دورة حياة كاملة للنجم

تتكون النجوم بشكل أساسي من غازات الهيدروجين والهيليوم. وهي تختلف بشكل كبير في الحجم واللمعان ودرجة الحرارة ، وتعيش لمليارات السنين ، وتنتقل عبر عدة مراحل. شمسنا هي نجم نموذجي ، واحد من مئات المليارات التي تتناثر في مجرة ​​درب التبانة.

تتكون دورة حياة النجم من عدد من المراحل المحددة جيدًا.

تولد النجوم في "حضانات" مجرية كبيرة تسمى السدم ، وهي كلمة لاتينية تعني السحابة. السدم عبارة عن غيوم كثيفة من الغبار والغاز يمكن أن تؤدي إلى ظهور مئات النجوم. في بعض مناطق السديم ، يتجمع الغاز والغبار معًا في شكل كتل.

ينشأ نجم جديد عندما تتراكم كتلة واحدة من هذه الكتل بشكل كبير بحيث تنهار بفعل قوة جاذبيتها. تؤدي زيادة كثافة سحابة التكثيف إلى ارتفاع درجة حرارتها بشكل ملحوظ. في النهاية ، تصبح درجة الحرارة عالية جدًا بحيث يحدث الاندماج النووي ، مكونًا نجمًا "رضيعًا" يسمى النجم الأولي.

بمجرد أن يجمع النجم الأولي الكتلة الكافية من السحب الغازية والغبار المحيطة ، يصبح نجم تسلسل رئيسي. تدمج النجوم المتسلسلة الرئيسية ذرات الهيدروجين معًا لتكوين الهيليوم في عملية تعرف باسم الاندماج النووي. يمكن أن توجد النجوم في هذه المرحلة لمليارات السنين. شمسنا حاليا في مرحلة تسلسلها الرئيسي.

يعتمد سطوع النجم بشكل كبير على كتلته. كلما زاد حجم نجم التسلسل الرئيسي ، زاد لمعانه. لون نجم التسلسل الرئيسي هو مؤشر على درجة حرارة النجم. ستظهر النجوم الأكثر سخونة باللون الأزرق أو الأبيض وتظهر النجوم الأكثر برودة باللون الأحمر أو البرتقالي. ستؤثر كتلة النجم أيضًا على عمره. كلما زادت كتلة النجم ، كان عمره أقصر.

بعد الاحتراق لمليارات السنين ، سوف يستنفد نجم التسلسل الرئيسي في النهاية إمدادات الوقود حيث يتم تحويل غالبية الهيدروجين إلى هيليوم من خلال الاندماج النووي. في هذه المرحلة من دورة حياة النجم ، يتسبب الهيليوم الزائد في زيادة درجة حرارة النجم. عندما يحدث هذا ، سيتوسع النجم ليصبح عملاقًا أحمر.

العمالقة الحمراء حمراء زاهية اللون. كما أنها أكبر وأكثر إضاءة من نجوم التسلسل الرئيسي. مع استمرار انهيار قلب العملاق الأحمر تحت تأثير قوة الجاذبية ، سيصبح كثيفًا بدرجة كافية لتحويل إمداداته المتبقية من الهيليوم إلى كربون. يحدث هذا على مدى ما يقرب من 100 مليون سنة ، حتى يحين وقت موت النجم. تمامًا كما ستحدد الكتلة لمعان النجم ، فإنها أيضًا ستحدد طريقة موت النجم.

النجوم المتسلسلة الرئيسية ذات الكتل المنخفضة تصبح في النهاية أقزامًا بيضاء. بمجرد أن يحترق عملاق أحمر من خلال إمداد الهيليوم الخاص به ، سيفقد النجم كتلته. سيظل جوهره المتبقي من الكربون يبرد ويقل لمعانه على مدى مليارات السنين حتى يصبح قزمًا أبيض.

في النهاية ، سيتوقف النجم القزم الأبيض عن إنتاج الطاقة تمامًا وسيصبح قاتمًا ليصبح قزمًا أسود. النجوم القزمة البيضاء أصغر حجمًا وأكثر كثافة وأقل إضاءة من النجوم العملاقة الحمراء. إن كثافة النجوم القزمة البيضاء كبيرة جدًا لدرجة أن مجرد ملعقة من مادة القزم الأبيض قد تزن عدة أطنان.

من المتوقع أن تموت نجوم التسلسل الرئيسي ذات الكتل الأكبر في انفجارات درامية وعنيفة تسمى المستعرات الأعظمية. بمجرد احتراق هذه النجوم من خلال إمدادها بالهيليوم ، يتم تحويل جوهر الكربون المتبقي في النهاية إلى حديد. ثم ينهار هذا اللب الحديدي تحت ثقله حتى يصل إلى نقطة تبدأ فيها المادة في الارتداد عن سطحها.

عندما يحدث هذا ، يحدث انفجار هائل من شأنه أن يولد وميضًا لامعًا من الضوء يمكن أن يساوي أحيانًا لمعان مجرة ​​كاملة من النجوم. خلال بعض انفجارات المستعر الأعظم ، سوف تتحد البروتونات والإلكترونات لتكوين نيوترونات. وهذا بدوره يؤدي إلى تكوين نجوم شديدة الكثافة تسمى النجوم النيوترونية.