High Mass Stars: Crash Course Astronomy #31

النجوم في صراع دائم بين الجاذبية التي تحاول

أن تجعلها تنهار وبين حرارتها الداخلية

،التي تحاول أن تضخمها. لمعظم حياة النجم

.تكون هاتان القوتان في هدنة متزعزعة

بالنسبة لنجم كالشمس، يختل التوازن في سنواته

،الأخيرة، فيتمدّد في لحظة تألق قصيرة

لكن بعدها يفجر طبقاته الخارجية

.ويبقي نواته الواقعة تحت ضغط الجاذبية

…فينطفئ بنشيج وأنين. حسنًا

نشيج وأنين من كرة نارية تغذيها قوة نووية

.وبالكاد يمكن حجزها ووزنها أوكتيليوني طن

لكن النجوم الأكبر كتلة ليست مستسلمة

،كليًا لمصيرها. فحين تنطفئ

.تنطفئ بانفجار… انفجار كبير جدًا

في نواة النجم، يكون الضغط والحرارة

مرتفعان جًدا لدرجة أن نوات الذرات

.يمكن أن تُحشر معًا وتندمج

.هذا يطلق الطاقة ويولد عناصر أثقل

اندماج الهيدروجين يولد الهيليوم. واندماج

الهيليوم يولد الكربون. وكلما كان العنصر أثقلاً

.كلما احتاج إلى حرارة وضغط أكبر ليندمج

،النجوم صغيرة الكتلة كالشمس تقف عند الكربون

.وما إن يتكدس في النواة، حتى يقرر مصير النجم

لكن إن كانت كتلة النجم أكثر من ثمانية أضعاف

كتلة الشمس، فيمكنه توليد حرارة في نواته

.تتجاوز 500 مليون درجة مئوية

،وعندها سيندمج الكربون. في الواقع

هناك عدة مراحل لهذه العملية. لكن أخيرًا، يندمج

.الكربون مكونًا نيون ومغنيسيوم وبعض الصوديوم

ما يحدث تاليًا يذكرنا بما اكتشفنا

،أنه يحدث في نواة الشمس بمرور السنين

أي اندماج عنصر لتوليد عنصر أثقل

الذي يتراكم إلى أن تنكمش النواة

.وتسخن كفاية للبدء بدمجه

فاندماج الكربون يولد النيون

والمغنيسيوم والصوديوم التي تتكدس. تسخن النواة

وحين تصل درجة حرارتها مليار درجة مئوية تقريبًا

سيندمج النيون وينتج المزيد من المغنسيوم

.بالإضافة إلى بعض الأكسجين

تتكدس هذه في النواة، ثم تنكمش النواة

،وتسخن إلى مليار ونصف درجة حرارة مئوية

ثم يندمج الأكسجين منتجًا السيليكون. وهذا يتكدس

،حتى تصل الحرارة حوالي 2 أو 3 مليار درجة

.حيث يمكن للسيليكون أن يندمج

وضمن مجموعة من العناصر الأخرى، يكوّن اندماج

.السيليكون الحديد وهذه مشكلة، مشكلة كبرى

،ما إن يبدأ اندماج السيليكون

.حتى يصبح النجم قنبلة موقوتة

.لكن قبل أن نتحدث عن ذلك، لنعد قليلاً

ماذا يحدث للطبقات الخارجية للنجم؟

ماذا نرى لو نظرنا إليه من الخارج؟

لأن النجم ولد كبيرًا، فإنه يمضي فترة اندماج

.الهيدروجين كنجم أزرق من نجوم النسق الرئيسي

،تكون النجوم من هذا النوع ساطعة جدًا

.ويمكن رؤيتها من مسافات هائلة

لكن مثل الشمس، يتغير النجم عالي الكتلة

،حين يتوقف اندماج الهيدروجين، فتنكمش نواته

ثم يبدأ اندماج الهيليوم. سيتضخم كما سيحدث

،للشمس، لكن بدلاً من التحول إلى عملاق أحمر

.سيولد طاقة هائلة ويصبح عملاقًا أحمرًا ضخمًا

.هذه نجوم ضخمة بشكل لا يصدّق

.عرض بعضها يزيد عن مليار كيلومتر. وهي ساطعة

فمثلاً، منكب الجوزاء في كوكبة الجبار هو عملاق

.أحمر ضخم، وأحد أكثر النجوم لمعانًا في السماء

.بالرغم من أنه يبعد أكثر من 600 سنة ضوئية

