الفلك والفضاء - Stellar Evolution PDF

‫اﻟﺘﻄﻮر اﻟﻨﺠﻤﻲ‬ ‫‪Stellar evolution‬‬ ‫ﻛﻴﻒ ﺗﻨﺸﺄ اﻟﻨﺠﻮم؟‬ ‫اﻟﻨﺠﻮم ﻫﻲ أﺟﺴﺎم ﻛﺮوﻳﺔ ﺿﺨﻤﺔ ﻣﻦ اﻟﻐﺎز اﻟﺴﺎﺧﻦ واﻟﺒﻼزﻣﺎ‪ ،‬ﻃﺎﻗﺘﻬﺎ ﻧﺎﺗﺠﺔ ﻣﻦ ﺧﻼل‬ ‫اﻟﺘﻔﺎﻋﻼت اﻟﻨﻮوﻳﺔ‪.‬ﻳﺴﺘﻜﺸﻒ ﻫﺬا اﻟﻔﺼﻞ ﺗﻄﻮر ا...

‫اﻟﺘﻄﻮر اﻟﻨﺠﻤﻲ‬ ‫‪Stellar evolution‬‬ ‫ﻛﻴﻒ ﺗﻨﺸﺄ اﻟﻨﺠﻮم؟‬ ‫اﻟﻨﺠﻮم ﻫﻲ أﺟﺴﺎم ﻛﺮوﻳﺔ ﺿﺨﻤﺔ ﻣﻦ اﻟﻐﺎز اﻟﺴﺎﺧﻦ واﻟﺒﻼزﻣﺎ‪ ،‬ﻃﺎﻗﺘﻬﺎ ﻧﺎﺗﺠﺔ ﻣﻦ ﺧﻼل‬ ‫اﻟﺘﻔﺎﻋﻼت اﻟﻨﻮوﻳﺔ‪.‬ﻳﺴﺘﻜﺸﻒ ﻫﺬا اﻟﻔﺼﻞ ﺗﻄﻮر اﻟﻨﺠﻮم ذات اﻟﻜﺘﻞ اﻷوﻟﻴﺔ اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ‪.‬‬ ‫ﺗﺘﻜﻮن اﻟﻤﺠﺮات اﻟﺤﻠﺰوﻧﻴﺔ اﻟﻨﻤﻮذﺟﻴﺔ‪ ،‬ﻣﺜﻞ ﻣﺠﺮة درب اﻟﺘﺒﺎﻧﺔ‪ ،‬ﻣﻦ ﻧﺠﻮم وﺑﻘﺎﻳﺎ ﻧﺠﻤﻴﺔ‬ ‫وﻣﺎدة ﻣﻈﻠﻤﺔ وﻣﺎدة ﺑﻴﻦ ﻧﺠﻤﻴﺔ‪.‬ﻳﻤﻜﻦ ﺗﺼﻨﻴﻒ اﻟﻤﺎدة اﻟﺒﻴﻦ ﻧﺠﻤﻴﺔ ﺑﻨﺎًء ﻋﻠﻰ درﺟﺔ‬ ‫اﻟﺤﺮارة اﻟﺘﻲ ﺗﺤﺪد ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ ﻓﻴﻬﺎ‪.‬أﺑﺮد أﺷﻜﺎل اﻟﻤﺎدة ﺑﻴﻦ اﻟﻨﺠﻮم ﻫﻲ اﻟﺴﺤﺎﺑﺔ‬ ‫اﻟﺠﺰﻳﺌﻴﺔ‪ ،‬ﺣﻴﺚ ﻳﻜﻮن اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ ﺑﺎردًا ﺑﺪرﺟﺔ ﻛﺎﻓﻴﺔ ﻟﺘﻜﻮﻳﻦ اﻟﺠﺰﻳﺌﺎت‪ُ.‬ﺗﻮﻟﺪ اﻟﻨﺠﻮم ﻋﺎدة‬ ‫ﻓﻲ اﻷﺟﺰاء اﻷﻛﺜﺮ ﻛﺜﺎﻓﺔ ﻣﻦ ﻫﺬه اﻟﺴﺤﺐ اﻟﺠﺰﻳﺌﻴﺔ‪ ،‬ﺣﻴﺚ ﺗﻜﻮن درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة ﺣﻮاﻟﻲ ‪10‬‬ ‫ﻛﻠﻔﻦ‪.‬ﻳﻌﺪ ﺳﺪﻳﻢ اﻟﺠﺒﺎر ﻣﻦ أﻗﺮب ﻣﻨﺎﻃﻖ وﻻدة اﻟﻨﺠﻮم‪.