خلق العناصر



غازات النجوم العمالقة الحمر يمكن أن تتوزّع صاعدة إلى سطح النجوم تحمل معها النواتج العرضية من الإنشطارات النووية. عادة ما يكون الأكسجين أكثر وفرة من الكربون. إذا كانت الشروط صحيحة، سطح بعض النجوم يمكن أن تغيّر تراكيبهم الكيميائية، البعض منهم الذن يصبح غني جدا في الكربون الذي تكون بفعل إنشطار الهليوم في القلب، يؤدّي إلى عكس النسبة الطبيعية. لذا فإن متغيّرات ميرا والعمالقة الحمر الكبار السن الآخرون تقسم إلى نجوم غنية بالأكسجين ونجوم كربونية"، زيادةعناصر مثل zirconium والعديد من العناصر الآخرى التي تكونوا في تشكيلة ضخمة من التفاعلات النووية التي تستمرّ في نفس الوقت مع إنشطار الهليوم. سطح النجوم الأخرى غنية في الهليوم والنتروجين.



الرياح وخسارة الكتلة



مثل هذه النجوم العملاقة الضخمة لها جاذبية منخفضة وتفقد كتلتها خلال الرياح القويّة التي تنطلق من سطحهم. يتكثّف البعض من الغاز إلى الجزيئات والغبار ومن الممكن ان يقوم النجم بحرقها وتختفي عن الانظار، ويمكن رؤية وهج الغبار الساخن فقط بواسطة أشعته تحت الحمراء (حرارة) المشعة منه. النجوم العملاقة الغنية بالأكسجين تنتج غبار السيليكات، بينما النجوم الكربونية تنتج غبار الكربون الذي يشبه الجرافيت والرماد. أغلب الغبار الذي يسكن الفضاء البين النجوم بدأ من هذا الطريق، على ذلك مع ذلك منذ إستهلال هو عدل إلى حد كبير في مجمدة الفضاء البين النجوم. لذلك تلعب هذه النجوم دور قوي في تشكيل نجوم جديدة. إنّ الرياح قوية جدا أثناء المرحلة العملاقة من حياة نجم التي يمكن أن يفقد النصف أو أكثر من كتلتها في الفضاء، يخفف نفسه إلى ما لا يزيد على الأجزاء التي خضعت للإنشطار النووي.



الأقزام البيض



بينما يتفرق السديم الكوكبي إلى غازات في الفضاء بين النجوم، يترك وراءه القلب القديم المستهلك (الذي يتضمّن اثار العمليات النووية الميتة ). هذه النجوم، ضغطت تحت جاذبيتها، وإنكمش إلى حوالي حجم الأرض. امثلة وجدت (كوكب شّعرى B، Procyon B، و40 Eridani B) كانت ساخنة جدا وبيضاء، لذا إكتسبت اسم "قزم أبيض" لتمييزه من السلسلة الرئيسية للنجوم (التي دعيت أصلا "أقزام عاديون" لتمييزهم عن العمالقة). مع ذلك الأقزام البيض ما زالت كتلتهم قرب كتلة الشمس، مما يعطيهم كثافة متوسطة تقدر بطن متري لكل سنتيمتر مكعب. الضغط الخارجي الكبير الذي يعمل تحت الكثافة العظيمة تمنع الجاذبية من تقليصهم. الأقزام البيض، بقايا النجوم التي بدأت حياتهم بين 0.8 الى 10 كتلة شمسية، ليس لها أيّ مولد لمصدر طاقة وبالتالي يبدأ التبريد، وقت التبريد يكون طويل جدا، على أية حال، كل الأقزام البيض التي خلقها الله ما زالت مرئية، مع مرور الوقت تصبح باردة وتخفت، ويحمر لونها. (ليس هناك مثل هذا الشيء غير مرئي، بارد "قزم أسود." ) حسب عمر المجرة حسب (بواسطة النظرية) عمر اقدم الأقزام البيض سنا تقريبا.



