ما النجوم؟

ما النجم؟

النجم كرة هائلة من الغاز، معظمها هيدروجين وهيليوم، تمسكها جاذبيتها الذاتية. تضغط الجاذبية الغاز إلى الداخل، فيصير المركز ساخنًا وكثيفًا إلى حد تبدأ فيه الذرات بالالتحام.

يُسمى هذا الالتحام الاندماج النووي: تتحد أربع نوى هيدروجين، خطوة بعد خطوة، في نواة هيليوم واحدة. ويختفي قدر ضئيل من الكتلة في أثناء ذلك ويتحول إلى طاقة كبيرة، كما تصف معادلة أينشتاين E = mc².

تدفع تلك الطاقة إلى الخارج فتوازن شد الجاذبية. وما دام لدى النجم وقود، تبقى القوتان في توازن ثابت، ويتوهج النجم ملايين أو مليارات السنين.

الشمس، نجمنا النموذجي

الشمس النجم الوحيد الذي نستطيع دراسته عن قرب، وقد تبيّن أنها متوسطة إلى حد بعيد. إنها نجم من النسق الرئيسي أصفر مائل إلى البياض من النوع G، عمره نحو 4.6 مليار سنة، وقد قطع قرابة نصف حياته المستقرة.

تبلغ حرارة لبّها نحو 15 مليون °م (قرابة 15 مليون K)، بينما يبلغ سطحها المرئي نحو 5,500 °م. وفي كل ثانية تحوّل نحو 4 ملايين طن من المادة إلى طاقة.

كثير من النجوم أصغر وأخفت من الشمس بكثير، وقليل منها أكبر بكثير. والواقع أن معظم نجوم مجرتنا أقزام حمراء، أخفت من أن تُرى دون مقراب.

الألوان ودرجات الحرارة

تأمل سماء الليل جيدًا وستلاحظ أن النجوم ليست كلها بيضاء. فبعضها مزرق، وبعضها أصفر، وبعضها برتقالي أو أحمر. واللون مقياس حرارة: الأجسام الأسخن تتوهج بلون أزرق، والأبرد بلون أحمر، تمامًا كقطعة معدن محمّاة.

يصنّف الفلكيون النجوم في أنواع طيفية بالحروف O وB وA وF وG وK وM، من الأسخن إلى الأبرد. نجوم O زرقاء وقد تتجاوز 28,000 °م (نحو 30,000 K أو أكثر). ونجوم M حمراء، حرارتها نحو 2,200 إلى 3,300 °م. وتقع الشمس، وهي من النوع G، في الوسط.

وكثيرًا ما يتذكر الطلاب هذا الترتيب بالعبارة الإنجليزية «Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me».

اللمعان والمسافة

النجم الذي يبدو لامعًا قد يكون قويًا حقًا، أو قد يكون قريبًا فحسب. ويفصل الفلكيون بين الأمرين بفكرتين. القدر الظاهري هو مدى لمعان النجم كما يُرى من الأرض. والقدر المطلق هو مدى لمعانه لو رُئي من مسافة معيارية قدرها نحو 32.6 سنة ضوئية.

يسير مقياس القدر بالعكس: الأرقام الأصغر تعني نجومًا ألمع. والفرق بخمسة أقدار يعادل مئة ضعف في اللمعان. وأخفت النجوم التي تراها من موقع مظلم قدرها نحو 6، بينما تتألق الشِّعرى اليمانية بقدر −1.46.

المسافات كبيرة جدًا حتى تصبح الكيلومترات غير عملية. فالسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة، نحو 9.5 تريليون كم. وحين تنظر إلى نجم يبعد 500 سنة ضوئية، ترى ضوءًا غادره قبل 500 سنة.

كيف تعيش النجوم وتموت

تولد النجوم داخل السدم، وهي سحب باردة من الغاز والغبار. تنهار كتلة كثيفة تحت الجاذبية، فتسخن ويشتعل فيها الاندماج. ثم يستقر النجم الجديد على النسق الرئيسي، المرحلة الطويلة الهادئة التي يدمج فيها الهيدروجين. والشمس الآن في هذه المرحلة.

حين يقل الهيدروجين في لبّ نجم شبيه بالشمس، تنتفخ طبقاته الخارجية وتبرد، فيصبح عملاقًا أحمر. ثم يطرح تلك الطبقات برفق في الفضاء على هيئة قشرة متوهجة تُسمى سديمًا كوكبيًا. ويبقى قزم أبيض: لبّ ساخن بحجم الأرض تقريبًا يبرد ببطء على مدى مليارات السنين.

أما النجوم التي تولد بكتلة تزيد على نحو ثمانية أضعاف كتلة الشمس فتعيش سريعًا وتموت بعنف. فبعد دمج عناصر أثقل فأثقل، ينهار لبّها في جزء من الثانية، وينفجر النجم مستعرًا أعظم. ويصبح اللب المتبقي نجمًا نيوترونيًا، كرة بحجم مدينة أكثف من نواة الذرة، أو ثقبًا أسود في حالة أثقل النجوم.

تنثر المستعرات العظمى عناصر مثل الأكسجين والكالسيوم والحديد في الفضاء. وتنتهي تلك الذرات لاحقًا في نجوم وكواكب وبشر جدد.

لماذا تتلألأ النجوم؟

النجوم نفسها لا تومض. فالتلألؤ يأتي من الغلاف الجوي للأرض، حيث تحني جيوب الهواء الدافئ والبارد ضوء النجوم بشكل مختلف قليلًا من لحظة إلى أخرى.

ولأن النجوم بعيدة جدًا، تبدو نقاطًا دقيقة، فتجعلها هذه الانزياحات الصغيرة ترقص ويتغير لونها. أما الكواكب فتبدو أقراصًا صغيرة، فيتلاشى التأثير بالمتوسط، ولهذا تتألق الكواكب عادة بثبات أكبر. ويكون التلألؤ أقوى قرب الأفق، حيث يمر الضوء عبر قدر أكبر من الهواء.

نجوم بارزة يمكنك العثور عليها

الشِّعرى اليمانية، في كوكبة الكلب الأكبر، ألمع نجم في سماء الليل. ابحث عنها أسفل حزام الجبار وإلى يساره في أمسيات الشتاء. وتبعد نحو 8.6 سنة ضوئية.

يبط الجوزاء يحدد كتف الجبار ويتوهج بلون برتقالي محمر واضح. وهو عملاق أحمر فائق، نجم ضخم قرب نهاية حياته، على بعد قرابة 550 سنة ضوئية، ويُتوقع أن ينفجر مستعرًا أعظم في وقت ما خلال المئة ألف سنة المقبلة أو نحوها.

النسر الواقع، في كوكبة القيثارة، نجم أبيض مزرق متألق يعلو الرؤوس في أمسيات الصيف في نصف الكرة الشمالي، على بعد نحو 25 سنة ضوئية.

النجم القطبي ليس لامعًا بشكل خاص، لكنه يبقى ثابتًا تقريبًا فوق القطب الشمالي بينما تدور السماء حوله. وتجده باتباع النجمين الطرفيين في وعاء الدب الأكبر. ويبعد نحو 430 سنة ضوئية.