‬ﻏﺎﻟﺒًﺎ ﺗﺘﺄﺛﺮ ﻧﺸﺄت أو وﻻدة‬ ‫اﻟﻨﺠﻮم ﺑﺴﺒﺐ اﻷﺣﺪاث اﻟﺨﺎرﺟﻴﺔ‪ ،‬ﻣﺜﻞ ﺗﺼﺎدم اﻟﺴﺤﺐ اﻟﺠﺰﻳﺌﻴﺔ‪ ،‬أو ﻣﻮﺟﺎت اﻟﺼﺪﻣﺔ ﻣﻦ‬ ‫اﻧﻔﺠﺎرات اﻟﻤﺴﺘﻌﺮ اﻷﻋﻈﻢ‪ ،‬أو ﻗﻮى اﻟﻤﺪ واﻟﺠﺰر ﻣﻦ اﺻﻄﺪاﻣﺎت اﻟﻤﺠﺮات‪.‬‬ ‫ﺳﺪﻳﻢ اﻟﺠﺒﺎر‬ ‫ﺗﻨﺘﺞ اﻟﺴﺤﺐ اﻟﺠﺰﻳﺌﻴﺔ ﻧﻮى أﻛﺜﺮ ﻛﺜﺎﻓﺔ ﺗﺘﻘﻠﺺ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﺘﻐﻠﺐ اﻟﺠﺎذﺑﻴﺔ ﻋﻠﻰ ﺿﻐﻂ اﻟﻐﺎز‪.‬‬ ‫ﻗﺪ ﺗﻨﻘﺴﻢ اﻟﻐﻴﻮم إﻟﻰ أﺟﺰاء أﺻﻐﺮ‪ ،‬وﺗﻨﻜﻤﺶ ﻟﺘﻜﻮﻳﻦ اﻟﻨﺠﻮم‪ ،‬ﻣﻤﺎ ﻳﺆدي إﻟﻰ ﺗﻜﻮﻳﻦ‬ ‫اﻟﻤﺠﺎﻣﻴﻊ واﻟﻌﻨﺎﻗﻴﺪ اﻟﻤﻔﺘﻮﺣﺔ‪.‬ﻋﻨﺪﻣﺎ ﻳﺴﺨﻦ ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺴﺤﺎﺑﺔ ﺑﺪرﺟﺔ ﻛﺎﻓﻴﺔ ﺑﺤﻴﺚ‬ ‫ﻳﺘﻮﻗﻒ ﺿﻐﻄﻬﺎ ﻋﻦ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻣﻦ اﻻﻧﻜﻤﺎش اﻟﺠﺎذﺑﻲ‪ ،‬ﻓﺈﻧﻬﺎ ﺗﺼﻞ إﻟﻰ اﻟﺘﻮازن‬ ‫اﻟﻬﻴﺪروﺳﺘﺎﺗﻴﻜﻲ‪.‬ﻳﺴﻤﻰ اﻟﺠﺮم اﻟﻨﺎﺗﺞ ﺑﺎﻟﻨﺠﻢ اﻷوﻟﻲ‪.‬ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﺘﻘﻠﺺ اﻟﺴﺤﺎﺑﺔ‪ ،‬ﻳﺘﺴﺎرع‬ ‫اﻟﺼﻔﺤﺔ ‪ 37‬ﻣﻦ ‪75‬‬ ‫دوراﻧﻬﺎ‪ ،‬ﻣﻤﺎ ﻳﺆدي إﻟﻰ ﺗﺴﻄﻴﺤﻬﺎ وﺗﺸﻜﻴﻞ ﻗﺮص ﺗﺮاﻛﻤﻲ ﺣﻮل اﻟﻨﺠﻢ اﻷوﻟﻲ‪.‬ﺗﺘﺪﻓﻖ‬ ‫اﻟﻤﺎدة إﻟﻰ اﻟﻨﺠﻢ اﻷوﻟﻲ ﻣﻦ اﻟﻘﺮص‪ ،‬ﻣﻤﺎ ﻳﺰﻳﺪ ﻣﻦ ﺿﻐﻄﻬﺎ ودرﺟﺔ ﺣﺮارﺗﻬﺎ‪.‬ﻳﺒﺪأ اﻧﺪﻣﺎج‬ ‫اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﺼﻞ درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة إﻟﻰ ﻣﻠﻴﻮن ﻛﻠﻔﻦ‪.‬اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم ﻫﻮ أﺣﺪ ﻧﻈﺎﺋﺮ‬ ‫اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ‪.