وصل هذا النجم إلى نهاية حياته

Send

على بعد حوالي 10000 سنة ضوئية ، في كوكبة Centaurus ، هو سديم كوكبي يسمى NGC 5307. السديم الكوكبي هو بقايا نجم مثل شمسنا ، عندما يصل إلى ما يمكن وصفه بأنه نهاية حياته. لا تجعلك صورة هابل NGC 5307 تتساءل عن ماضي النجم فحسب ، بل تجعلك تتأمل في مستقبل شمسنا الخاصة.

إن عملية شيخوخة النجم والوصول إلى نهاية حياته هي قصة طويلة وبطيئة تتخللها حلقات من التغيير السريع. تمامًا كما فعل NGC 5307 ، ستصبح شمسنا في النهاية عملاقًا أحمر ، مما يؤدي إلى التخلص من طبقاتها الخارجية من الغاز. بعد مليارات السنين في المستقبل ، سيصبح قزمًا أبيض ، يضيء طبقات الغاز التي يسكبها كسديم كوكبي.

الآن ، شمسنا في التسلسل الرئيسي. إنه يدمج الهيدروجين في الهيليوم داخل قلبه. نتيجة لهذا الاندماج ، يتم إطلاق كمية هائلة من الطاقة ، وتسخين الأرض والحفاظ على استمرار الحياة هنا. (في الواقع ليس الاندماج نفسه هو الذي ينتج معظم الحرارة ؛ إنها سلسلة البروتون-البروتون.)

لكن النجم هو عمل متوازن بين الضغط الخارجي للانصهار والضغط الداخلي لجاذبيته. يسمى هذا التوازن التوازن الهيدروستاتيكي ، ولا يمكن أن يستمر إلى الأبد.

عامًا تلو الآخر ، قرنًا بقرن ، بعيون بعيون ، تستمر الشمس في دمج الهيدروجين في الهيليوم ، وإطلاق الحرارة ، وفقدان الكتلة. على الرغم من أن نجمًا مثل شمسنا يمكن أن يبدو مستقرًا ولا يتغير ، لا شيء في الطبيعة لا يتغير. تقوم الشمس بدمج حوالي 600 مليون طن من الهيدروجين في الهيليوم كل ثانية ، مما يؤدي إلى فقد الكتلة أثناء قيامها بذلك. يفقد الكتلة بتحويل المادة إلى طاقة ، كما هو موضح في E = mc² لآينشتاين.

هذا مبلغ كبير. في الواقع ، فقدت الشمس خلال عمرها 4.5 مليار سنة تقريبًا حتى الآن كمية من الكتلة تشبه كتلة المشتري.

في نهاية المطاف ، سيتم تغيير عمل التوازن إلى الأبد ، لأن الشمس ستفقد كتلة كافية بحيث لن تكون القوة الداخلية لجاذبيتها كافية لاحتواء القوة الخارجية لانصهارها. سيتوسع النجم ليصبح عملاقًا أحمر.

يحسب الفلكيون أنه عندما تصبح شمسنا عملاقًا أحمر ، في حوالي 5 مليار سنة ، سوف تتوسع بما يكفي لتبتلع عطارد والزهرة وربما الأرض. مما يؤدي إلى ذلك ، ستصبح الشمس أكثر سطوعًا مرتين تقريبًا كما هي الآن. في تلك المرحلة ، ستتلقى الأرض قدرًا من الطاقة من الشمس مثلما تتلقاه الزهرة الآن. ليس تشخيص جيد للحياة.

بعد مرحلة العملاق الأحمر ، ستصبح الشمس عملاقًا فرعيًا. سيتضاعف حجمه على مدار نصف مليار عام. ثم تأتي مرحلة أخرى تبلغ نصف مليار سنة حيث يتضاعف حجمها مرة أخرى ، وتصبح أكثر إشراقًا بما يصل إلى ألفي مرة. عند هذه النقطة ، أصبحت الشمس الآن جسمًا هائلًا ومشرقًا ومهددًا تحول إلى اللون الأحمر واستهلك الكواكب الداخلية في المجموعة الشمسية.

عند هذه النقطة ، ستكون الشمس على فرع العملاق الأحمر. سيحتوي على نواة من الهيليوم محاطة بطبقة من الهيدروجين. بعد بلايين السنين من الحياة النشطة ، ستبقى للشمس حوالي 100 مليون سنة فقط من الحياة النشطة. لكن هناك الكثير من الأنشطة المضغوطة في 100 مليون سنة.

أولاً هناك وميض الهيليوم ، حيث تحرق الشمس 40٪ من كتلتها. ستفعل ذلك عن طريق تحويل حوالي 6٪ من الهيليوم في قلبها إلى كربون. سيستغرق ذلك بضع دقائق فقط ، تجاور صادم ضد مليارات السنين في حياة الشمس.

بعد فقدان كل هذه الكتلة ، ستتقلص إلى حوالي 10 أضعاف حجمها الحالي ، وحوالي 50 مرة لمعانها. عند هذه النقطة ، تكون الشمس على الفرع الأفقي ، وستستمر في حرق الهليوم في قلبها لمائة مليون سنة قادمة ، لتصبح أكبر قليلاً وأكثر إضاءة.

لكن الشمس تنفد من الوقود الآن. يتم استنفاد الهيليوم الموجود في قلبه ، ويفقد المزيد من الكتلة. لا شيء يمكن أن يمنع هذا من الحدوث ، وسوف تتوسع الشمس مرة أخرى ، كما فعلت عندما دخلت المرحلة الحمراء العملاقة لأول مرة. لكن هذا التوسع سيكون أسرع بكثير.

