Skip to main content
Global

21: ولادة النجوم واكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197154

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    «هناك عدد لا يحصى من الشموس وعدد لا يحصى من الأرض تدور جميعها حول شمسها بنفس الطريقة تمامًا مثل كواكب نظامنا. لا نرى سوى الشمس لأنها أكبر الأجسام ومضيئة، لكن كواكبها تظل غير مرئية لنا لأنها أصغر حجمًا وغير مضيئة.. العوالم غير المرقمة في الكون كلها متشابهة في الشكل والرتبة وتخضع لنفس القوى ونفس القوانين». —جيوردانو برونو في حول الكون اللانهائي والعوالم (1584). تمت محاكمة برونو بتهمة الهرطقة من قبل محاكم التفتيش الرومانية وتم حرقه على المحك في عام 1600.

    لقد ناقشنا النجوم كأفران نووية تحول عناصر الضوء إلى عناصر أثقل. يبدأ التطور النووي للنجم عندما يندمج الهيدروجين في الهيليوم، ولكن هذا لا يمكن أن يحدث إلا عندما تتجاوز درجة حرارة النواة 10 إلى 12 مليون كلفن. نظرًا لأن النجوم تتشكل من مادة باردة بين النجوم، يجب أن نفهم كيف تنهار وتصل في النهاية إلى «درجة حرارة الاشتعال» هذه لشرح ولادة النجوم. تكوين النجوم هو عملية مستمرة، منذ ولادة مجرتنا حتى اليوم. نحن نقدر أنه في كل عام في مجرتنا، في المتوسط، يتم تحويل ثلاث كتل شمسية من المادة بين النجوم إلى نجوم. قد يبدو هذا وكأنه كمية صغيرة من الكتلة لجسم كبير مثل المجرة، ولكن يتم تشكيل ثلاث نجوم جديدة فقط (من أصل المليارات في المجرة G) كل عام.

    هل تدور الكواكب حول نجوم أخرى أم أن نظامنا الكوكبي الوحيد؟ في العقود القليلة الماضية، مكنتنا التكنولوجيا الجديدة من الإجابة على هذا السؤال من خلال الكشف عن ما يقرب من 3500 كوكب خارجي في أكثر من 2600 نظام كوكبي. حتى قبل اكتشاف الكواكب، توقع علماء الفلك أن الأنظمة الكوكبية من المحتمل أن تكون نتيجة ثانوية لعملية تكوين النجوم. في هذا الفصل، ننظر إلى كيفية تحول المادة بين النجوم إلى نجوم وكواكب.

    • 21.1: تكوين النجوم
      تتشكل معظم النجوم في غيوم جزيئية عملاقة بكتل كبيرة مثل الكتل\(3 × 10^6\) الشمسية. السحابة الجزيئية الأكثر دراسة هي Orion، حيث يتم تكوين النجوم حاليًا. عادةً ما تحتوي السحب الجزيئية على مناطق ذات كثافة أعلى تُسمى الكتل، والتي بدورها تحتوي على عدة نوى متساوية الكثافة من الغاز والغبار، وقد يصبح كل منها نجمًا. يمكن أن يتشكل النجم داخل قلب إذا كانت كثافته عالية بما يكفي بحيث يمكن للجاذبية أن تطغى على الضغط الداخلي وتتسبب في الغاز والغبار t
    • 21.2: H-R ودراسة تطور النجوم
      يمكن وصف تطور النجم من حيث التغيرات في درجة حرارته ولمعانه، والتي يمكن اتباعها على أفضل وجه من خلال رسمها على مخطط H—R. تولد النجوم الأولية الطاقة (والحرارة الداخلية) من خلال تقلص الجاذبية الذي يستمر عادةً لملايين السنين، حتى يصل النجم إلى التسلسل الرئيسي.
    • 21.3: دليل على أن الكواكب تتشكل حول نجوم أخرى
      تظهر الأدلة الرصدية أن معظم النجوم الأولية محاطة بأقراص ذات أقطار كبيرة بما يكفي وكتلة كافية (تصل إلى 10٪ من كتلة الشمس) لتكوين الكواكب. بعد بضعة ملايين من السنين، يتم تنظيف الجزء الداخلي من القرص من الغبار، ثم يتم تشكيل القرص على شكل كعكة مع تركيز البروتوستار في الحفرة - وهو أمر يمكن تفسيره بتكوين كواكب في تلك المنطقة الداخلية.
    • 21.4: الكواكب خارج المجموعة الشمسية - البحث والاكتشاف
      نجحت العديد من تقنيات المراقبة في اكتشاف كواكب تدور حول نجوم أخرى. تنقسم هذه التقنيات إلى فئتين عامتين - الكشف المباشر وغير المباشر. تعد تقنيات الدوبلر والعبور أقوى أدواتنا غير المباشرة للعثور على الكواكب الخارجية. كما يتم العثور على بعض الكواكب عن طريق التصوير المباشر.
    • 21.5: الكواكب الخارجية في كل مكان - ما نتعلمه
      على الرغم من أن مهمة كيبلر تبحث عن آلاف الكواكب الخارجية الجديدة، إلا أنها تقتصر على فترات مدارية تقل عن 400 يوم وأحجام أكبر من المريخ. ومع ذلك، يمكننا استخدام اكتشافات كيبلر لاستقراء توزيع الكواكب في مجرتنا. تشير البيانات حتى الآن إلى أن الكواكب مثل الأرض هي أكثر أنواع الكواكب شيوعًا، وأنه قد يكون هناك 100 مليار كوكب بحجم الأرض حول نجوم تشبه الشمس في المجرة. تم اكتشاف حوالي 2600 نظام كوكبي حول نجوم أخرى.
    • 21.6: وجهات نظر جديدة حول تكوين الكوكب
      إن مجموعة الكواكب الخارجية متنوعة بشكل لا يصدق وقد أدت إلى مراجعة فهمنا لتكوين الكواكب بما في ذلك إمكانية التفاعلات القوية والفوضوية مع هجرة الكوكب وانتشاره. من الممكن أن يكون النظام الشمسي غير عادي (وغير تمثيلي) في كيفية ترتيب كواكبه. يبدو أن العديد من الأنظمة تحتوي على كواكب صخرية أبعد إلى الداخل مما لدينا، على سبيل المثال، بل إن بعضها يحتوي على «كوكب المشتري الساخن» بالقرب جدًا من نجمه.
    • 21.E: ولادة النجوم واكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية (تمارين)

    الصورة المصغرة: نرى صورة مقرّبة لجزء من سديم كارينا تم التقاطها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. تكشف هذه الصورة عن طائرات تعمل بالنجوم المشكّلة حديثًا والمضمنة في سحابة كبيرة من الغاز والغبار. تتوهج أجزاء من الغيوم من طاقة النجوم الصغيرة جدًا التي تشكلت مؤخرًا داخلها. (مصدر: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية والسيد ليفيو وفريق الذكرى العشرين لهابل (STSci))