تويت
تُعتبَر مرحلة النجم الأحمر العملاق المرحلةَ الأخيرة من تطوّر النجوم أثناء دخولها في طور الوفاة.
ستتحوّل شمسنا إلى نجم أحمر عملاق في غضون بضعة مليارات من السنين، ستتوسّع وستغمر الكواكب الداخلية وربما الأرض.
فما الذي يحمله المستقبل لشُعلة نظامنا الشمسيّ والأنظمة الشمسية المماثلة؟
كيف يتشكّل النجم العملاق؟
تنتمي معظم النجوم في الكون إلى ما يُسمّى بنجوم النسق الرئيسيّ-Main Sequence Stars، تلك التي تحوّل الهيدروجين إلى الهيليوم عن طريق الاندماج النووي.
قد يكون للنجم من فئة النسق الرئيسيّ كتلةٌ تتراوح ما بين ثلث كتلة الشمس وحتى ثمانية أضعافها، يحترق في النهاية من خلال الهيدروجين الموجود في لبّه.
على مدار حياته، يوازن الضغط الخارجيّ للاندماج النوويّ (الدفع للخارج) مع ضغط الجاذبية الداخليّ.
وبمجرّد توقّف الاندماج، تأخذ الجاذبية الزمام وتضغط على النجم فيصبح أصغر حجمًا.
تزداد درجات الحرارة مع انقباض النجم، لتصل في النهاية إلى مستويات يندمج فيها الهيليوم مع الكربون، وتبعًا لكتلة النجم، قد يحترق الهيليوم تدريجيًّا أو يبدأ بوميض متفجّر.
يقول المرفق الوطني للتليسكوب الأسترالي على موقعه على الإنترنت: «على الرغم من أنّ الاندماج لم يعد يحدث في نواة (لبّ) النجم، فإنّ ارتفاع درجة الحرارة يسخّن غلاف الهيدروجين الذي يحيط بالنواة حتّى يصبح حارًّا بما يكفي لبدء اندماج الهيدروجين، ممّا ينتج طاقةً أكثر ممّا كانت عليه عندما كان نجمًا من فئة النسق الرئيسيّ».
وتتراوح أحجام النجوم الحمراء العملاقة بين ما قُطره 100 مليون إلى مليار كيلومتر (62 مليون إلى 621 مليون ميل)، أي ما يعادل 100 إلى 1000 ضعف حجم الشمس اليوم.
نظرًا لأنّ الطاقة تنتشر عبر مساحة أكبر، تكون درجات الحرارة السطحية أكثر برودة، إذ تصل إلى 2200 إلى 3200 درجة مئوية فقط (ما بين 4000 إلى 5800 درجة فهرنهايت)، أي أكثر قليلًا من نصف حرارة الشمس. هذا التغيّر في درجة الحرارة يجعل النجوم تتألّق في الجزء الأكثر حمرة من الطيف، ممّا يكسبها اسم النجم الأحمر العملاق، على الرغم من أنّها غالبًا ما تظهر في شكل متدرّج من اللون البرتقالي.
في عام 2017، حدّد فريق دوليّ من علماء الفلك سطح العملاق الأحمر (باي جيروس-π Gruis) تفصيليًّا باستخدام تليسكوب المرصد الفائق التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي.
وجد الباحثون أنّ سطح العملاق الأحمر يحتوي على عدد قليل من خلايا الحمل الحراري أو الحبيبات التي يبلغ طول كلٍّ منها 75 مليون ميل (120 مليون كيلومتر).
وبالمقارنة، فإنّ الشمس بها حوالي مليوني خلية حمراء، أي حوالي 930 ميل (1500 كيلومتر).
تقضي النجوم ما يقارب بضعة آلاف إلى مليار سنة كعملاق أحمر. في النهاية، ينفَدُ الهليوم من النواة ويتوقّف الاندماج.
ينكمش النجم مرّةً أخرى حتّى تصل حزمة هيليوم جديدة إلى اللبّ.
عندما يشتعل الهيليوم، تنفجر الطبقات الخارجية للنجم في غيوم ضخمة من الغاز والغبار تُعرَف باسم السديم الكوكبيّ.
هذه القذائف أكبر وأكثر خفوتًا من النجم الأم.
تستمرّ النواة في الانهيار على نفسها.
في حالة النجوم الصغيرة مثل الشمس، تنتهي حياتها كأقزام بيضاء صغيرة، بينما تنحدر المادة في النجوم الأكبر حجمًا والأضخم إلى أن يصبح النجم في نهاية المطاف مستعرًا أعظمًا-Supernova، إذ ينفث الغاز والغبار في موت ناريّ مثير.
مستقبل الشمس
خلال حوالي 5 مليارات سنة، ستبدأ الشمس عملية حرق الهيليوم وتتحوّل إلى نجم أحمر عملاق.
عندما تتوسّع، ستلتهم طبقاتها الخارجية عطارد والزهرة، وربّما تصل إلى الأرض.