تتسارع الأمور بالنسبة للشمس ، وتصبح غير مستقرة بشكل متزايد. إن شمسنا التي كان يتعذر دخولها مرة واحدة تدخل مراحلها النهائية. إنها الآن في مرحلة فرع العملاق المقارب ، وسوف تقضي حوالي 20 مليون سنة في الجزء الأول من تلك المرحلة. يحتوي على قلب خامل في الغالب من الأكسجين والكربون ، وهي قذيفة يندمج فيها الهيليوم في المزيد من الكربون ، وقذيفة أخرى حيث يندمج الهيدروجين في الهيليوم. هناك الكثير من الاشياء تحدث.

سوف يتقلص في سلسلة من النبضات الحرارية وفقدان الكتلة. كل من هذه النبضات تدوم مائة عام فقط أو نحو ذلك ، وفي كل واحدة ستتمدد الشمس وتصبح أكثر إضاءة. ستكون كل نبضة أقوى من تلك التي سبقتها ، وتستمر هذه الفترة حوالي 100000 سنة. تظهر الحسابات أن شمسنا ستختبر على الأرجح أربعة من هذه النبضات قرب نهاية عمرها.

بعد تعرضها لهذه النبضات ، تهدأ الشمس. الشمس ، لجميع المقاصد والأغراض ، ماتت. أو على الأقل في غيبوبة. لقد ألقى النبض طبقاته الخارجية ، وهو الآن قزم أبيض. سيحتوي هذا القزم الأبيض على حوالي 50٪ فقط من كتلة الشمس الأصلية.

ماتت الشمس لأنه لم يعد هناك اندماج. كقزم أبيض ، ينبعث منها فقط الطاقة المخزنة. وتتكون من مواد شديدة التحلل للإلكترونات ولا يمكن أن يحدث اندماج.

لكنها لا تزال مشرقة ، والطاقة التي تنبعث منها تضرب طبقات الغاز التي تسقطها خلال نبضاتها الحرارية ، وتؤين الغاز وتضيئه. ستكون شمسنا عندئذ سديمًا كوكبيًا. وهذا يعيدنا إلى NGC 5307.

NGC 5307 هي لمحة إلى نهاية حياة الشمس. تمامًا مثل NGC 5307 ، ستصبح شمسنا يومًا ما ، بعد مليارات السنين من الآن ، مجرد بقايا لمجدها السابق ككرة بلازما مفعمة بالحياة. على الرغم من اسم السديم الكوكبي ، فلن تكون هناك كواكب قريبة. ستكون قد دمرتهم خلال توسعاتها. لن يكون هناك سوى الغاز.

ولكن حتى الغاز سيختفي في النهاية. ستبتعد عن النجم وتبرد. بعد حوالي 10000 عام كسديم كوكبي ، ستستمر الشمس السابقة كقزم أبيض ضعيف لتريليونات السنين. بعد ذلك ، وفقًا للنظرية ، ستصبح الشمس قزمًا أسود. سوف يبرد تمامًا ولا ينبعث منه أي طاقة. هذا أمر نظري لأنه لم يلاحظ أي قزم أسود. في الواقع ، يستغرق النجم وقتًا أطول للتطور إلى هذه الحالة القزمة السوداء الافتراضية من عمر الكون نفسه حتى الآن.

لا يزال للغاز المطرود من السديم الكوكبي دور يلعبه. طوال فوضى المراحل الأخيرة من تطور الشمس ، أنتجت عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم من خلال التخليق النوى النجمي. سيتم إرسال هذه العناصر ، التي تسمى المعادن في علم الفلك ، إلى الفضاء وتؤخذ في عملية تكوين نجمي أخرى. سيثري النجم التالي الذي سيولد ، والكواكب التالية التي قد تتكون حول هذا النجم المستقبلي.

اسم السديم الكوكبي هو تسمية خاطئة من الأيام السابقة في علم الفلك. لا علاقة لها بالكواكب بأي شكل من الأشكال. لكن بعض المراقبين الأوائل لهذه البقايا النجمية ، مع التلسكوبات المتاحة لهم في ذلك الوقت ، رأوا الأشكال المستديرة وافترضوا أنها كواكب.

الآن نعلم أن هذا ليس صحيحا. نحن نتعرف عليهم الآن على حقيقتهم. كل واحدة من هذه السدم تشبه لقطة تلخص مليارات السنين التي استغرقتها للوصول إلى هذه الحالة. وعلى الرغم من أنه لن يتم ملاحظته أبدًا من قبل عيون الإنسان (على الأرجح) ، فهذا هو المصير النهائي لشمسنا.

ملاحظة للقراء:

هناك كمية هائلة من التفاصيل في حياة النجم وموته في نهاية المطاف. عندما نقول شيئًا مثل "دمج الهيدروجين في الهيليوم يطلق الحرارة" هناك الكثير من ذلك ، وأكثر مما يمكن أن يتناسب مع مقال واحد.

إذا كنت تريد معرفة المزيد عن النجوم ، أوصي بـ "حياة النجوم وموتها" (2013) بقلم كينيث ر. لانغ أستاذ في علم الفلك في جامعة تافتس ، وهو يقوم بعمل ممتاز في شرح كل الأشياء النجمية.