،ومن تلك المسافة

.يلزمكم تلسكوب قوي لتتمكنوا من رؤية الشمس

،”ولا يمكن مقارنة هذا بـ”في واي الكلب الأكبر

،وهو أكبر نجم معروف

.ويبلغ عرضه ملياري كيلومتر

حتى أننا ابتكرنا مصطلحًا خاصًا به

.وهو عملاق فائق

،بينما تنتقل النواة من تفاعل اندماج إلى آخر

تستجيب الطبقات الخارجية

من خلال الانكماش والتمدد. لذلك يمكن أن ينكمش

.عملاق أحمر ضخم ويصبح عملاقًا أزرقًا ضخمًا

رجل الجبار نجم عملاق أزرق ضخم في كوكبة الجبار

.ويطلق طاقة تعادل مئة ألف ضعف ما تطلقه الشمس

.حسنًا، لنعد إلى نواة النجم

،إنها تبدو الآن كبصلة تمتلك عدة طبقات

الحديد يتراكم في المركز محاطًا بالسيليكون

،المندمج، وخارج ذلك طبقة من الأكسجين المندمج

ثم النيون والكربون

.والهيليوم وأخيرًا الهيدروجين

،قد تظنون الكواكب عالية الكتلة تعيش أطول

.لأن لديها وقودًا أكثر من النجوم صغيرة الكتلة

.لكن نوى تلك الكواكب أسخن بكثير

وتدمج العناصر بمعدلات أعلى

.مستنفدة الوقود بشكل أسرع

نجم كالشمس يمكنه ببساطة أن يدمج الأكسجين

.إلى هيليوم لأكثر من عشرة مليارات سنة

لكن نجم له ضعف كتلة الشمس

.يفقد الهيدروجين خلال ملياري سنة فقط

أما نجم تعادل كتلته ثمانية أضعاف كتلة الشمس

.يفقد الهيدروجين خلال مئة مليون سنة تقريبًا

وكل مرحلة في عملية الاندماج

.تجري أسرع من سابقتها

في الحالة القصوى، أي في كوكب كتلته 20 ضعف

،كتلة الشمس، سيدمج الهيليوم لحوالي مليون سنة

والكربون لحوالي ألف سنة، واندماج

.النيون سيستهلك وقوده كله في سنة واحدة

.لا يبقى الأكسجين إلا لبضعة أشهر

.والسيليكون يندمج بمعدل سريع جدًا

سيستهلك النجم مخزونه كاملاً

خلال… يوم. نعم، يوم واحد. الغالبية العظمى

.من حياة النجم تمضي في دمج الهيدروجين

.ويحدث الباقي بطرفة عين

يندمج السيليكون مكونًا عدة عناصر من بينها

،الحديد. هذا الحديد الخامل يتكدس في النواة

.كما تكدست كل تلك العناصر سابقًا

،وكما في السابق تمامًا

.تنكمش النواة الحديدية وتسخن

.لكن يوجد هنا اختلاف كبير

.في كل مراحل الاندماج السابقة، تولدت طاقة

،تلك الطاقة تتحول إلى حرارة

وهذا يساعد في دعم الكمية الهائلة

.للكتلة النجمية فوق النواة

،لكن الحديد مختلف. فحين يندمج

.إنه يمتص الطاقة بدلاً من توليدها

.فبدلاً من توفير الطاقة للنجم، إنه يزيلها

،وهذا يسرّع انكماش وتكاثف النواة

.ويرفع حرارتها أكثر

،والأسوأ من ذلك، تحت هذه الحرارة والضغط

،تمتص نواة الحديد الإلكترونات المنتشرة حولها

.وهي التي تساعد في دعم النواة أيضًا

،هذه ضربة مزدوجة

فقد تمت إزالة وسيلتا دعم النجم الأساسيتان

في لحظة. اندماج السيليكون ليكون الحديد

يحدث بسرعة هائلة، حيث أنه

.يستغرق جزءًا من الثانية حالما يبدأ

.لا تجد النواة دعمًا، فلا تنكمش، بل تنهار

جاذبية النواة مذهلة لدرجة أن الأجزاء الخارجية

تسقط على الأجزاء الداخلية

.خلال جزء صغير جدًا من سرعة الضوء

هذا يسحق النواة المركزية ويجعلها تنهار

من عرض يمتد بضعة مئات الكيلومترات

إلى عرض يمتد لبضعة عشرات الكيلومترات

