النجوم
النجوم هي كائنات سماوية تتميز بتنوعها في الشكل والحجم واللون ودرجة اللمعان. تُعرف النجوم بأنها أجرام سماوية تطلق كميات هائلة من الإشعاعات الكهرومغناطيسية نتيجة التفاعلات النووية التي تحدث داخلها. معظم النجوم هي كرات غازية ضخمة تتكون أساسًا من عنصرين هما الهيدروجين والهليوم، وتعتبر هذه النجوم المكونات الأساسية للمادة في المجرات والكون، حيث تُعد من الأجرام السماوية الأكثر انتشارًا في الفضاء. أما الميزة الفريدة التي تميز النجوم عن الكواكب فهي امتلاكها لمصدر طاقة خاص بها، حيث تستمد طاقتها من عملية تُعرف بالاندماج النووي التي تحدث في نواتها.
تمر النجوم بمراحل متعددة خلال حياتها، ومنها: مرحلة التكاثف التي تتخذ خلالها النجوم شكلًا كرويًا، ثم مرحلة الانكماش التي تزداد فيها درجة حرارة الجزء الداخلي للنجم، وفي النهاية مرحلة الاندماج النووي، والتي ينتج عنها الطاقة الهائلة التي تُضيء النجم وتبعث منه الضوء والحرارة.
يمتلك الكون مليارات الترليونات من النجوم التي تتوزع على عشرات المليارات من المجرات. ففي مجرة درب التبانة وحدها، يُقدّر عدد النجوم بين 100 إلى 400 مليار نجم، تغطي مساحة واسعة من الفضاء. عند النظر إلى السماء ليلاً من منطقة مظلمة، تبدو كأنها مرصعة بالنجوم، لكن ما يمكن رؤيته بالعين المجردة هو عدد بسيط جدًا من نجوم درب التبانة، كما لا يمكن رؤية نجوم أي مجرات أخرى من الأرض. يُقدّر علماء الفلك عدد النجوم في الكون بأرقام هائلة، حيث تشير التقديرات إلى وجود حوالي عشر سكستليونات من النجوم، أي 1 متبوعة بـ 22 صفراً. لهذا يُعتبر شائعًا بين علماء الفلك القول بأن “عدد النجوم في الكون أكبر من عدد حبيبات الرمال على جميع شواطئ الأرض مجتمعة”، وتشير بعض التقديرات الرياضية إلى دقة هذه المقولة.
دورة حياة النجوم
تبدأ النجوم حياتها كغيمات عملاقة من الغاز التي تطفو في الفضاء، والمعروفة بالسُدم (بالإنجليزية: Nebulae). هذه السُحب تتواجد بكثرة في المجرات، ويمكن إعادة تشكيلها بشكل مستمر بعد موت النجوم. مع مرور الوقت، تميل أجزاء من هذه السحب الغازية للتكاثف والتقارب نتيجة قوى الجاذبية، مما يؤدي إلى انقسام السحابة إلى كرات غازية عملاقة كثيفة، التي تجذب معظم جزيئات الغاز التي كانت تُشكل السحابة السابقة. ومن الشائع أن تبقى حول هذه الكرات بقايا كثيرة من الغاز والغبار، التي تؤول في النهاية إلى تكوين كواكب ومذنبات وغيرها من الأجرام السماوية المحيطة بالنجوم.
عندما يتزايد حجم الكتلة الغازية بشكل ملحوظ، يصبح وزنها ثقيلًا جداً نتيجة الجاذبية، مما يؤدي إلى انهيارها الذاتي. يُحدث هذا الانهيار عملية مهمة في حياة النجوم، تُعرف بالاندماج النووي. يبدأ الاندماج النووي عندما ترتفع درجة الحرارة في باطن النجم بفعل الضغط الناتج عن الوزن، وعندما تصل الحرارة إلى مستويات عالية جداً، فإن ذرات الهيدروجين الموجودة في المركز تبدأ في الاندماج مع بعضها البعض لتكوين الهيليوم. عند اتحاد ذرتين من الهيدروجين، يتم تحرير كميات هائلة من الطاقة وتحمل هذه الطاقة في شكل موجات كهرومغناطيسية تُرسل الضوء والحرارة حول النجم. وبهذه الطريقة، يبدأ النجم مرحلته الأساسية في الحياة، وهي المرحلة التي تمر بها الشمس اليوم.
خلال هذه المرحلة، يعمل النجم كمحرك يحرق الوقود لإنتاج الطاقة، حيث يعتبر غاز الهيدروجين هو الوقود المستخدم، والطاقة الناتجة هي الضوء والحرارة. تُعرف النجوم التي تمر بهذه المرحلة بالنجوم المتسلسلة (بالإنجليزية: Main Sequence Stars)، ويمكن تقسيم هذه النجوم بناءً على أطيافها الحرارية، كما سيُوضح لاحقًا.