‬ﻧﻮاة ذرة اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ ﻫﻲ ﺑﺒﺴﺎﻃﺔ ﺑﺮوﺗﻮن واﺣﺪ‪ ،‬ﺑﻴﻨﻤﺎ ﺗﺘﻜﻮن ﻧﻮاة‬ ‫اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم ﻣﻦ ﺑﺮوﺗﻮن واﺣﺪ وﻧﻴﻮﺗﺮون واﺣﺪ‪.‬ﻫﻨﺎ وﻓﻴﻤﺎ ﻳﻠﻲ ﺳﻮف ﻧﺸﻴﺮ إﻟﻰ اﻟﻨﻮى‬ ‫اﻟﺬرﻳﺔ اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ ﺑﺎﺧﺘﺼﺎرﻫﺎ )ﻋﻠﻰ ﺳﺒﻴﻞ اﻟﻤﺜﺎل‪ H ،‬ﻟﻠﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ( وﻋﺪد ﻛﺘﻠﺘﻬﺎ )اﻟﻌﺪد‬ ‫اﻹﺟﻤﺎﻟﻲ ﻟﻠﺒﺮوﺗﻮﻧﺎت واﻟﻨﻴﻮﺗﺮوﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﻨﻮاة( ﻓﻲ اﻟﺨﺎﻧﺔ اﻟﻌﻠﻮﻳﺔ اﻟﻴﺴﺮى‪ ،‬وﻋﺪدﻫﺎ‬ ‫اﻟﺬري )إﺟﻤﺎﻟﻲ ﻋﺪد اﻟﺒﺮوﺗﻮﻧﺎت واﻟﻨﻴﻮﺗﺮوﻧﺎت ﻓﻲ اﻟﻨﻮاة( ﻓﻲ اﻟﺨﺎﻧﺔ اﻟﺴﻔﻠﻴﺔ اﻟﻴﺴﺮى‪.‬‬ ‫ﻋﻠﻰ ﺳﺒﻴﻞ اﻟﻤﺜﺎل‪ ،‬ﻣﺎذا ﺗﻌﻨﻲ ﻧﻮاة ذرﻳﺔ 𝐻 ‪ $%‬؟ ﻳﻮﺿﺢ اﻟﺤﺮف ‪ H‬أﻧﻪ ﻧﻮاة ﻫﻴﺪروﺟﻴﻦ‪ُ.‬ﻳﻈﻬﺮ‬ ‫اﻟﺮﻗﻢ ‪ 1‬ﻓﻲ اﻟﺨﺎﻧﺔ‬ ‫اﻟﺴﻔﻠﻴﺔ أﻧﻪ ﻳﺤﺘﻮي ﻋﻠﻰ ﺑﺮوﺗﻮن واﺣﺪ‪ ،‬وﻳﻈﻬﺮ اﻟﺮﻗﻢ ‪ 2‬ﻓﻲ اﻟﺨﺎﻧﺔ اﻟﻌﻠﻮﻳﺔ أن ﻋﺪد‬ ‫ﺑﺮوﺗﻮﻧﺎﺗﻪ زاﺋﺪ ﻋﺪد ﻧﻴﻮﺗﺮوﻧﺎﺗﻪ ﻫﻮ ‪.2‬وﻫﺬا ﻳﻌﻨﻲ أن ﻣﺜﻞ ﻫﺬه اﻟﻨﻮاة ﺑﻬﺎ ﺑﺮوﺗﻮن واﺣﺪ‬ ‫وﻧﻴﻮﺗﺮون واﺣﺪ‪.‬وﻣﻦ ﺛﻢ‪ ،‬ﻓﻬﺬه ﻫﻲ اﻟﻌﻼﻣﺔ اﻟﺘﻲ ﻳﻤﻜﻨﻨﺎ اﺳﺘﺨﺪاﻣﻬﺎ ﻟﻠﺪﻻﻟﺔ ﻋﻠﻰ ﻧﻮاة‬ ‫اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم‪.