.في بضعة آلاف الأجزاء من الثانية فقط

النجم هالك لأن الفوضى العارمة

.على وشك أم تحل عليه

.في هذه المرحلة قد يحدث أمر واحد من أمرين

،إن كانت كتلة النجم أقل من 20 ضعف كتلة الشمس

سيتوقف انهيار النواة

.بينما لا يزال عرضه حوالي20 كيلومتر

،سيشكل ما يُسمّى نجمًا نيوترونيًا

.وسأشرحه في الحلقة القادمة

إن كانت كتلة النجم أكبر من ذلك، فحينها

.لا يمكن لأي قوة في الكون أن توقف الانهيار

.تنهار النواة بالكامل… إلى حد معين

وعندها تصبح الجاذبية قوية جدًا

.لدرجة أن الضوء لا يستطيع الإفلات منها

.وها قد وُلد ثقب أسود

سنشرح الثقوب السوداء

،في حلقة قادمة أيضًا. لكن حاليًا

ماذا يحدث

حين تنهار النواة ثم تتوقف فجأة؟

أصبحت نواة النجم، سواء أكان نجمًا نيوترونيًا

أو ثقبًا أسودًا، صغيرة جدًا الآن

.وتمتلك جاذبيّة ذات قوة هائلة

.إنها تجذب مادة النجم الواقعة فوقها بقوة

تنهار هذه المادة بسرعة هائلة

.وتُضغط بقوة وتسخن بشدة

،في الوقت ذاته، يحدث شيئان في النواة

،أثناء تساقط هذه المواد

تتحرك موجة صادمة ضخمة ناشئة من انهيار

.النواة إلى الخارج وتصطدم بالمواد القادمة

تكون الطاقة المتفجرة كبيرة جدًا

.فتبطئ تلك المادة بشكل كبير جدًا

الحدث الثاني هو أن فيزياء الكم المعقدة

المتولدة في النواة

تولد أعدادًا هائلة من جسيمات دون ذرية تُسمى

نيوترينوات. مجموع الطاقة الكامل

.الذي تحمله النيوترينوات يكاد يتجاوز المنطق

ففي جزء من الثانية، تحمل من الطاقة مئة ضعف

.من الطاقة التي ستنتجها الشمس طول حياتها

.هذه كمية هائلة من الطاقة

.هذه النوى الصغيرة مراوغة جدًا

وتكره التفاعل مع مادة عادية. فنيوترينو واحد

يمكنه قطع تريليونات الكيلومترات عبر الرصاص

.دون أن يلاحظ ذلك حتى

،لكن تكوّن الكثير منها عند انهيار النواة

وتكون المادة المنطلقة باتجاه النواة كثيفة جدًا

.لدرجة أن عددًا ضخمًا منها يتم امتصاصه

هذه الموجة الضخمة من النيوترينوات

تصطدم بالمادة المقتربة

كقطار سريع يصطدم بقطعة زبدة ساخنة. توقف

.المادة سقوطها وتعكس مسارها وتندفع إلى الخارج

.النجم ينفجر. إنه ينفجر

،هذا يسمى انفجار مستعر أعظم

وهو أحد أعنف وأكثر الأحداث إخافة

التي يمكن أن تحدث في الكون. نجم كامل يمزق

نفسه إربًا، والغاز المنتشر يندفع إلى الخارج

.بسرعة تعادل عشرة بالمئة من سرعة الضوء

الطاقة الناتجة هائلة جدًا

.حتى أنه يمكن رؤيتها من الجهة الأخرى من الكون

.إشعاعها يفوق إشعاع باقي نجوم المجرة مجتمعة

المادة المنتشرة التي تدعى

.بقايا المستعر الأعظم، تكوّن أشكالاً رائعة

وأشهرها هو سديم السرطان

.من نجم رأيناه ينفجر في عام 1054

يتكون الشكل المتشعب أثناء انتشار المادة

.إلى الغاز والغبار المحيط بالنجم السابق

،بينما تتوسع البقايا ويزداد عمرها

تصبح أكثر هشاشة. بعضها يشكّل حوافًا مضيئة

.بينما تندفع إلى المادة بين النجوم

.بينما تشكل أخرى شبكات معقدة من الخيوط

غالبًا ما أُسأل إن كانت هناك نجوم

!قريبة منا كفاية لتؤذينا حين تنفجر

الإجابة السريعة هي، لا. بالرغم من عنف

.انفجار المستعر الأعظم، إلا أن الفضاء كبير

