ما هو التركيب الكيميائي لمعظم النجوم؟

مجرتنا ، درب التبانة ، هي موطن لأكثر من 400 مليار نجم متفاوتة السطوع. توصف غالبية هذه النجوم بأنها تسلسل رئيسي ، مما يعني أن نوىها تدمج الهيدروجين لتكوين الهيليوم. الشمس هي نجم تسلسل رئيسي ويتكون تركيبها الكيميائي بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم مع كميات ضئيلة من العناصر الأخرى.

الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون ويشكل ثلاثة أرباع المادة كلها. تتشكل النجوم عندما تنهار كميات هائلة من الغاز والغبار تحت تأثير قوة الجاذبية الخاصة بها. غالبية هذا الغاز هو الهيدروجين وهو الوقود الأساسي الذي تستخدمه النجوم لتوليد الطاقة. أثناء اندماج الهيدروجين ، يتم الجمع بين البروتونات (الجسيمات النووية دون الذرية) من أجل تكوين الهيليوم. يتم أيضًا إنشاء منتجات ثانوية أخرى في هذا التفاعل مثل الإلكترونات والبوزيترونات (الإلكترون المضاد) وأشعة جاما والنيوترينوات. النيوترينوات هي جزيئات أشباح لا تتفاعل بقوة مع المادة ، لذلك عادة ما تفلت من الشمس. يؤدي اصطدام الجسيمات المتبقية بالذرات المحيطة إلى تسخين الشمس.

الهيليوم هو ثاني أكثر العناصر وفرة في الكون وهو مكون رئيسي في تسلسل النجوم الرئيسي مثل الشمس. يتراكم الهيليوم في قلب النجوم نتيجة اندماج الهيدروجين النووي. يمثل الهيليوم حوالي 27 بالمائة من كتلة الشمس.

عندما تنضب مستويات الهيدروجين في قلب النجم ، لا يمكن أن يحدث تفاعل الاندماج القياسي. هذا يؤدي إلى انخفاض في كمية الطاقة المشعة للخارج وينهار اللب النجمي مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة والضغط. عندما تصل درجة الحرارة إلى 200 مليون كلفن ، يصبح اندماج الهيليوم ممكنًا. تندمج ثلاث نوى هيليوم لتكوين ذرة كربون واحدة.

يمكن استخدام اندماج أربع نوى هيليوم لتكوين ذرات أكسجين. يحدث هذا في النجوم التي استهلكت مخزونها من الهيدروجين داخل اللب. يمكن لعمليات الاندماج الإضافية أن تخلق عناصر أثقل مثل السيليكون والمغنيسيوم والصوديوم. ومع ذلك ، فإن وفرة هذه العناصر في معظم النجوم منخفضة جدًا وتشكل أقل من 1٪ من الكتلة. يمكن فقط للاندماج داخل النجوم أن يفسر تكوين عناصر تصل إلى كتلة الحديد. علاوة على ذلك ، فإن عملية الاندماج تستخدم الطاقة بدلاً من إنشائها. يُعتقد أن العناصر الثقيلة المتبقية بعد الحديد تتشكل في انهيار النجوم الثقيلة - وهي عملية تعرف باسم المستعر الأعظم.