كيف تموت النجوم؟

بعد أن أجبنا عن سؤال "ما فائدة النجوم؟" وأنها مصانع الكون العملاقة لتكوين جميع العناصر التي نراها حولنا. وبعد أخبرتك أنك وما يكون جسدك من عناصر قد صنعت من مليارات السنين في أحد النجوم الزائلة. ننتقل الآن لنجيب عن آخر هذه الأسئلة "كيف تموت النجوم؟".

أنواع النجوم

طريقة وكيفية موت النجم يحددها بشكل أساسي حجم النجم وكتلته وهنا تنقسم النجوم إلى ثلاثة أقسام: صغيرة، متوسطة وعملاقة.

النجوم الصغيرة هي التي لا تتعدى كتلتها نصف كتلة شمسنا. والمتوسطة هي التي تصل كتلتها حتى 4 أضعاف كتلة شمسنا. ثم العملاقة التي تزيد كتلتها عن ذلك. ويتشارك القسمين الأولين - الصغيرة والمتوسطة - نفس المسار في الحياة وتكون نهايتهم واحدة.

النجوم الصغيرة والمتوسطة

نبدأ اولا بالنجوم الصغيرة والمتوسطة والتي تعد شمسنا واحدة منها. تبدأ حياة هذه النجوم بقلب من الهيدروجين المشتعل والذي يتحول تدريجيا إلى هيليوم. في حالة النجوم الصغيرة يتوقف التفاعل عند هذه المرحلة حيث لا يستطيع قلب النجم دمج الهيليوم.

أما في حالة النجوم المتوسطة وعند نفاذ مخزون الهيدروجين وتحت تأثير بعض العوامل الأخرى يبدأ قلب النجم في الانتقال إلى دمج ما تكون من غاز الهيليوم وإنتاج الكربون والأكسجين.

تحول الشمس لعملاق أحمر

عند بدأ اشتعال الهيليوم ينكمش حجم نواة النجم وتقل قوة جاذبيته فيؤدى ذلك إلى ابتعاد الغلاف الخارجي للنجم عن مركزه، حينها يتحول النجم إلى عملاق أحمر Red Giant حيث يتحول لونه إلى الأحمر ويتضاعف قطره ويصبح أكثر لمعانا ولكن أقل حرارة. عند وصول شمسنا إلى هذه المرحلة سيتضاعف قطرها حتى يبتلع كوكب الأرض بداخله (كما في الصورة).

نظرا لصغر كتلة هذه النجوم لا يستطيع القلب دمج ما تكون من كربون لإنتاج عناصر أثقل مثل السيليكون لذلك عند نفاذ مخزون الهيليوم بقلب النجم يتوقف التفاعل بداخله وعند توقف المفاعل النجمي تتغلب قوة الجاذبية الناتجة عن كتلة النجم الكبيرة فتقوم بضغط عناصر وجزيئات نواة النجم حتى يصل حجم كوكب الأرض تقريبا أو أصغر ويتحول النجم إلى قزم أبيض White Dwarf وهو كتلة من الهيليوم (نجم صغير) أو الكربون (نجم متوسط) شديدة الكثافة نتيجة ضغط الجاذبية وشديدة الحرارة واللمعان.

لاحظ أنه بالرغم من توقف المفاعل النجمي وتغلب الجاذبية إلا أنه نظرا لصغر كتلة النجم، لا تتمكن هذه الجاذبية من سحق النجم بالكلية لذلك يبقى النجم على هذه الحالة لمليارات أخرى من السنين حتى يبرد سطحه تماما ويتحول إلى كتلة معتمة ويصبح قزما أسودا Black Dwarf.

ملحوظات:

• يحتاج النجم ليتحول من قزم أبيض إلى قزم أسود إلى عشرات المليارات من السنين وهي مدة أطول من عمر الكون الحالي والذي يقدر ب 14 مليار سنة، لذلك ليس من المتوقع أن يكون قد تكون أي قزم أسود في الكون حتى الآن.
  
  
• كلما صغر حجم النجم كلما طال عمره حيث أن معدل حرقه وقوده من الهيدروجين سيكون أقل من النجوم الأكبر حجما. لذلك يصل عمر النجوم الصغيرة إلى مليارات السنين بينما قد لا يتعدى عمر العملاقة منها مئات الألاف من السنين.
  

النجوم العملاقة

ثانيا النجوم العملاقة وهي التي تزيد كتلتها عن 4 أضعاف كتلة شمسنا. تمر هذه النجوم بنفس مراحل مثيلاتها الأصغر حجما، حيث أنها تبدأ في دمج الهيدروجين وتحوله إلى هيليوم ثم تنتقل إلى دمج الهيليوم إلى كربون وأكسجين. ولكن نظرا لضخامة كتلتها فهي تتمكن من الاستمرار قُدما وتقوم بدمج الكربون والأكسجين إلى سيليكون والذي بدوره يتحول إلى الحديد.

كما قلنا سابقا، "الحديد هو سُم النجوم". فعند تكون الحديد في مركز النجم يتوقف مفاعله نهائيا، حيث لا يمكن لأي نجم دمج الحديد إلى عناصر أثقل. وكما حدث مع النجوم الصغيرة تتغلب قوة الجاذبية الناتجة عن كتلة النجم العملاقة، إلا أنها هذه المرة ستتمكن من سحق نواة النجم دافعة النواة إلى الانفجار فيما يسمى بالمستعر الأعظم Supernova. وعند حدوث هذا الانفجار تتبعثر أشلاء النجم ملقية كل ما تم تكوينه من مواد وغازات طوال فترة حياة النجم في الفضاء.

نجم نيوتروني

بعد هذا الانفجار العظيم فإن ما تبقى من عناصر في قلب النجم تتعرض لقوة جاذبية جبارة ينتج عنها إحدى هاتين الحالتين:

• النجوم النيوترونية Neutron Star، حيث تقوم تلك الجاذبية بدمج البروتونات والإلكترونات معا لتكون كتلة ضخمة من النيوترونات قد تصل قطرها ل 30 كيلو متر. وتعد النجوم النابضة من هذا النوع.
  
  
• ثقب أسود Black Hole: إذا كان النجم شديد الضخامة قد تتمكن الجاذبية من ضغط ما تبقى من عناصر إلى نقطة متناهية الصغر تسمى نقطة التفرد Singularity Point ويتحول النجم عندها إلى كتلة معتمة ذات جاذبية جبارة تبتلع حتى الضوء.
  

ختاما

وبهذا نكون قد أجبنا عن آخر الأسئلة التي حيرتني فيما يتعلق بالنجوم. وأرجو أن أكون قد تمكنت من إيصال المعلومة بصورة واضحة، سهلة وبسيطة.

بالتأكيد، هذا لن يكون آخر رحلاتنا في تأملات الكون. وسيكون لنا رحلات كثيرة قادمة نستكشف فيها جوانب أخرى ونجيب على أسئلة أكثر... فتابعونا.