يجب أن يحدث انفجار مستعر أعظم على بعد مئة سنة

.ضوئية منا على الأقل لنشعر بأية آثار فعلية له

أقرب نجم قد ينفجر هكذا هو السنبلة في كوكبة

.العذراء. وهو يبعد أكثر من مئة سنة ضوئية

وأقول إنه قد ينفجر

.لأنه في حد الكتلة الأدنى لينفجر كمستعر أعظم

.فقد لا ينفجر إطلاقًا

،سينفجر منكب الجوزاء بالتأكيد يومًا ما

.لكنه أبعد من أن يؤذينا

.نحن آمنون جدًا من هذا الخطر بالذات

سأذكر أنه بعد كل هذا، لا يزال هناك نوع آخر من

.انفجارات مستعرات عظمى يتعلق بالأقزام البيض

.وهو ما سنشرحه في حلقتنا عن النجوم الثنائية

،لحسن الحظ

.نحن آمنون منها أيضًا على الأغلب، فاطمئنوا

بقدر ما تكون انفجارات المستعرات العظمى مرعبة

.وخطيرة، إلا أن لها جانبًا هامًا يجب أن تعرفوه

انفجارات المستعرات العظمى

،قادرة على إعاثة دمار هائل

.لكنها ضرورية لبقائنا أيضًا

حين ينفجر النجم، يسخن الغاز كثيرًا

ويتكثف بسرعة بسبب الانفجار

لدرجة أنه يندمج، وهذا ما يسميه الفلكيون

،التخليق النووي المتفجر

،ويعني حرفيًا

.تكوين عناصر ثقيلة من خلال التفجير

تُنتج عناصر جديدة بكميات تكبر كتلة الأرض

،بكثير: كالسيوم وفوسفور ونيكل ومزيد من حديد

كلها تكونت في الكور الجهنمي لحرارة

.انفجار المستعر الأعظم، واندفعت إلى الكون

يستغرق ذلك ألفية أو أكثر، لكن هذه المادة

.تمتزج مع الغاز وسحب الغبار العائمة في الفضاء

.أحيانًا، ستشكل هذه السحب نجومًا باستمرار

وأحيانًا، قد تحفَز انهيار السحابة لتكوين النجوم

.من قبل اصطدام انفجار المستعر الأعظم بها

،لكن في كلا الحالتين

ستصبح العناصر الثقيلة المكونة في انفجار مستعر

.أعظم جزءًا من جيل النجوم والكواكب القادم

انفجارات المستعرات العظمى هي الطريقة التي

.وُجدت بها معظم العناصر الثقيلة ووزعت في الكون

الكالسيوم في عظامكم والحديد في دمائكم

.والفوسفور في حمضكم النووي

.كلها تكونت في قلب مصرع نجم مهيب

،ذلك النجم انفجر منذ أكثر من خمسة مليارات سنة

لكن لا تزال أجزاء منه على قيد الحياة

.في أجسامكم

تعلمتم أن النجوم عالية الكتلة تدمج في نواها

،عناصر أثقل من التي تدمجها نجوم أقل كتلة

وهذا يؤدي إلى تكوّن عناصر أثقل إلى أن تصل إلى

الحديد. والحديد يسلب طاقة ضرورية من النواة

مسببًا انهيار النجم. الموجة الصادمة

مع العدد الهائل من النيوترونات

تنفجر خلال طبقات النجم الخارجية

.مسببة انفجاره

وانفجار المستعر الأعظم الناتج يكون المزيد

.من العناصر الثقيلة، وينشرها في أنحاء الفضاء

ولحسن الحظ أيضًا، لسنا مهددين

.من انفجار مستعر أعظم قريب منا

Crash Course Astronomy أنتج

.PBS Digital بالتعاون مع استوديوهات

،لديهم قناة يوتيوب فيها أفلام رائعة

.فتابعوها، وشاهدوا أفلامهم، فهي رائعة

.كاتب هذه الحلقة هو أنا فيل بليت

،صحّح النصّ بليك دي باستينو

.ومستشارتنا هي الدكتورة ميتشل ثالر

الحلقة من إخراج نيكولاس جنكنز

ومونتاج نيكول سويني. ومصمّم الصوت مايكل أراندا

.Thought Café وفريق الرسومات كالعادة هو

اترك تعليقاً

إغلاق القائمة