أسئلة النجوم
كيف يولد النجم ويموت؟
الجواب باختصار
يولد النجم داخل سحابة باردة من الغاز والغبار، حين تنهار كتلة منها بجاذبيتها وتسخن حتى يبدأ الاندماج النووي في قلبها، ثم يعيش أطول مراحل حياته يحوّل الهيدروجين إلى هيليوم. في النهاية ينتفخ عملاقاً، ثم يصير قزماً أبيض إن كان صغيراً، أو ينفجر مستعراً أعظم تاركاً نجماً نيوترونياً أو ثقباً أسود إن كان ضخماً.
1. الولادة: سحابة تنهار
يبدأ كل نجم داخل سحابة جزيئية، وهي سحابة باردة من الغاز والغبار قد تزيد كتلتها على كتلة الشمس بألف مرة إلى عشرة ملايين مرة، ويمتد بعضها مئات السنين الضوئية.
في داخل السحابة تتجمع كتل أكثف من غيرها، فتشدّ الجاذبية مادتها نحو المركز، فتنكمش الكتلة وتسخن، وهكذا يتكوّن نجم أولي، أي نجم في طور التكوّن لم يبدأ بعد في إنتاج طاقته.
يستمر الانكماش ملايين السنين، وحين تبلغ حرارة القلب نحو 15 مليون كلفن (أي نحو 15 مليون درجة)، يبدأ الاندماج النووي: تلتحم أنوية الهيدروجين لتصنع الهيليوم، ويخرج من ذلك ضوء النجم وحرارته. عندها يولد النجم حقاً.
من أقرب الأماكن الكبيرة التي تولد فيها النجوم إلينا سديم الجبار، على بعد نحو 1,350 سنة ضوئية، وفيه نجوم فتية حارة ولدت حديثاً من غازه، فأضاءت السحابة التي ولدت فيها. مثله في سماء الصيف سديم البحيرة. أما الثريا فمثال على ما يحدث بعد ذلك: عنقود من نجوم فتية ولدت معاً من سحابة واحدة.
2. الشباب الطويل: التسلسل الرئيسي
بعد الولادة يدخل النجم أطول مراحل حياته، ويسميها الفلكيون التسلسل الرئيسي، وفيها يحرق النجم الهيدروجين في قلبه بهدوء واستقرار. الشمس في هذه المرحلة الآن، وقد قطعت نحو نصفها، ومجموع ما تقضيه فيها نحو 10 مليارات سنة.
هنا قاعدة مهمة: كلما كان النجم أثقل، كان عمره أقصر. فالنجم الضخم يحرق وقوده بسرعة هائلة، لذلك يعيش بعض النجوم الضخمة بضعة ملايين من السنين فقط، بينما قد تضيء بعض النجوم الصغيرة تريليونات السنين.
3. الشيخوخة: العملاق الأحمر
حين ينفد الهيدروجين في قلب النجم، يختل توازنه، فينكمش قلبه ويسخن، وتنتفخ طبقاته الخارجية حتى يصير أكبر من حجمه الأول بمئات المرات، ويبرد سطحه فيحمرّ لونه. هذا هو العملاق الأحمر، ومن أشهر أمثلته في سمائنا منكب الجوزاء، وهو عملاق أحمر فائق.
بعد هذه المرحلة تفترق الطرق، والذي يحدد الطريق هو كتلة النجم.
4. النهاية الهادئة: القزم الأبيض
النجوم المتوسطة، حتى نحو 7 أضعاف كتلة الشمس، تنتهي بهدوء، فهي تنفث طبقاتها الخارجية في الفضاء، فتصنع غلافاً متوهجاً من الغاز يسمى السديم الكوكبي، ومن أجمل أمثلته سديم الدمبل.
يبقى في الوسط قلب النجم: قزم أبيض، وهو جمرة نجمية حارة بحجم الأرض تقريباً، تبرد ببطء على مدى مليارات السنين. هذا هو مصير الشمس، ومن أشهر الأقزام البيضاء رفيق الشعرى اليمانية الصغير.