ما زال العلماء يناقشون ما إذا كان كوكبنا سيسقط في طبقات النجم الأحمر أم لا، أو ما إذا كان سيدور بشكل خطير بالقرب منه.
وفي كلا الحالتين، فإنّ الحياة كما نعرفها على الأرض سوف تختفي عن الوجود.
يقول عالم الفلك أليكس فولشتون Alex Wolszczan وهو عالم فلك من جامعة ولاية بنسلفانيا: «ربّما ينتظر الكواكبَ الداخلية في نظامنا الشمسي مصيرٌ مماثلٌ عندما تصبح الشمس عملاقًا أحمر وتتوسّع حتّى تصل إلى مدار الأرض بعد نحو خمسة مليارات سنة من الآن».
يضيف عالم الفيزياء الفلكية دون كورتز Don Kurtz من جامعة لانكشاير لرويترز: «مكتوب على مستقبل الأرض أنّها ستموت بموت الشمس، سوف تغلي المحيطات لكنّ الصخور الساخنة ستنجو».
قد توفّر الشمس المتغيّرة الأملَ للكواكب الأخرى.
عندما تتحوّل النجوم إلى عمالقة حمراء، فإنّها تغيّر المناطق القابلة للسكن في نظامها.
المنطقة القابلة للسكن-Habitable Zone هي المنطقة التي يمكن أن تتواجد فيها المياه السائلة، والتي يعتبرها معظم العلماء منطقةً مناسبة لتطوّر الحياة.
وبما أنّ النجم يبقى عملاقًا أحمر لما يقارب مليار عام، فقد يكون من الممكن نشأة الحياة على الأجسام الموجودة في النظام الشمسي الخارجي، والتي ستكون أقرب إلى الشمس.
يقول رامسيس م. راميريز Ramses M. Ramirez الباحث في الكواكب في معهد كارل ساجان في كورنيل: «عندما يتقادم نجم ويزيد ضوؤه، تتحرّك المنطقة القابلة للسكن إلى الخارج وتعطي رئةً جديدة للحياة لنظام الكواكب.
الأجسام الموجودة حاليًّا في هذه المناطق الخارجية في نظامنا الشمسي الخاصّ متجمّدة، مثل أوروبا قمر المشتري، وإنسيلادوس قمر زحل».
لكنّ فرصة الحياة ستكون متاحةً لفترة وجيزة.
لأنّه عندما تنكمش الشمس والنجوم الأصغر الأخرى إلى قزم أبيض، فإنّ الضوء الذي يهِبُ الحياة سوف يخفت.
ويمكن للمستعرات العظمى من النجوم الأكبر أن تسبب مشاكل مختلفة للحياة في الكواكب المحيطة.
ستتحوّل شمسنا إلى نجم أحمر عملاق في غضون بضعة مليارات من السنين، ستتوسّع وستغمر الكواكب الداخلية وربما الأرض.
فما الذي يحمله المستقبل لشُعلة نظامنا الشمسيّ والأنظمة الشمسية المماثلة؟
كيف يتشكّل النجم العملاق؟
تنتمي معظم النجوم في الكون إلى ما يُسمّى بنجوم النسق الرئيسيّ-Main Sequence Stars، تلك التي تحوّل الهيدروجين إلى الهيليوم عن طريق الاندماج النووي.
قد يكون للنجم من فئة النسق الرئيسيّ كتلةٌ تتراوح ما بين ثلث كتلة الشمس وحتى ثمانية أضعافها، يحترق في النهاية من خلال الهيدروجين الموجود في لبّه.
على مدار حياته، يوازن الضغط الخارجيّ للاندماج النوويّ (الدفع للخارج) مع ضغط الجاذبية الداخليّ.
وبمجرّد توقّف الاندماج، تأخذ الجاذبية الزمام وتضغط على النجم فيصبح أصغر حجمًا.
تزداد درجات الحرارة مع انقباض النجم، لتصل في النهاية إلى مستويات يندمج فيها الهيليوم مع الكربون، وتبعًا لكتلة النجم، قد يحترق الهيليوم تدريجيًّا أو يبدأ بوميض متفجّر.
يقول المرفق الوطني للتليسكوب الأسترالي على موقعه على الإنترنت: «على الرغم من أنّ الاندماج لم يعد يحدث في نواة (لبّ) النجم، فإنّ ارتفاع درجة الحرارة يسخّن غلاف الهيدروجين الذي يحيط بالنواة حتّى يصبح حارًّا بما يكفي لبدء اندماج الهيدروجين، ممّا ينتج طاقةً أكثر ممّا كانت عليه عندما كان نجمًا من فئة النسق الرئيسيّ».
وتتراوح أحجام النجوم الحمراء العملاقة بين ما قُطره 100 مليون إلى مليار كيلومتر (62 مليون إلى 621 مليون ميل)، أي ما يعادل 100 إلى 1000 ضعف حجم الشمس اليوم.