عموماً، كلما زاد حجم النجم، قلّت مدة حياته. فالنجوم الصغيرة تعيش لمليارات السنين كنجوم متسلسلة، بينما النجوم الكبيرة الحجم تواجه العديد من الاضطرابات بسرعة. تبدأ المرحلة الأخيرة من حياة النجم عندما يستنفد كل ما لديه من غاز الهيدروجين، مما يؤدي إلى توقف التفاعلات النووية. بعدها، تمر النجوم بالعديد من الأطوار غير المستقرة حسب حجمها وطبيعتها، وتنتهي حياتها بطرق عدة؛ قد تتحول إلى نجوم نيوترونية شديدة الكثافة، أو تنفجر بشكل عنيف يُعرف بالمستعر الأعظم (بالإنجليزية: Supernova)، أو تتحول إلى ثقوب سوداء.
أنواع النجوم
أنواع النجوم بحسب التصنيف الطيفي
تُضيء جميع النجوم المتسلسلة خلال المرحلة الأساسية حياتها بشدة من خلال إشعاع كميات كبيرة من الأمواج الكهرومغناطيسية، ولكن عادةً ما تتركز هذه الموجات عند أطياف معينة، ويرجع ذلك إلى أنه كلما كانت النجوم أكبر حجمًا، ارتفعت حرارتها، مما يُسبب إصدار موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات عالية، مما يجعل لونها قريبًا من الأزرق. في المقابل، تكون النجوم الأصغر حجمًا أقل حرارة، وبالتالي تصدر موجات كهرومغناطيسية ذات ترددات منخفضة، مما يجعل لونها يميل إلى الأحمر. يُقسم علماء الفلك النجوم إلى seven أنواع استنادًا إلى أطيافها:
- O: نجوم زرقاء، حرارتها تتراوح بين 30,000 إلى 60,000 كلفن.
- B: لونها بين الأبيض والأزرق، حرارتها من 10,000 إلى 30,000 كلفن.
- A: نجوم بيضاء، حرارتها تتراوح بين 7,500 إلى 10,000 كلفن.
- F: لونها بين الأبيض والأصفر، حرارتها من 6,000 إلى 7,500 كلفن.
- G: نجوم صفراء، حرارتها تتراوح بين 5,000 إلى 6,000 كلفن، ومن أشهرها الشمس.
- K: تتراوح بين الصفراء والبرتقالية، حرارتها من 3,500 إلى 5,000 كلفن.
- M: نجوم حمراء، حرارتها أقل من 3,500 كلفن، ومنها العمالقة الحمراء وأشهرها نجم قلب العقرب.
أنواع النجوم بحسب التطوّر النجمي
مرور النجوم بمراحل تطورها من الولادة وحتى الموت يتضمن العديد من الأطوار، ولكل نجم دورة حياة خاصة به تعتمد على حجمه وكتلته، ومن بين هذه الأنواع:
- النجوم العملاقة: وهي نجوم كبيرة الحجم وذات لمعان شديد، حيث كتلتها تفوق الشمس بعدة مرات.
- القزم البني: نجوم تمتلك كتلة أقل بكثير من أن تولد حرارة كافية في داخلها، مما يجعلها كرات غازية باردة تشبه الكواكب، وتُسمي نجوماً فاشلة.
- النجوم المتسلسلة: تعتبر هذه النجوم هي النجوم العادية مثل الشمس.
- القزم الأحمر: نجم متسلسل لكن كتلته صغيرة جدًا، وبالتالي يتميز بلون أحمر قوي ناتج عن ضعف التفاعلات النووية. هذه النجوم صغيرة مقارنة بالشمس وأقل حرارة، لكنها تعيش لفترات طويلة جدًا لأنها تستهلك وقودها الهيدروجيني ببطء، وتُعتبر الأقزام الحمراء أكثر أنواع النجوم انتشارًا في الكون.
- العملاق الأحمر: هذه النجوم في مراحلها النهائية حيث تنتهي كمية الهيدروجين في باطنها، فتبدأ في دمج عنصر الهيليوم الموجود في طبقاتها الخارجية، مما يتسبب في انتفاخ النجم بشكل كبير.
- القزم الأبيض: هي نجوم مُحتضرة تمر بمراحل ما قبل النهاية، والنجم المتوسطة الحجم الذي مر بمرحلة العملاق الأحمر، حيث تتسم هذه النجوم بأنها تبرد لتصبح قزمًا أسود، ورغم عدم حدوث أي تفاعلات داخلها، فإنها تبقى ساخنة نتيجة الحرارة المحتبسة من المراحل السابقة.
- المستعر الأعظم: وتُعرف بالسوبرنوفا (بالإنجليزية: Supernova)، وهي نهاية حياة النجوم، حيث تحدث انفجارًا عنيفًا يُحرر كميات هائلة من الطاقة وتتناثر جزيئات النجم في الفضاء، مما يؤدي إلى تكوين أجرام سماوية غريبة، تشمل السدم الكوكبية والأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء.
- النجوم النيوترونية: هي بقايا المستعمرات العظمى، وتتميز بكثافتها العالية، وتتحرك بسرعة كبيرة حول نفسها، حيث يمكنها إتمام عدة دورات في الثانية. كتلة النجم النيوتروني تُعادل نحو ضعفي كتلة الشمس، وغالبًا ما تتكون بالكامل من النيوترونات.