5. النهاية العنيفة: المستعر الأعظم
النجم الذي تزيد كتلته على 7 أضعاف كتلة الشمس يواصل صنع عناصر أثقل في قلبه، من الكربون حتى الحديد، في مراحل متتالية تقصر كل منها عن التي قبلها. حين يبدأ صنع الحديد لا يبقى لديه وقود إلا لأيام معدودة، ثم ينهار قلبه فجأة، وينفجر النجم انفجاراً هائلاً هو المستعر الأعظم، يقذف معظم مادته في الفضاء.
من هذه المادة المقذوفة تتكون سحب جديدة، وتولد منها نجوم وكواكب جديدة، فالدورة لا تنتهي.
6. ماذا يبقى من النجم في النهاية؟
| كتلة النجم عند ولادته | ما يبقى منه في النهاية |
|---|---|
| حتى نحو 7 أضعاف الشمس | قزم أبيض بحجم الأرض تقريباً |
| بين 7 و20 ضعف الشمس | نجم نيوتروني |
| أكثر من 20 ضعف الشمس | ثقب أسود |
النجم النيوتروني قلب منهار شديد الكثافة، وقطره نحو 20 كيلومتراً فقط، أي بحجم مدينة، لكن كتلته نحو مرة ونصف كتلة الشمس.
أما إذا كان القلب الباقي أثقل من نحو 3 أضعاف كتلة الشمس (وتذكر بعض المراجع 5 أضعاف)، فلا شيء يوقف انهياره، فيصير ثقباً أسود: جرماً جاذبيته شديدة حتى إن الضوء نفسه لا يفلت منه. اقرأ المزيد في ما الثقب الأسود؟
هذه الحدود تقريبية، وتختلف قليلاً من مرجع إلى آخر، لأنها تعتمد أيضاً على تركيب النجم وعلى ما يفقده من مادة قبل موته.
ماذا ترى الليلة؟
في سماء الشتاء تستطيع أن ترى مراحل حياة النجوم في كوكبة واحدة هي الجبار. انظر إلى النجم الأوسط في سيف الجبار تحت الحزام، فستراه ضبابياً قليلاً بعيداً عن أضواء المدن: هذا سديم الجبار، مكان ولادة النجوم، ثم ارفع نظرك إلى منكب الجوزاء الأحمر في كتف الجبار: هذا نجم عجوز يقترب من نهايته.
أسئلة قريبة
كم يعيش النجم؟
يعتمد ذلك على كتلته، فبعض النجوم الضخمة لا تعيش إلا بضعة ملايين من السنين، والشمس تقضي نحو 10 مليارات سنة في مرحلتها الرئيسية، وبعض النجوم الصغيرة قد تضيء تريليونات السنين.
هل ستنفجر الشمس؟
لا، فالشمس أخف من أن تنفجر مستعراً أعظم، بل ستنتفخ بعد بضعة مليارات من السنين لتصير عملاقاً أحمر، ثم تنفث طبقاتها الخارجية، ويبقى قلبها قزماً أبيض بحجم الأرض تقريباً.
هل تولد نجوم جديدة اليوم؟
نعم، ففي مجرتنا سحب كثيرة تولد فيها النجوم الآن، ومن أقرب المناطق الكبيرة منها إلينا سديم الجبار، على بعد نحو 1,350 سنة ضوئية.
كم عمر النجوم؟ ولماذا تعيش النجوم الكبيرة عمراً أقصر؟
يتوقف عمر النجم على كتلته. فالنجم الثقيل يحرق وقوده أسرع بكثير ليقاوم جاذبيته، فيعيش عمراً أقصر بكثير من الشمس، والشمس ستبقى على حالها نحو 5 مليارات سنة أخرى، أما الأقزام الحمراء الصغيرة فقد تعيش بحسب ناسا حتى نحو 14 تريليون سنة، أي أطول من عمر الكون الحالي.
ما القزم البني؟
جرم أثقل من الكواكب العملاقة وأخف من أن يكون نجماً، كتلته بين 13 و80 مرة كتلة المشتري، فلا يستطيع إشعال الاندماج النووي كما تفعل النجوم، وهو خافت جداً، فلا يُرى بالعين ولا بتلسكوبات الهواة.