دورة حياة النّجوم

دورة حياة النّجوم من المهد إلى اللحد

نتشابه نحن والنّجوم بأنّ كلانا يمرّ بمراحل عمريةٍ مختلفةٍ تبدأ بالولادة وتنتهي بالوفاة، ولكنّ الأمر يختلف اختلافًا كلّيًّا في التّفاصيل. عند البشر يتطلّب الأمر أمًّا وأبًا، إلا أنّه لا يحتاج إلّا إلى الغاز والغبار الكونيّ عندما يتعلّق الأمر بالنّجوم!
تعيش النّجوم ملايين السّنين، لكنّها كيف بدأت وتكوّنت؟ وما هي المراحل الّتي تمرّ بها النّجوم قبل أن تصل إلى نهايتها؟ يناقش هذا الموضوع جميع المراحل الّتي تمرّ بها النّجوم، لكن قبل أن تبدأ القراءة أحضر كوبًا من الشاي!

النجوم الأوّلية

يبدأ الأمر بولادة النّجم وتكوّنه ككرةٍ من الغاز والغبار الكونيّ الّتي تجمعها الجاذبيّة في جسم غازيّ كبير في إحدى السُّدم Nebula حيثُ تولد النّجوم، ثم تصبح الكرة الغازيّة أكثر كثافة وأكثر سخونة وتبدأ عمليةالاندماج النووي Nuclear Fusion الّتي يتحوّل فيها الهيدروجين إلى الهيليوم ويَنتج عن ذلك طاقةٌ هائلة. يُطلق على النّجم الوَليد في هذه المرحلة نجمًا أوّليًّاProtostar، يستغرق النّجم ملايين السنين في هذه المرحلة قبل أن ينتقل إلى المرحلة التّالية. إذا كانت كتلة النّجم الوَليد 8% من كتلة الشّمس فإنه سيصبح قزمًا بنيًّاBrown Dwarf يتميّز بكتلةٍ منخفضةٍ نسبيًّا مما يصعّب تحفيز عمليّة الاندماج النوويّ. تُظهر الصّورة السّابقة المراحل الّتي تمرّ بها النّجوم وما يقابلها من مراحل حياة الإنسان.

نجوم المتوالية الرّئيسة

يُطلق على النّجوم في المرحلة الثّانية من حياتها بنجوم المُتوالية الرّئيسة Main Sequence، وهي أطول فترات دورة حياة النّجوم، وتُعتبر معظم نجوم المجرّة من نجوم المتوالية الرّئيسة. تشهد هذه المرحلة توليد الطّاقة والحرارة في لبّ النّجم بسبب الاندماج النووي، ويتغير حجم النّجم تغيّرًا طفيفًا ما دام الهيدروجين متوفّرًا.
تتراوح كتل النّجوم بين حواليّ 8% من كتلة الشّمس، وهي أصغر الكتل المُمكنة للنّجوم، وقد تكون كتلتها أكبر من الشّمس بـ200 مرّة. تُعتبر شمسنا من النّجوم المتوالية الرّئيسة، وقد استغرقت نحو 10 ملايين سنةٍ حتّى تصل إلى هذه المرحلة، وهي تشع منذ حوالي 5 مليارات سنة، وستنتهي حياتها بعد قرابة 5 مليارات سنةٍ أخرى. يمكن للنّجوم المماثلة لشمسنا بالكتلة أن تستمر 10 مليارات سنةٍ في هذه المرحلة.
تعتمد فترة بقاء النّجم في هذه المرحلة على كتلته، فكلّما زادت الكتلة زاد معدّل الاندماج النووي وقلّت مدّة هذه المرحلة. النّجوم التي تبلغ كتلتها عشرة أضعاف كتلة شمسنا ستبقى 20 مليون سنة في هذه المرحلة فقط، أما النّجوم التي تبلغ كتلتها نصف كتلة الشمس، والّتي تُعرف بالأقزام الحمراء Red Dwarf، يُمكن أن تبقى في هذه المرحلة بين 80 و100 مليار سنة.