نجوم الكتل الهائلة والسوبرعملاقة



عندما تبدأ النجوم السوبر عملاقة والتي تبلغ متلتها اكثر من 10 مرات كتلة الشمس بالموت، تطوّر نفس الطريقة التي تتبعها النجوم العمالقة في البداية ثم يصبح التطور مختلف جدا. النجوم ذات الكتل الهائلة كبيرة ومضيئة. بينما يسخن الهليوم الميت لتحويل الهليوم إلى الكربون والأكسجين، تتوسع النجوم في الحجم بدرجة رهيبة تقترب من حجم مدار الكواكب الخارجية للمجموعة، وتنتفخ العمالقة الحمر. أمثلة لذلك Betelgeuse في الجوزاء وAntares في Scorpius. السوبر عملاقة هائلة جدا بالرغم من خسارة مقدار كبير من الكتلة خلال الرياح الضخمة التي يطلقها النجم، الإنشطار النووي يمكن أن يستمر على نحو اكبر منه في العمالقة العاديين. عندما ينتهي الهليوم، يصبح خليط الكربون والاكسجين كثيفا وساخن جدا، مما يسبب التحول إلى خليط من النيون والمغنيسيوم والأوكسجين. إنشطار الهليوم والهيدروجين كان قد بدأ بالتحرك الى خارج القلب ويحيط به. عندما ينتهي إنشطار الكربون في القلب ويترك وراءه مزيج النيون والمغنيسيوم والأكسجين، تبدأ بالتحرك للخارج بإتجاه القشرة. خليط أوكسجين مغنيسيوم النيون الآن في القلب ثمّ تبدأ بالسخونة ويحدث أندماج إلى مزيج من السيليكون والكبريت، كلّ مرحلة إنشطار تأخذ فترة زمنية أقصر. أثناء فترة تطورهم، السوبر عملاقة الحمر يمكن أن يتقلص بعضها ويسخن ليتحول الى سوبر عملاق أزرق خلال عملية التطور. خسارة الكتلة العظيمة التي عانت منها من قبل يمكن أن يلاحظ بأن نرى سطح ضخم غني بالهليوم والنتروجين والكربون الذي نتج عن الإنشطار النووي.

النجم المتفجّر الأعظم ”سوبر نوفا ”



أخيرا، يندمج السيليكون والكبريت لتكوين الحديد، العنصر الذي يعجز عن ردود أفعال إنشطار توليد الطاقة. تربح الجاذبية الحرب الآن التي استمرت خلال عمر النجم، ومنذ أن يرفض الحديد أن يدعم نفسه، المركز catastrophically ينهار. تتجزء ذرات الحديد إلى جزيئاته الاولية بروتونات ونيوترونات وألكترونات (مكونات الذرة)، وتصبح الكتلة الكاملة مضغوطة إلى كرة ضيّقة من النيوترونات بحجم بضعة عشرات الكيلومترات. ينتج عن الإنهيار موجة إنفجار والتي تمزّق القشرة التي تحيط عمليات الدمج النووية وبقايا الغلاف الخارجي، ويمزّق بقيّة النجم تمزقا شديدا. على الأرض نرى النجم ينفجر في صورة " سوبر نوفا "حدث قوي جدا لدرجة انه يكون مرئيا بسهولة حتى ولو كان في مجرة أخرى تبعد مسافات ضخمة.



السوبر نوفا ما زال حدث نادر في مجرتنا، تتكرر فقط مرتين او ثلاث مرات خلال قرن. أكثرها يختفي عنا بسبب سحب الغبار الواسعة المنتشرة في الفضاء والتي تولد النجوم. من الأرض نلاحظ حوالي خمسة انفجارات عملاقة لكل ألفية، ولم نرى واحدا منذ نجم Kepler 1604 (من المحتمل انه تكون من إنهيار قزم أبيض) والذي كان لامع جدا بحيث كان مرئيا في وضح النهار. تجيء معرفتنا بالانجارات العملاقة كليا من ملاحظتنا للمجرات الأخرى، أفضل هذه الإنفجار في 1987 (SN 1987 a) في غيمة Magellanic الكبيرة , تبعد عن مجرتنا حوالي 170,000 سنة ضوئية.. إن الإنفجار كان قويا جدا بحيث إذا حدث ضمن 30 سنة ضوئية فإن من المحتمل ان يتسبب ذلك بإتلاف الأرض، لحسن الحظ، لا توجد نجوم قربنا مرشحة لتلك النهاية.



