حياة النجوم، كيف تُولد؟ وكيف تموت؟

بعد الانفجار الكبير، فقط العناصر الكيميائية البسيطة مثل الهيدروجين والهليوم كانت موجودة، هذا يجعلنا نطرح سؤالا ألا وهو: من أين أتت العناصر الكيميائية الأخرى مثل الكربون والأكسجين...؟

 الجوب يكمن داخل النجوم، حيث أن النجوم طوال حياتها تعمل كمصانع للذرات في عملية تُدعى "التأليف النووي" "Nucleosynthesis"، حيث يتم في البدأ تحول الهيدروجين إلى هليوم وبعد أن ينفذ الهيدروجين يبدأ الهليوم بالتحول إلى كربون وهكذا... ويتم ذلك عبر الاندماج النووي وليس الانشطار النووي كما يحدث في المفاعلات النووية على الأرض.


 الانشطار النووي هو تشظية ذرات ثقيلة مثل ذرة اليورانيوم عبر قذفها بنترون في أغلب الأحيان، ويكون الناتج ذرتان أخف + نوترونين أو ثلاثة. وكمثال فإنه عند قذف ذرة يورانيوم 235 بنوترون يُمكن أني ينتج التالي: الكر يبتون 91 والباريوم 142 + ثلاثة نوترونات، وكذلك يُمكن أن ينتج سترونتيوم 94 إكزينيون 140 + نوترونين.
 الاندماج النووي هو التحام ذرتين خفيفتين ويكون الناتج ذرة أثقل، فمثلا ينتج الهليوم وهو ذرة أثقل من الهيدروجين، عبر اندماج الهيدروجين 2 (أو ما يُعرف بالدوتريوم) مع الهيدروجين 3 (أو ما يعرف بالثريتيوم) وكذلك ينتج نوترون واحد عن هذا الاندماج هنا. وفي حالات أخرى تنتج فوتونات ذات موجات قصيرة وطاقة عالية...

ملحوظة: الذرة الخفيفة أو البسيطة هي التي تحتوي على عدد بروتونات أقل والثقيلة هي التي تحتوي على عدد بروتونات أكثر (ما يُعرف بالعدد الذري)، فمثلا: عدد بروتونات اليورانيوم هو 92 بينما عدد بروتونات الهيدروجين هو 1 والهليوم هو 2 والكربون هو 6.

 إن النجوم الحديثة الولادة (نسبيا) يبدأ فيها (كما ذكرت أعلاه) اندماج الهيدروجين إلى هليوم وبعد ذلك تندمج ذرات الهليوم مكونة ذرات الكربون وبعد أن ينفذ الهليوم يبدأ الكربون في الاندماج وينتج الأوكسجين، ويستمر هذا التطور الاندماجي من الأخف إلى الأثقل ثم الأثقل... حتى يموت النجم، وشمسنا ستتوقف عند حد اندماج الكربون وتكوين الأوكسجين عندها ستموت، بينما نجوم أخرى أكبر ستستمر في إنتاج عناصر أثقل إلى حد إنتاج الحديد والذي عدده الذري 26، وهذا هو أقصى حد يُمكن للاندماج النووي بلوغه داخل النجوم.

 إذا كان الحديد هو أقصى حد يُمكن بلوغه في النجوم فكيف تتكون العناصر الأثقل من الحديد مثل الكوبلت وعدده الذري 27، وذرات الذهب وعددها الذري 79...؟ الجواب هو أنها تنتج خلال انفجارات "المستعرات العظمى" وهذه الانفجارات هي موت النجوم الهائلة.

موت النجوم موت النجوم يتوقف على كمية المادة الموجودة فيها فكلما كانت أكبر كلما ماتت أسرع، نعم لم تخطؤوا القراءة ولم أخطئ أنا في الكتابة، كلما كان النجم أكبر كلما مات أسرع وسبب ذلك هو أن وجود مادة أكثر يعني حرارة أكبر وإذا كانت الحرارة كبيرة فذلك يعني زيادة استهلاك مادة النجم.

