم , إذ أن مكوناته الأساسية الكربون كناتج أساسي بعد حرق الهيليوم ، وهو كتلة ساخنة جداً (150000 k) كلفن في البداية قبل أن يبرد . طبعاً التوقع يؤكد أن القزم الأبيض لا يتابع سلسلة التفاعلات النووية إذ أن كتلة النجم كانت بالأساس من الفئة الشمسية الصغيرة وبالتالي تكون الثقالة غير كافية لكي تقلص اللب وتسخنه موقدة فتيل التفاعل النووي .
أما الطبقة القشرية المحيطة بالنجم الصغير - القزم- فهي عبارة عن متبقيات من هيدروجين لم يدخل في التفاعل وبقية باقية من الهيليوم ، كان النجم قد لفظها أثناء صراعه الأخير .

يطلق عليه أبيض لإشعاعه باللون الأبيض نتيجة حرارتة الكبيرة ، إلا أنه يبدأ بالتبرد شيء فشيء حتى تصل الحرارة فيه إلى (20000 K) وذلك بعد ما يقارب 10 مليون سنة ، عندها سوف يشع باللون الأحمر ثانية ولكن ليس لأنه عملاق أحمر هذه المرة بل نجم قزم صغير منخفض درجة الحرارة . ويعرف عن القزم الأبيض أن مستقر ومتوازن من الناحية الهيدروستاتيكية ، إذ أن الضغط وقوى الثقالة متساويان . إلا أن القزم الأبيض يملك حقلاً مغناطيسياً هائلاً يعادل 10,000 مرة من تلك الحقول التي تولدها البقع الشمسية . بسبب التراص العظيم الذي تصل له الكتلة النهائية لنجم فئة شمسية ، فإن إلكترونات المدارات الذرية تتراكب مع الذرات المجاورة ، وقد يحدث تفاعلات نووية خاصة جداّ لا يكون لها فعالية مباشرة على النجم القزم .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

M57 وَ NGC 7293 هما مثالان حيان لأشهر سديمين كوكبيين يمكن دراستهما جيداًَ بمنظار فلكي متوسط القوة . لاحظ موقع القزم الأبيض في المنتصف في كل صورة ، حيث يقع في المنتصف تماماً وبشكل متناظر دليلاً على لفظه للمواد المحيطة حوله .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]


يواصل القزم الأبيض نهايته بالتبرد وإنخفاض حرارة باطنه وانطفاء التفاعل النووي حتى يتحول لقزم أسود عاجز عن إرسال الضوء .
إلى هنا نصل لنهاية تراجيدية لنجم من الفئة الشمسية بعمر طال إلى مايقارب 10 مليارات سنة قضي منها خمس مليارات من السنين فتياً يافعاً ومستقراً . تدرور الأن شمسنا بالمليار الخامس ونحن للأن لم نلاحظ أي تغير جوهري قد طرأ على خواصها أو حتى أداؤها ، فهي ماتزال تزود الأرض بالحرارة والدفء اللازمين للحياة عبر تاريخ ٍ جيولوجي طويل لكوكبنا الأسير .

إن ما حدث للنجوم ذوات الكتلة الصغيرة موت من النوع البطيء والذي يتلمسه القارئ إذا ما أمعن القرأة . إن المنافسة الشديدة الحاصلة بين قوى الجاذبية وقوى الضغط النووي التي لوحظت من خلال نجوم من الفئة الشمسية أو أقل تتعاظم في حالة نجم عملاق يعادل أكثر من عشرة أضعاف كتلة الشمس والذي يعمل بدوره في تسريع إنقراض النجم والتعجيل في نهايته

نعلم أن الحالة التي يسلكها نجم صغير نحو نهايته والممثلة في القزم الأبيض تتطلب زمناً ليس بقصير والذي يعكس إستقراراً وضعياً في بنية نجوم الفئة الشمسية " شمسنا " فنجوم هذه الفئة كما رأينا سابقاً تغدو 10 مليارات من السنين كي تستهلك كامل الهيدروجين والذي يكون مسؤولاً عن الفترة الفتية للنجم , ومليار سنة كفرصة أخرى للهليوم كي ينضب , ويستمر حتى يبرد نهائياً وينطفئ بهدوء مليارات من السنين الأخرى . لكن النجوم العملاقة ترفض أن تنتهي بهذا الهدوء وذلك عزاءً لكتلتها العملاقة ومقدار ما في باطنها من وقود نووي فعّال .
إن الإنهيار الهيدروستاتيكي الحاصل لنظام النجوم العملاقة أكثر دراماتيكية من الذي يحدث لنجوم الفئات الصغيرة أو الفئة الشمسية وسوف نرى فيما بعد كيف تلعب كتلة النجم نفسها دوراً أساسياً في هذا الأنهيار .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

نجم رجل الجبار أو الصياد Rigel ومنكب الجوزاء Betelgeuse في كوكبة الصياد Orion من أشهر النجوم العملاقة المعروفة لدى علماء الفضاء , إذ يفوق سطوعها سطوع الشمس بحدود 350.000 , 150.000 مرة على الترتيب . وبالتالي سوف نعتبر رجل الجبار من أفضل الأمثلة للنجوم العملاقة التي نسوق بواسطته دراستنا الحالية .
يبعد نجم رجل الجبار حوالي 900 سنة ضوئية عن مجوعتنا الشمسية وهو ذو لمعان يقدر بحوالي 0.34 وهو نجم أزرق مائل للبياض من ناحية اللمعان وأكبر بـ 65 مرة حجماً من الشمس , وهو عبارة عن قدم الصياد اليمنى في شكل الكوكبة . وهي كوكبة شتائية تحتل مساحة كبيرة من القبة السماوية .

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

يعد نجم رجل RIGEL من النجوم المرشحة لنهاية مفجعة قد تصل آثارها حتى لكوكب الأرض بشكل أو بآخر من شدة ما سوف يحصل لمثل هذا النجم العملاق . تبدأ نهاية النجم بنفاذ وقوده النووي المتعلق بالهيدروجين ليتحول بفعل الضغط الممثل بسلسلة التفاعلات النووية الإندماجية الحاصلة مع نوى الهيدروجين لتكوين الهيليوم . لكن الحرارة التي يوفرها باطن نجم عملاق مثل الرجل , إذ أن درجة حرارة السطح فقط تبلغ ما يقارب 12.000 كلفن أي أكثر من ضعفي الحرارة على سطح الشمس , توفر هذه الحرارة الفرصة كاملة لذرات الهيليوم لمواصلة التفاعلات الإندماجية معاً .

================
بدأنا حياة النجم منذ البداية الي مرحلة الشباب
تبقي لنا مرحلة اخيرة و هي وفاته المأساوية
تابعووونا...