بقايا السوبر نوفا ”النجم المتفجر الأعظم“



عندما ينقشع حطام السوبر نوفا، نرى غلاف غازي واسع حول النجم القديم، بقايا السوبر نوفا هو الحطام الغني بالنواتج العرضية من التفاعلات النووية التي لا تعد ولا تحصى. نعتقد ان كل الحديد في الكون جاء من مثل هذا الحدث وذا علاقة بالإنفجارات. في الحقيقة بين العمالقة العاديين والسدم الكوكبية، وإنفجارات النجوم العظيمة، كل العناصر ما عدا الهيدروجين والهليوم تكونت في النجوم. إن بقية السوبر نوفا الأكثر شهرة هو سديم Crab Nebula في Taurus، وبقايا السوبر نوفا الاعظم 1054 الذي لوحظ جيدا من قبل الفلكيين الصينيين، بعد مرور عشرات آلاف السنوات من الإنفجار ما زل بأمكاننا أن نرى موجات الإنفجار الهائلة تكتسح غازات الفضاء البين بين النجوم، يضغطها ربما لتشكيل نجوم جديدة.



نجوم النيوترون والاشعاعات الكونية



في مركز غيمة متوسعة نجم نيوتروني وحيد يسرع العديد من المرات خلال الثّانية الواحدة، مع كتل أعظم من كتلة الشمس, يكون القطر بحجم بلدة صغيرة، وكثافة رهيبة حوالي 100 مليون طن لكل سنتيمتر مكعب. إن الحقول المغناطيسية لمثل هذه النجوم المنهارة تزداد مع الكثافة إلى ملايين الملايين المرات مثل التي للأرض.

تكون المغناطيسية قوية جدا بحيث ان الإشعاع يشع خارج المحور المغناطيسي. ويميل المحور بالنسبة إلى محور الدوران (مثل الأرض)، والتذبذب الحاصل حوله مثل نجوم صغيرة تسبح، الطاقة المشعة تنتشر في الفضاء. من بعيد يبدو النجم مثل فنار، إذا كانت الأرض في الطريق نحصل على إشعاع الإنفجار، ومن هنا نرى النجم النيوتروني مثل اشعاع كوني. الاشعاع الحديث ينبعث من موجات راديوية والأشعة السينية وأشعة غاما. وعندما تتقدم تلك الاشعة في العمر تتباطأ وتبعث فقط موجات راديوية.



الثقوب السوداء



إنهيار نجم وتحوله الى سوبر نوفا ”نجم متفجر أعظم“ سيتحول إلى نجم نيوتروني فقط إذا كانت كتلته أقل من حوالي مرة او ثلاث مرات كتلة الشمس. اما إذا كانت الكتلة أعظم، فإن كثافة النجم الضخمة لا تستطيع الاحتفاظ بالجاذبية، وبدلا من تكون نجم نيوتروني يكون الانفجار الكبير نجم لا يمكن أن يدعم شئ ضد الجاذبية، ويتقلص الجسم إلى الأبد. في نصف قطر صغير، وتصبح القوة الجذبية عظيمة جدا بحيث ان الضوء لا يستطيع الهروب، ويختفي النجم إلى الأبد في إنهيار مكونا حفرة مظلمة التي نشير إليها بالثقب الاسود.



النجوم المزدوجة



مكونات بعض النجوم المزدوجة متساوية تقريبا في الكتلة ودرجة السطوع. ويسيطر واحد على الآخر، هناك النجوم ذات الكتل المنخفضة وهي الأقزام السمر ، بعض النجوم المزدوجة تكون بعيدة جدا عن بعضهما البعض ويستغرقون آلاف السنوات للدوران حول بعضهما البعض؛ والآخرون قريبون جدا بحيث ان دورتهم حول بعضهم البعض تستغرق أياما قليلة أو حتى ساعات . تسمح النظرية الجذبية لنا بقياس كتل النجوم من تشخيص مداراتها؛ مثل هذه المقاييس هي الطريق الوحيد لايجاد كتل نجمية. أمثلة للنجوم المزدوجة المرئية بشكل بصري Alpha Centauri، Acrux، Almach، Albireo، وMizar.



