ما هي المراحل النهائية في حياة نجم مشابه في حجمه للشمس؟

لفهم ما يحدث في نهاية حياة نجم مشابه للشمس ، من المفيد فهم كيفية تشكل النجوم في المقام الأول وكيف تتألق. الشمس عبارة عن نجم متوسط ​​الحجم ، وعلى عكس عملاق مثل إيتا كارينا ، لن يخرج على شكل مستعر أعظم ويترك ثقبًا أسود في أعقابه. بدلاً من ذلك ، ستصبح الشمس قزمًا أبيض وتتلاشى ببساطة.

تولد النجوم من الغبار بين المجرات. عندما تبدأ السحابة المليئة بالغبار والهيدروجين وغاز الهليوم بالدوران ببطء حول قلب مركزي ، يجذب اللب المزيد المادة ، والضغط المتزايد يسخن حتى يصبح ساخنًا بدرجة كافية حتى يندمج غاز الهيدروجين في تفاعل نووي. تمنع الطاقة الناتجة عن تفاعلات الاندماج مزيدًا من الانهيار ، ويصبح اللب نجمًا متسلسلًا رئيسيًا. تستخدم النجوم الضخمة وقودها الهيدروجين بسرعة ويمكن أن تحترق في أقل من 3 ملايين سنة. ومع ذلك ، فإن التسلسل الرئيسي لنجم مشابه للشمس يبلغ حوالي 10 مليارات سنة.

عندما يستخدم نجم بحجم الشمس الهيدروجين الموجود في قلبه ، يتوقف الاندماج ، ولا تكون درجة الحرارة عالية بما يكفي لبدء اندماج الهيليوم. يسمح نقص ضغط الإشعاع الخارجي لللب بالتقلص. لأن اللب يتقلص ويضعف جاذبية الجاذبية ، تبرد الطبقة الخارجية ، وتتحول إلى اللون الأحمر وتبدأ في التمدد ، ويتحول النجم إلى عملاق أحمر. ينمو العمالقة الحمراء عادةً إلى 10 إلى 100 ضعف قطر نجم التسلسل الرئيسي. عندما تدخل الشمس مرحلة العملاق الأحمر ، والتي ستستمر من 1 إلى 2 مليار سنة ، يمكن أن تنمو بشكل كبير بما يكفي لتبتلع الأرض.

نظرًا لأن جوهر العملاق الأحمر يتقلص ، يتم تجميع الإلكترونات معًا بشكل وثيق بحيث تصبح مبادئ ميكانيكا الكم مهمة. يفرض مبدأ استبعاد باولي أنه لا يمكن لإلكترونين احتلال نفس الحالة ، وتصبح قوى التنافر أقوى من الضغط الحراري ومستقلة عن درجة الحرارة. يقال أن المادة في هذه الحالة متدهورة ، وتسمح بحدوث تفاعلات انفجارية. يبدأ الهيليوم في اللب بالاندماج في الكربون بينما يبدأ الهيدروجين في الطبقة المحيطة باللب أيضًا في الاندماج في الهيليوم. تنتج هذه التفاعلات ضغطًا خارجيًا أكبر ، مما يتسبب في تمدد النجم أكثر. هذه هي المرحلة الثانية من العملاق الأحمر ، وتستمر لنحو مليون سنة.

يصل قلب العملاق الأحمر في النهاية إلى نقطة لا يمكن عندها ، بسبب مبادئ ميكانيكا الكم ، أن ينهار ، ويبدأ في الاحتراق بضوء أبيض مزرق ، ليصبح قزمًا أبيض. بحلول هذا الوقت ، تكون كتلته مماثلة لكتلة النجم الأصلي ، لكن قطره يقارب حجم الأرض ، لذا فهو شديد الكثافة. يبرد في النهاية ، ويتحول إلى قزم أسود ويختفي. في حين أنه لا يزال قزمًا أبيض ، فإن الغازات التي تشكل الطبقة الخارجية للنجم تبرد وتنحرف بعيدًا عن اللب في تكوين يُعرف بالسديم الكوكبي. تشمل الأمثلة المعروفة السدم الحلقية وعين القط.