نظرًا لأنّ الطاقة تنتشر عبر مساحة أكبر، تكون درجات الحرارة السطحية أكثر برودة، إذ تصل إلى 2200 إلى 3200 درجة مئوية فقط (ما بين 4000 إلى 5800 درجة فهرنهايت)، أي أكثر قليلًا من نصف حرارة الشمس. هذا التغيّر في درجة الحرارة يجعل النجوم تتألّق في الجزء الأكثر حمرة من الطيف، ممّا يكسبها اسم النجم الأحمر العملاق، على الرغم من أنّها غالبًا ما تظهر في شكل متدرّج من اللون البرتقالي.
في عام 2017، حدّد فريق دوليّ من علماء الفلك سطح العملاق الأحمر (باي جيروس-π Gruis) تفصيليًّا باستخدام تليسكوب المرصد الفائق التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي.
وجد الباحثون أنّ سطح العملاق الأحمر يحتوي على عدد قليل من خلايا الحمل الحراري أو الحبيبات التي يبلغ طول كلٍّ منها 75 مليون ميل (120 مليون كيلومتر).
وبالمقارنة، فإنّ الشمس بها حوالي مليوني خلية حمراء، أي حوالي 930 ميل (1500 كيلومتر).
تقضي النجوم ما يقارب بضعة آلاف إلى مليار سنة كعملاق أحمر. في النهاية، ينفَدُ الهليوم من النواة ويتوقّف الاندماج.
ينكمش النجم مرّةً أخرى حتّى تصل حزمة هيليوم جديدة إلى اللبّ.
عندما يشتعل الهيليوم، تنفجر الطبقات الخارجية للنجم في غيوم ضخمة من الغاز والغبار تُعرَف باسم السديم الكوكبيّ.
هذه القذائف أكبر وأكثر خفوتًا من النجم الأم.
تستمرّ النواة في الانهيار على نفسها.
في حالة النجوم الصغيرة مثل الشمس، تنتهي حياتها كأقزام بيضاء صغيرة، بينما تنحدر المادة في النجوم الأكبر حجمًا والأضخم إلى أن يصبح النجم في نهاية المطاف مستعرًا أعظمًا-Supernova، إذ ينفث الغاز والغبار في موت ناريّ مثير.
مستقبل الشمس
خلال حوالي 5 مليارات سنة، ستبدأ الشمس عملية حرق الهيليوم وتتحوّل إلى نجم أحمر عملاق.
عندما تتوسّع، ستلتهم طبقاتها الخارجية عطارد والزهرة، وربّما تصل إلى الأرض.
ما زال العلماء يناقشون ما إذا كان كوكبنا سيسقط في طبقات النجم الأحمر أم لا، أو ما إذا كان سيدور بشكل خطير بالقرب منه.
وفي كلا الحالتين، فإنّ الحياة كما نعرفها على الأرض سوف تختفي عن الوجود.
يقول عالم الفلك أليكس فولشتون Alex Wolszczan وهو عالم فلك من جامعة ولاية بنسلفانيا: «ربّما ينتظر الكواكبَ الداخلية في نظامنا الشمسي مصيرٌ مماثلٌ عندما تصبح الشمس عملاقًا أحمر وتتوسّع حتّى تصل إلى مدار الأرض بعد نحو خمسة مليارات سنة من الآن».
يضيف عالم الفيزياء الفلكية دون كورتز Don Kurtz من جامعة لانكشاير لرويترز: «مكتوب على مستقبل الأرض أنّها ستموت بموت الشمس، سوف تغلي المحيطات لكنّ الصخور الساخنة ستنجو».
قد توفّر الشمس المتغيّرة الأملَ للكواكب الأخرى.
عندما تتحوّل النجوم إلى عمالقة حمراء، فإنّها تغيّر المناطق القابلة للسكن في نظامها.
المنطقة القابلة للسكن-Habitable Zone هي المنطقة التي يمكن أن تتواجد فيها المياه السائلة، والتي يعتبرها معظم العلماء منطقةً مناسبة لتطوّر الحياة.
وبما أنّ النجم يبقى عملاقًا أحمر لما يقارب مليار عام، فقد يكون من الممكن نشأة الحياة على الأجسام الموجودة في النظام الشمسي الخارجي، والتي ستكون أقرب إلى الشمس.
يقول رامسيس م. راميريز Ramses M. Ramirez الباحث في الكواكب في معهد كارل ساجان في كورنيل: «عندما يتقادم نجم ويزيد ضوؤه، تتحرّك المنطقة القابلة للسكن إلى الخارج وتعطي رئةً جديدة للحياة لنظام الكواكب.
الأجسام الموجودة حاليًّا في هذه المناطق الخارجية في نظامنا الشمسي الخاصّ متجمّدة، مثل أوروبا قمر المشتري، وإنسيلادوس قمر زحل».
لكنّ فرصة الحياة ستكون متاحةً لفترة وجيزة.
لأنّه عندما تنكمش الشمس والنجوم الأصغر الأخرى إلى قزم أبيض، فإنّ الضوء الذي يهِبُ الحياة سوف يخفت.
ويمكن للمستعرات العظمى من النجوم الأكبر أن تسبب مشاكل مختلفة للحياة في الكواكب المحيطة.