النّجوم العملاقة والنّجوم الفائقة

بعد أن تنفد جميع ذرات الهيدروجين في لبّ النّجم، ويتوقّف النّجم عن توليد الطّاقة عبر الاندماج النّووي، يدخل النّجم المرحلة الثّالثة من دورة حياته ويبدأ لبّه بالتّقلّص ويتمدّد غلافه الجوي المُكوّن بمعظمه من الهيدروجين ليصبح عملاقًا أحمرًا Red Giant. تكون درجة حرارة لب النّجم مرتفعة جدًّا مما يؤدي إلى اندماج ذرات الهيليوم وتكوين الكربون. يُمكن للعمالقة الحمراء أن تكون أكبر من الشّمس بعشرات المرات، ويمكن للعملاق الأحمر أن يتمدّد ويُصبح عملاقًا فائقًا Supergiant والّتي تكون أكبر حجمًا من الشّمس بمئات المرّات. توضّح الصّورة السّابقة حجم نجم الدّبران Aldebran الّذي أصبح عملاقًا أحمرًا مقارنةً بالشّمس.

تعتمد المراحل التّالية من حياة النّجم على كتلته، فالّنجوم الّتي لديها نفس كتلة الشّمس أو أصغر تصبح أقزامًا بيضاء، أما إن كانت كتلتها أكبر فيمكن لها أن تنفجر بشدّة لتصبح متجدّدًا أعظمًا أو نجمًا نيوترونيًّا أو نبّاضًا إشعاعيًّا أو حتّى ثقوبًا سوداء.

الأقزام البيضاء

يُطلق على النّجم الّذي له نفس كتلة الأرض أو أصغر في المرحلة الرّابعة والأخيرة من حياته اسم القزم الأبيض White Dwarf، وهو المركز المتبقّي من نجمٍ أقدم بعد أن انفصل غلافه الجوي عنه. يؤدّي انفصال الغلاف الجوي إلى تكوّن سديم كوكبي Planetary Nebula وهو عبارةٌ عن غيمةٍ من غاز الهيدروجين والغبار والبلازما، وعلى عكس ما يشير الاسم، ليس لها أية علاقةٍ بالكواكب ويتوقّع أن يكون هذا مصير الشّمس. لا يُمكن للقزم الأبيض توليد الطّاقة عبر الاندماج النووي، ولكنه يبقى مشعًّا لمليارات السّنين قبل أن ينطفئ نوره ويصبح قزمًا أسودًا Black Dwarf. في الصّورة السّابقة، يظهر سديم عين القط Cat’s Eye Nebula، ويظهر في المنتصف النّجم المُتداعي الّذي أصبح قزمًا أبيضًا بعد أن رمى طبقته الخارجيّة إلى الفضاء.

عندما يصبح لبّ نجمٍ بحجم الشّمس قزمًا أبيضًا بحجم الأرض، يكون القزم الأبيض أكثف بكثير من كوكبنا. يمكن لملعقة واحدة من المادّة المكوّنة للقزم الأبيض أن تزن أطنانًا على الأرض.

المتجدّدات العُظمى

تستنفد النّجوم الضّخمة الهيدروجين أسرع من النجوم الصّغيرة كالشّمس، حيث أنها تعيش لملايين السّنين فقط، فهي لا تعمر طويلًا مقارنةً بالنّجوم الأصغر حجمًا. قد تنفجر النّجوم الضّخمة في نهاية حياتها مع وميضٍ كبيرٍ ساطعٍ راميةً طبقاتها الخارجيّة في الفضاء في ما يسمى المتجدّد الأعظم Supernova. قد يكون الانفجار هائلًا لدرجة أنّه يكون أكثر سطوعًا من مجرّةٍ برمّتها لعدّة أيّام.

متجدّد كيبلر الأعظم Kepler’s Supernova الّذي حدث في مجرّة درب التّبّانة، كان أوّل متجدّدٍ أعظمٍ يُرى بالعين المجرّدة منذ قرابة 400 سنة، وتحديدًا عام 1604، وقد بقي ظاهرًا للعيان على مدى ثلاثة أسابيع. وقد شهد العلماء متجددًا أعظمًا آخر في عام 1987 أُطلق عليه 1987A، يميّزه أنّه ثاني متجدّدٍ أعظمٍ يُرى بالعين المجرّدة منذ حدث عام 1604. تُظهر الصّورة أعلاه السّطوع الشّديد للمتجدّد الأعظم 1987A مقارنةً بسطوع النّجم قبل انفجاره.
عند حدوث المتجدّدات العظمى فإنّه تتكوّن نجومٌ نيوترونيّةٌ أو ثقوبٌ سوداء. إذا كانت كتلة اللّب النّاجي بين 1.5 و3 أضعاف كتلة الشّمس، فإنّ النّاتج سيكون نجمًا نيوترونيًّا، أمّا إذا كانت الكتلة أكبر من ذلك فإنّ النّاتج سيكون ثقبًا أسودًا.