 أقرب نجم إلينا هو الشمس (شمسنا)، سينفذ الهيدروجين منها خلال 4 مليار سنة، عند ذلك سينهار قلب الشمس تحت قوة جاذبيته، وفي نفس الوقت الغلاف الجوي للشمس سيصبح غير مستقر وعندها سيبدأ في التوسع لتتحول الشمس إلى نجم عملاق أحمر هائل. وهذا ليس بالأمر الجيد بالنسبة للأرض وللكواكب القريبة من الشمس مثل عطارد والزهرة، فهذان الأخيران سيبتلعهما توسع الشمس، بينما ستتبخر الأرض بالكامل وكل الحياة الموجود عليها ستنتهي. لكن الجيد في الأمر هو أن لدى البشر بضعة مليارات سنة لإيجاد كواكب أخرى صالحة للحياة البشرية والانتقال للعيش فيها. طبعا هنا لا أتحدث عنا نحن ولا الجيل القادم ولا الذي بعده... إنها أربع مليارات من السنين.

 كنجم متوسط الحجم فإن الشمس خلال مليارات السنين بعد نفاذ الهيدروجين ستبدأ ذرات الهليوم بالاندماج منتجا ذرات الكربون وعندما ينفذ الهليوم سينهار قلب الشمس مرة أخرى على نفس بفعل جاذبيته وسينتفخ غلافها الجوي أكثر. وبما أن الشمس ليست بالكبر الكافي لتعيد تشغيل قلبها من جديد فإنها ستستمر في التوسع مشتتة بذلك غلافها الجوي في سلسلة من الانفجارات. سيتحول بعد ذلك قلب الشمس إلى "قزم أبيض" وذلك يعني أنه سيُصبح كرة ماسية في حجم الأرض، تكون مكونة من الكربون والأوكسجين، وابتدءاً من هذه النقطة ستبهت الشمس، وتبدأ تدريجيا بالخفوت أكثر وأكثر إلى أن يزول ضياؤها بالكامل.

شعرت بالأسى على الشمس في هذه اللحظة، ماذا عنكم يا ترى؟

 كان هذا في ما يخص شمسنا والتي كما سبق وذكرت في الأعلى نجمة متوسطة الحجم نسبيا، لكن فيما يخص نجوما أكبر ببضع مرات من الشمس، فإنها تُسرع أكثر نحو إنهاء مخزونها من المادة، وعندما يحدث ذلك ستنتج موجة اهتزاز هائلة جدا من كل أنحاء النجم، الأمر الذي سيرفع درجة الحرارة حوالي مليار درجة مئوية، وعندها تنفجر كانفجار هائل "Supernova"، ويظهر وميض هذا الانفجار كوميض مجرة بأكملها، ويترك النجم خلفه نجما "نوترونيا" (تعرف على النجم النوتروني في الفصل الآتي من هذه المقالة).

ماذا عن نجوم هي أكبر من الشمس بعشرين مرة من الشمس؟ هذه النجوم العملاقة لا تتوقف عن الانهيار على نفسها بفعل جاذبيتها وحتى بعد أن تصل إلى مرحلة "القزم الأبيض" فإنها تستمر في الانخساف، ولا توجد قوة في الكون تستطيع أن توقفها عن ذلك، وتستمر في ذلك حتى تنفجر، وعندما يحدث ذلك فإنها تحني أو تثقب نسيج الفضاء والزمن معلنة بذلك ميلاد نقاط رعب هذا الكون، ميلاد الثقوب السوداء.

ولادة النجوم وموتها مازال يجري إلى يومنا هذا، وفي هذه اللحظة التي تقرؤون فيها هذه الأسطر، تتكون نجوم وتموت أُخَر في كل أنحاء هذا الكون.

أنواع النجوم إن أي شخص يرى النجوم ليلا في السماء يعتقد أنها متشابه، لكن ذلك غير صحيح فهي الكثير من الأنواع المختلفة، وهنا سأذكر بعضا من أنواعها فحسب:

النجوم الثنائية: معظم النجوم التي ترونها في السماء هي ليست نجوم منفردة كشمسنا، ولو استعملت منظرا فلكيا للاحظت أنها تكون عبارة عن نجمتين أو ثلاثة أو أكثر تحيا قرب بعضها البعض، وعلى عكس شمسنا فإن معظم النجوم هي ثنائية أو متعددة، وفي الواقع لو أن المشتري وهو أكبر كواكب نظامنا الشمسي كان أكثر كتلة بثمانية مرات لكان تحول إلى نجم وصار نظامنا الشمسي ذو نجمين وليس واحد فقط.

النجوم الأولية:

وهي نجوم في مرحلة "الرضيع"، فرغم أنها متكونة من المواد الداخلية للنجوم إلا أنها لم تصبح بالحرارة الكافية بعد لكي تبدأ التفاعلات النووية في قلبها.