‬ﺑﻌﺪ ﺗﻌﻠﻢ ﻫﺬا اﻟﺘﺮﻣﻴﺰ‪ ،‬ﻳﻨﺘﺞ ﻋﻦ اﻧﺪﻣﺎج اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم ﻣﻊ اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ‬ ‫اﻟﻬﻴﻠﻴﻮم‪:‬‬ ‫‪%‬‬ ‫𝐻‪$‬‬ ‫→ 𝐻 ‪+ $$‬‬ ‫'‬ ‫𝑒𝐻 ‪%‬‬ ‫ﺗﻮﻟﺪ ﻫﺬه اﻟﻌﻤﻠﻴﺔ اﻟﻄﺎﻗﺔ‪ ،‬اﻟﺘﻲ ﺳﺘﺒﺪأ ﻓﻲ ﺗﺴﺨﻴﻦ اﻟﻨﺠﻢ اﻷوﻟﻲ‪.‬‬ ‫ﺑﻤﺠﺮد اﻧﺘﺸﺎر ﻣﻌﻈﻢ اﻟﻐﺒﺎر واﻟﻐﺎز اﻟﻤﺤﻴﻄﻴﻦ ﺑﻌﻴﺪًا‪ ،‬ﻳﺼﺒﺢ اﻟﻨﺠﻢ اﻷوﻟﻲ ﻣﺮﺋﻴًﺎ ﻓﻲ اﻟﻨﻄﺎق‬ ‫اﻟﺒﺼﺮي وﻳﻄﻠﻖ ﻋﻠﻴﻪ ﻧﺠﻢ ﻗﺒﻞ اﻟﺘﺴﻠﺴﻞ اﻟﺮﺋﻴﺴﻲ‪.‬ﻳﺴﺘﻤﺮ ﻓﻲ اﻻﻧﻜﻤﺎش ﺣﺘﻰ ﺗﺼﻞ‬ ‫درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة ﻓﻲ اﻟﺪاﺧﻞ إﻟﻰ ‪ 10‬ﻣﻼﻳﻴﻦ ﻛﻠﻔﻦ‪ ،‬ﻣﻤﺎ ﻳﺆدي إﻟﻰ اﻧﺪﻣﺎج اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ‬ ‫وﺗﺤﻮﻳﻠﻪ إﻟﻰ ﻧﺠﻢ ﻣﺘﺴﻠﺴﻞ رﺋﻴﺴﻲ‪.‬‬ ‫اﻟﻨﺠﻮم اﻷوﻟﻴﺔ ذات اﻟﻜﺘﻠﺔ اﻷﻗﻞ ﻣﻦ ﺣﻮاﻟﻲ ‪ 0.08‬ﻛﺘﻠﺔ ﺷﻤﺴﻴﺔ )أي ﻣﺎ ﻳﻘﺮب ﻣﻦ ‪80‬‬ ‫ﻛﻮﻛﺐ اﻟﻤﺸﺘﺮي‪ ،‬اﻟﻜﺘﻠﺔ اﻟﺸﻤﺴﻴﺔ اﻟﻮاﺣﺪة ﻫﻲ ﻛﺘﻠﺔ ﺷﻤﺴﻨﺎ‪ ،‬ﺣﻮاﻟﻲ ('‪ 2 × 10‬ﻛﺠﻢ(‬ ‫ﻻ ﺗﺴﺨﻦ ﺑﻜﻔﺎءة ﻛﺎﻓﻴﺔ ﻟﺘﺤﻔﻴﺰ اﻧﺪﻣﺎج اﻟﻬﻴﺪروﺟﻴﻦ‪.‬وﻣﻊ ذﻟﻚ‪ ،‬ﻳﻤﻜﻦ أن ﻳﺒﺪأ اﻧﺪﻣﺎج‬ ‫اﻟﺪﻳﻮﺗﻴﺮﻳﻮم ﻓﻲ اﻷﺟﺮام اﻟﺴﻤﺎوﻳﺔ ذات ﻛﺘﻞ ﺗﺼﻞ إﻟﻰ ‪ 13‬ﻣﺮة ﻛﻮﻛﺐ اﻟﻤﺸﺘﺮي‪.‬ﺗﺴﻤﻰ‬ ‫اﻷﺟﺴﺎم ﻓﻲ ﻫﺬا اﻟﻨﻄﺎق اﻟﻜﺘﻠﻲ ﺑﺎﻷﻗﺰام اﻟﺒﻨﻴﺔ‪ ،‬وﺗﺸﻜﻞ ﻃﺒﻘﺔ ﻣﻨﻔﺼﻠﺔ ﺑﻴﻦ اﻟﻜﻮاﻛﺐ‬ ‫واﻟﻨﺠﻮم‪.‬ﺗﺒﺪو اﻷﻗﺰام اﻟﺒﻨﻴﺔ ﺿﺎرﺑﺔ إﻟﻰ اﻟﺤﻤﺮة أو رﻣﺎدﻳﺔ اﻟﻠﻮن‪ ،‬ﺗﺸﻊ ﺑﺸﻜﻞ أﺳﺎﺳﻲ‬ ‫ﻓﻲ ﻣﺠﺎل ﻃﻴﻒ اﻷﺷﻌﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﺤﻤﺮاء‪.‬‬ ‫اﻟﺼﻔﺤﺔ ‪ 38‬ﻣﻦ ‪75‬‬