النّجوم النيوترونية والنّبّاضات الإشعاعية

بعد حدوث المتجدّد الأعظم، تنشأ النّجوم النيوترونيةNeutron Star الّتي تتكوّن بمعظمها من النيوترونات بعد أن تلتحم الإلكترونات والبروتونات. تمتاز النّجوم النيوترونية بالكثافة، ويبلغ قطر النّجوم النيوترونية المثاليّة 20 كم وكتلتها أكبر من كتلة الشّمس بثلاث مرّات. إذا زادت كتلة النّجم عن هذا فإنّ جاذبيّته ستزداد بشكلٍ هائلٍ وسيتحوّل النّجم النيوترونيّ إلى ثقبٍ أسود. أماالنّبّاضات الإشعاعيّةPulsarفهي نجومٌ نيوترونيّة تدور حول نفسها بسرعةٍ عاليةٍ تصل إلى دورةٍ كلّ ما بين 0.3 إلى ثانيةٍ واحدةٍ وتطلق حزمًا ضوئيّةً وراديويّةً يكتشفها الفلكيّون على الأرض باستخدام التّلسكوبات الراديويّة.

الثّقوب السّوداء

أمّا إذا بلغت كتلة النّجم المُتداعي ثلاثة أمثال كتلة الشّمس، فإنّ النجم قد يتقلّص أكثر بسبب الجاذبيّة مكوّنًا ثقبًا أسودًا Black Hole، الجاذبيّة الّتي لا يستطيع شيءٌ الإفلات منها، لدرجة أنّ الضوء لا يستطيع الإفلات منها. يصعب تحديد مواقع الثّقوب السوداء لأنّها لا تصدر ضوءًا. يستطيع العلماء تحديد الثقوب السوداء باستخدام أشعة X عندما تجذب غبار وغازات النجوم.

توضّح الصّورة التّالية دورة حياة النّجوم، مظهرةً الفرق بين دورة حياة النّجوم العملاقة على اليمين، ودورة حياة النّجوم الصّغيرة على اليسار، ويُلاحظ قصر حياة النّجوم العملاقة مقارنةً بالنّجوم الصّغيرة.

حقائق لا يعرفها الكثير عن النجوم

النجوم:
عبارة عن كرات ملتهبة من الغازات الساخنة، والتي تتكون من غازات الهيدروجين والهيليوم، والذي يتميزان بالخفة، ويحتوي على كميات متوسطة من غازات الأكسجين والكربون والنيتروجين، والعديد من الغازات الأخرى.
فعند اندماج غازات الهيدروجين مع بعضها مع ذرات الهيليوموغيرها من الغازات الخفيفة، فإن هذا يعمل على تفاعل كيميائي ينتج عنه طاقة كثيفة، جداً تعمل على دفء الكرة الأرضية، أو ما يسمى بأشعة الشمس، وقد اثبت العلماء الفلكيين أن عدد كبير من النجوم، تدور حول نفسها كيفما موجود في مجموعتنا الشمسية.
تعد الشمس هي من أقرب النجوم إلى كوكب الأرض حيث أنها تعتبر مصدر أساسي للطاقة، لنا داخل كوكبنا والعديد من الكواكب الأخرى داخل المجموعة الشمسية، وتظهر النجوم جلياً خلال الليل، وخصوصاً أثناء عدم ظهور السحب أوصفاء السماء وخلوها من الظواهر الكونية، وتظهر النجوم بشكل مضئ وصغير جداً في السماء وذلك بسبب بعدها الكبير عن كوكبنا، وكان يستدل بها الناس قديماً لمعرفة أماكن رحلاتهم، سواء في الصحراء أو داخل البحر.
أنواع النجوم:
يوجد داخل كوننا المليارات من النجوم التي تم توزيعها على العديد من المجرات، فمثلاً مجرة درب التبانة التي يوجد بداخلها كوكبنا، يوجد ما يعادل 400 مليار نجم، منتشرين بداخل الفضاء ، فهناك عدد من تكهنات العلماء تزعم بأن عدد نجوم الكون، أكثر من عدد الرمال على جميع الشواطئ الموجودة على الأرض.
فمن أهم أنواع النجوم:
1- النجوم المتسلسلة: تعد تلك النجوم من النوع المشع القريب الشبه إلى الشمس.