الأقزام:

 تمر النجوم بعدة مراحل من التوسع خلال حياتها، وعندما يكون حجمها عاديا بالنسبة لوزنها تُسم بالأقزام. والمقصود بالقزم هنا هو تحول نواة النجم إلى حجم صغير مقارنة بحجم الأصلي وذلك بعد أن تفقد معظم وقودها، وهناك ثلاثة أنواع من الأقزام:

• الأقزام البنية: وهي نجوم لم تسخن بالقدر الكافي لتصبح نجما عاديا.
• الأقزام البيضاء: هي نجوم خلال فترة "الاحتضار"، حيث تبدأ بفقد آخر ما تبقى من وقودها، ووصفها باللون الأبيض غير دقيق فعليا، كونها تتراوح في الألوان من الأبيض الساطع إلى الأحمر الخفيف.
• الأقزام السوداء: كلا النوعين، الأول والثاني يتحول في نهاية المطاف إلى قزم أسود وهي نجوم ميتة غير مضيئة.

وتجدر الإشارة هنا إلى أن الأقزام البنية والسوداء تُعتبر من المادة المظلمة في الكون.

قزم أبيض وسط مستعر عظيم

المستعرات:

 النجوم العملاقة التقليدية تكون أكثر لمعانا من الشمس ب1000 مرة على الأقل، و200 مرة أكبر حجما، ويُمكن أن تكون بكل الألوان طبقا لحرارتها. لكن النجوم الأكبر من ذلك بكثير ندعوها المستعرات أي "النجوم العظيمة" وهي أكبر النجوم التي وجدت على الإطلاق حتى الآن، إنها أكثر إشعاعا من الشمس بعشرة مليارات مرة.

النجوم المتفجرة:

 عندما يفقد نجم عظيم كامل وقوده فإنه ينكمش على نفسه ثم ينفجر انفجارا كارثيا، وهذا الانفجار هو ما ندعوه "النجم المتفجر" أو "المستعر الأعظم"، ويُشع هذا الانفجار مقدارا من الضوء يُمكن أن يُغطي الإشعاع المنبعث من مجرة بكاملها. ويترك هذا الانفجار خلفه غيوما ملونة مشعة من الغازات والتي تُعرف ب"السُدم"، وفي بعض الحالات ينتج أيضا عن هذا الانفجار نجم نوتروني.

مستعر عظيم

النجوم النوترونية:

 بعد انفجار "المستعر الأعظم"، وتركه لسحابة سديمية فإنه في بعض الحالات يتبقى من النجم المتفجر مقدار مرتين من الشمس، وهذا المقدار يتحول إلى نجم نوتروني، حيث يبدأ ذلك المقدار من المادة بالانكماش إلى الحد الذي تتحطم فيه ذراته، وتنسحق البروتونات والإلكترونات مع بعضها إلى أن تندمج وتبقى النوترونات فقط. ويُصبح النجم بكثافة عالية جدا، حتى أنه لو أمكننا إحضار مقدار ملعقة شاي من مادة النجم النوتروني إلى الأرض فإن وزنها سيكون بقدر جبل.

النجوم النابضة:

 النجوم النابضة هي نوع خاص من النجوم النوترونية، وهي نجوم بنفس بكتلة الشمس، لكن قطرها يكون حوالي 10 كيلومترات فقط، وتمتاز هذه النجوم بدورانها السريع حول نفسها والذي قد يصل إلى 1000 دورة في الثانية، وكذلك بكونها تبعث نبضات قصيرة من الضوضاء الموجيَّة لفترة محددة ثابتة بالنسبة لكل نجم.

وهناك العديد من الأنواع الأخرى مما لا يسعني الإلمام به جميعه.

ملحوظة: بسبب الضعف اللغوي في عالمنا العربي فإنكم ستجدون بعض تسميات أنواع النجوم مختلفة، حيث يميل من قاموسهم اللغوي ضعيف إلى ترك التسميات الأجنبية كما هي دون محاولة ترجمتها أو حتى البحث عن التسميات المتوافقة معها والموجودة أصلا في لغتنا العربية، وكأمثلة ستجدون تسميات مثل: "بولزار" "Pulsar" وهو "النجم النابض"، و"سوبرنوفا" "Supernova" وهي "المستعرات العظمى"...