تشكيل النجوم المزدوجة



عندما يتكثف نجم جديد من الغازات يدور أسرع، وإذا كان تقلص النجم بسرعة بما فيه الكفاية يمكن أن ينفصل أو يتطور إلى زوج من النجوم بدلا من نجم واحد. مكونات هذا التقلص يمكن أن تنفصل الى الضعف، منتجا نجم ثنائي مضاعف، والأكثر شهرة هو Epsilon Lyrae.



تجمعات النجوم



انتشرت تجمعات النجوم في مجرتنا درب التبانة في الماضي، ظهرت أولا عندما تشكلت مجرتنا، ربما آلاف العناقيد جابت مجرتنا. اما اليوم فما تبقى منها في حدود 200 تجمع. العديد من تجمعات النجوم حطمت على مدار الحقب المتوالية بالمواجهات المشؤومة المتكررة مع بعضهم البعض أو بمركز المجرة. الآثار الباقية على قيد الحياة أقدم

تجمعات النجوم
انتشرت تجمعات النجوم في مجرتنا درب التبانة في الماضي، ظهرت أولا عندما تشكلت مجرتنا، ربما آلاف العناقيد جابت مجرتنا. اما اليوم فما تبقى منها في حدود 200 تجمع. العديد من تجمعات النجوم حطمت على مدار الحقب المتوالية بالمواجهات المشؤومة المتكررة مع بعضهم البعض أو بمركز المجرة. الآثار الباقية على قيد الحياة أقدم من العصور المتحجرة للأرض واقدم من أية تراكيب أخرى في مجرتنا.

وتنقسم التجمعات الى ثلاثة أنواع:-



تجمعات او عناقيد كروية



العناقيد الكروية ترتبط بفعل الجاذبية المتبادلة ويتراوح اعضائها بين عشرة آلاف إلى مليون نجم وتتركز غالبا في المركز المجري، العناقيد الكروية يعتقد بأنها تشكلت قديما جدا من جيل سابق من النجوم (الجيل الثاني). التوقعات الحالية تقدر عمرها من 12 إلى 20 بليون سنة؛ وأفضل تقدير ربما من 14 إلى 16 بليون.



مجرتنا تحتوي على حوالي 200 عنقود كروي، أكثرها في مدارات شاذة التي تأخذهم بعيدا خارج درب التبانة. أكثر المجرات الأخرى لها أنظمة عنقودية كروية أيضا.



ومن أمثلة تلك العناقيد ......



NGC 6994 (M 73) - WNC 4 (M 4) - NGC 1818 - NGC 6205 (M13)



تجمعات او عناقيد مفتوحة



التجمعات المفتوحة أو المجرية هي تجمعات من النجوم التي ترتبط مع بعضها البعض بفعل الجاذبية المتبادلة فيما بينهم، يعتقد بأن منشأها جاء من سحب الغاز والغبار الكوني الكبير المنتشر في درب التبانة.



أكثر العناقيد المفتوحة لها حياة قصيرة كحشود نجمية، بعد ذلك تنفصل بعضها عن بعض على طول مداراتهم، البعض منهم تنفصل وتهرب من العنقود، وقد يكون هذا الانفصال بسبب تغيرات السرعة الناتجة عن التقابلات او الاصدامات المتبادلة، وقد يكون بسبب قوة المد في الحقل الجذبي المجري، او بسبب التصادمات بين حقول النجوم والغيوم التي تمر في طريقها.



اغلب العناقيد المفتوحة نشرت معظم نجوم اعضائها على طول مدارها بعد عدة مئات ملايين السنين فقط؛ وبضعهم يبلغ عمره بلايين السنين.



النجوم الفردية الهاربة تواصل مدارها حول المجرة كنجوم مستقلة ذات حقل مداري مستقل، كل النجوم ذوات الحقل المداري المستقل سواء في مجرتنا او في المجرات الاخرى يعتقد بأن أصلها جاء من تلك العناقيد أو التجمعات.



ومن أمثلة تلك العناقيد ......



NGC 6475 (M 7) - NGC 3293 - M 45 - NGC 2632 (M 44)



النجوم المزدوجة والمتعددة



قد يؤدي تشكيل النجوم إلى تشكيل أنظمة نجمية متعددة، على الاقل كما هو غالب في النظام النجمي الفردي، مثل حال نظامنا الشمسي، إذا كانت كتلة كوكب المشتري اكبر بضعة مرات لأصبح نجما.



