Skip to main content
Global

22: نجوم من المراهقة إلى الشيخوخة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197822

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

    لا يمكن للشمس والنجوم الأخرى أن تدوم إلى الأبد. في النهاية سوف يستنفدون وقودهم النووي ويتوقفون عن التألق. ولكن كيف يتغيرون خلال حياتهم الطويلة؟ وماذا تعني هذه التغييرات لمستقبل الأرض؟

    ننتقل الآن من ولادة النجوم إلى بقية قصص حياتهم. هذه ليست مهمة سهلة لأن النجوم تعيش لفترة أطول بكثير من علماء الفلك. وبالتالي، لا يمكننا أن نأمل أن نرى قصة حياة أي نجم تتكشف أمام أعيننا أو التلسكوبات. للتعرف على حياتهم، يجب علينا مسح أكبر عدد ممكن من سكان المجرة النجميين. مع الدقة والقليل من الحظ، يمكننا التقاط عدد قليل منهم على الأقل في كل مرحلة من مراحل حياتهم. كما تعلمت، تتميز النجوم بالعديد من الخصائص المختلفة، حيث تنتج الاختلافات أحيانًا عن اختلاف كتلها ودرجات حرارتها ولمعانها، وفي أحيان أخرى تكون مشتقة من التغييرات التي تحدث مع تقدم العمر. من خلال مزيج من الملاحظة والنظرية، يمكننا استخدام هذه الاختلافات لتجميع قصة حياة نجم.

    • 22.1: التطور من التسلسل الرئيسي إلى العمالقة الحمراء
      عندما تبدأ النجوم لأول مرة في دمج الهيدروجين بالهيليوم، فإنها تكمن في التسلسل الرئيسي للعصر الصفري. يعتمد مقدار الوقت الذي يقضيه النجم في مرحلة التسلسل الرئيسي على كتلته. تكمل النجوم الأكثر ضخامة كل مرحلة من مراحل التطور بسرعة أكبر من النجوم ذات الكتلة المنخفضة. يؤدي اندماج الهيدروجين لتكوين الهيليوم إلى تغيير التركيب الداخلي للنجم، مما يؤدي بدوره إلى تغيرات في درجة حرارته ولمعانه ونصف قطره.
    • 22.2: مجموعات النجوم
      توفر مجموعات النجوم أحد أفضل الاختبارات لحساباتنا لما يحدث مع تقدم النجوم في العمر. تم تشكيل النجوم في مجموعة معينة في نفس الوقت تقريبًا ولها نفس التكوين، لذلك تختلف بشكل أساسي في الكتلة، وبالتالي في مرحلة حياتها. هناك ثلاثة أنواع من مجموعات النجوم: الكروية والمفتوحة والجمعيات. تحتوي العناقيد الكروية على أقطار 50-450 سنة ضوئية، وتحتوي على مئات الآلاف من النجوم، ويتم توزيعها في هالة حول المجرة.
    • 22.3: التحقق من النظرية
      يتغير مخطط H—R للنجوم في الكتلة بشكل منهجي مع تقدم الكتلة في السن. تتطور النجوم الأكثر ضخامة بسرعة أكبر. في المجموعات والجمعيات الأصغر سنًا، تظهر النجوم الزرقاء المضيئة للغاية على التسلسل الرئيسي؛ النجوم ذات الكتل الأدنى تقع على يمين التسلسل الرئيسي ولا تزال تتقلص نحوه. مع مرور الوقت، تتطور النجوم ذات الكتل المنخفضة تدريجيًا بعيدًا عن (أو توقف) التسلسل الرئيسي.
    • 22.4: مزيد من تطور النجوم
      بعد أن تصبح النجوم عمالقة حمراء، تصبح نواتها في النهاية ساخنة بدرجة كافية لإنتاج الطاقة عن طريق دمج الهيليوم لتكوين الكربون (وأحيانًا القليل من الأكسجين). ينتج عن اندماج ثلاث نوى هيليوم الكربون من خلال عملية ألفا الثلاثية. يُطلق على البداية السريعة لانصهار الهيليوم في قلب نجم منخفض الكتلة اسم فلاش الهيليوم. بعد ذلك، يصبح النجم مستقرًا ويقلل من لمعانه وحجمه لفترة وجيزة.
    • 22.5: تطور المزيد من النجوم الضخمة
      في النجوم ذات الكتل التي تزيد كتلتها عن 8 كتل شمسية، يمكن للتفاعلات النووية التي تشمل الكربون والأكسجين والعناصر الثقيلة أن تبني نوى ثقيلة مثل الحديد. يسمى إنشاء عناصر كيميائية جديدة بالتخليق النووي. تحدث المراحل المتأخرة من التطور بسرعة كبيرة. في النهاية، يجب على جميع النجوم استخدام جميع إمدادات الطاقة المتاحة لها. في عملية الموت، تقوم معظم النجوم بإخراج بعض المواد، الغنية بالعناصر الثقيلة، إلى الفضاء بين النجوم حيث يمكن استخدامها لتشكيل نجوم جديدة.
    • 22.E: النجوم من المراهقة إلى الشيخوخة (تمرين)

    الصورة المصغرة: خلال المراحل اللاحقة من التطور النجمي، تطرد النجوم بعضًا من كتلتها، والتي تعود إلى الوسط بين النجوم لتكوين نجوم جديدة. تُظهر صورة تلسكوب هابل الفضائي هذه نجمًا يفقد كتلته. تقع هذه المنطقة الجميلة من الغاز المطرود، المعروفة باسم Menzel 3، أو سديم النمل، على بعد حوالي 3000 سنة ضوئية من الشمس. نرى نجمًا مركزيًا أخرج الكتلة بشكل تفضيلي في اتجاهين متعاكسين. يبلغ طول الجسم حوالي 1.6 سنة ضوئية. الصورة مشفرة بالألوان - الأحمر يتوافق مع خط انبعاث الكبريت، والأخضر إلى النيتروجين، والأزرق للهيدروجين، والأزرق/البنفسجي للأكسجين. (مصدر: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وفريق هابل للتراث (STSCI/AURA))