2- القزم البني: يطلق على تلك النجوم بالنجوم الفاشلة، لعدم قدرتها على استخراج طاقة منها، ولا يتم فيها عملية الاندماج الحراري ، حيث تكون ذات كتلة صغيرة، ولذلك تكون نجوم باردة تشبه إلى حد كبير بالكوكب.

3- القزم الأبيض: هي كرات ساخنة، لمرورها بعدة مراحل تسببت في احتباس الحرارة داخلها، وتكون تلك النجوم متوسطة الحجم، وتتميز تلك النجوم ببرودتها لتصبح كنجوم القزم الأسود، ولا يتم داخلها أي تفاعلات.

4- العملاق الأحمر :تتميز تلك النجوم بكونها في المرحلة الأخيرة، فقد انتهى الوقود الهيدروجيني داخلها، ولذلك يتم اختلاط عنصر الهيليوم الموجود بداخلها، حيث تصبح ضخمة جداً، فيصبح النجم أكبر من حجمه الأساسي عشرات المرات.
5- النجوم العملاقة: تتميز تلك النجوم بحجمها الكبير، وشدة لمعانها،وتكون مكوناتها أكبر من الشمس بعدة مراحل.
6- القزم الأحمر: تعتبر تلك النجوم من صاحب كتلة صغيرة جداً، ويتميز بتسلسله، ويكون لونه أحمر متوهجاً، لقلة التفاعلات النووية بباطنها، تستهلك تلك النجوم وقودها الهيدروجيني، ببطء كبير، ولذلك تكون موجودة داخل المجرة لفترات كبيرة، ويكون حجمها أقل من الشمس بصورة كبيرة، وتعتبر تلك النجوم من أكثر النجوم انتشاراً داخل كوننا.
7- المستعمر الأعظم: تعد تلك النجوم في مرحلة الانفجار، حيث تحتوي على كميات مهولة من الطاقة فينتج عنها انفجار كبير، يحدث بعده انتشار لجزيئات النجم في أنحاء متعددة من الكون، وأيضاً ينتج عن ذلك الانفجار، عدة أجرام سماوية غريبة الشكل.

8- النجوم النيترونية : تعد تلك النجوم بقية من المستعمرات العظمى، وتتميز تلك النجوم بالتحرك بسرعة كبيرة خلال عملية دورانها حول نفسها، وكثافتها العالية، فهي لديها المقدرة القيام بعملية الدوران حول نفسها لعشرات المرات في الثانية الواحدة، ويكون حجم تلك النجوم ضعفي حجم الشمس، وتتكون مكوناتها من غاز النيتروجين.

فوائد النجوم:
1- زينة للسماء: قد خلق الله سبحانه تعالى، لنا السماء مزينة بمصابيح أي بالنجوم، حيث أبدعها في أحسن صورة، أبدعها سبحانه وتعالى كلوحة فنية يصعب تقليدها، حيث تنتشر في السماء بالعديد من الأشكال والألوان الخلابة، فيوجد منها الذي لا يتحرك والآخر منها متحرك داخل طرق محددة، حددها لها خالقها عز وجل.
2- لمعرفة الطريق للمسافر: تعد النجوم من أهم الطرق التي يعتمد عليها الإنسان قديماً في معرفة طريقه أثناء سفره، حيث يعمل ضوء النجوم على إضاءة الطريق، والحد من الظلام الدامس، ويكون أمن وأمان للمسافرين، حيث يتم الكشف ما إذا كان هناك سارق أو عدو، من خلال النور المنبعث منهم، وتظهر خلالها معرفة الاتجاهات داخل الصحراء الجرداء.
3- رجوماً للشيطان الرجيم: فلقد ذكر خالقنا سبحانه وتعالى تلك الفائدة في كتابه الكريم، حيث جعل الله النجوم ، تخرج ناراً شديدة اللهب، يتم حرق الشيطان الرجيم بها.
4- علم التيسير: يهدف ذلك العلم إلى تيسير معرفة بعض الأمور الدينية، كاتجاهات القبلة، من خلال معرفة مواقعها، بجانب معرفة العديد من الأمور الدنيوية، وقد حرم ديننا الكريم، استخدام النجوم في علوم التنجيم و التي تعتمد على الكشف في المغيبات والأقدار.