فعندما يتكثف نجم جديد من الغازات يدور بشكل سريع، وإذا صادف وكان تقلص النجم سريعا يمكن أن يؤدي الى إنفصاله إلى زوج من النجوم بدلا من نجم واحد، وقد تتكرر هذه العملية وتنفصل الى الضعف، منتجا نجم ثنائي مضاعف، والأكثر شهرة هو Epsilon Lyrae.

ومن أمثلة تلك العناقيد ......



WNC 4 (M 40) - NGC 6994 (M 73)

المذنبات


منذ عهد قريب إعتقد العديد من الناس أن المذنبات نذير شؤم او إشارة لحدث سيئ على وشك أن يحدث، لم يكن يعرف البشر الية حركة الأجسام في السماء، لذا فمشاهدة مذنب لابد وأنه كان يسبب القلق، وهناك العديد من السجلات التاريخية والقطعة الفنية التي تسجل ظهور المذنبات وربطهم بأحداث فظيعة اصابتهم مثل الحروب أو الثورات.



اصبحنا الان نعرف أن تلك المذنبات هي كتل من الثلج والغبار التي تعبر مركز النظام الشمسي بشكل دوري من مكان ما في دوراتها الخارجية، وبعض المذنبات تكرر زياراتها، وعندما تقترب المذنبات بما فيه الكفاية من الشمس، تبدأ حرارة الشمس في تبخير المذنبات، مما يجعلها مرئية بفضل ذيل الغاز والغبار الناتج عن عملية التبخير، واحيانا تكون هذه الذيول بطول ملايين الكيلومترات.



في 1985-1986, زارت المركبة الفضائية جيتو Giotto المذنب المشهور هالي في أخر زيارة لهالي إلى النظام الشمسي الداخلي، في عام 1994 أصبح مذنب شوماكر ليفي محصورا بجاذبية المشتري وهبط وتحطم في المشتري.



في 1996 و 1997 شاهدنا مذنب هياكوتاكHyakutake ومذنب هال بوب Hal-Bopp. مذنب هال بوب كان أحد ألمع المذنبات التي شوهدت من الأرض، مذنب لينر Linear إكتشف في عام 1999 وأقترب من الشمس في يوليو 2000. مركبة الفضاء ستارداست Stardust تتبعت المذنب في يناير 2004 وجمعت عينات من المذنب للعودة بها إلى الأرض.

إن أحدث مهمة لمذنبات هي روزيتاRosetta وستهبط على سطح مذنب يسمى تشريموف-جيراسمينكو Churyumov Gerasimenko



نواة المذنب



هي الجزء المركزي الرئيسي للمذنب، وهو الجزء الصلب من المذنب، مكون من نوع خاص من الغبار الذي يطلق علية الغبار المنفوش، لأنه يمكن أن يكون ذو وزن خفيف وملئ بالفتحات كالإسفنج، إنّ فتحات الإسفنج هذه مملوئة في بالثلوج في الغالب من الماء وثاني أكسيد الكربون (الثلج الجاف) وأول أكسيد الكربون.

أمدت ملاحظة نوى مذنب هال بوب وهيكوتيك العلماء بأفكار جديدة حول تركيب وتطور المذنب، ولكن العلماء ما زالوا لا يعرفون هل النواة صلبة جدا مثل الأرض الصلبة أم ناعمة وقابلة للكسر مثل كرة الثلج، نأمل ان تمدنا مهمة روزيتا القادمة وهبوطها على سطح المذنب بمعلومات لإكتشاف كم مدى صلابته.



عندما يقترب مذنب من الشمس، يبدأ بالتبخير وتشكيل غيمة وذيل بشكل مدهش، توضح هذه الصورة بأن التبخير قد يحدث فقط في أماكن معينة في النواة، هذه البقع من التبخير تدعو "النفاثات"، مذنب هالي كان يمتلك ثلاث نفاثات متميزة على سطحه عندما إقترب من الشمس في عام 1986.



· مذنب هال بوب

· مذنب هيكوتيك

· مذنب هالي

· مذنب لينر

· مذنب نييت