كم من الوقت تعيش النجوم؟ وكيف يحسب عمرها

كم من الوقت تعيش النجوم؟ وكيف يحسب عمرها

التقط تلسكوب هابل الفضائي صورة الأشعة تحت الحمراء لأعمدة الخلق في سديم النسر. يمكن رؤية الضوء المنبعث من النجوم الفتية وهو يخترق سحب الغبار والغاز.

الجواب المختصر: يعتمد على حجم النجمة.

تولد النجوم وسط غيوم مضطربة ، وموتها يمكن أن يكون بنفس القدر من الانفجار. لكن ما هي المدة التي تعيشها النجوم بالفعل؟ الجواب المختصر هو: هذا يعتمد على حجم النجم. 

طوال معظم حياته ، يوجد النجم في حالة متوازنة بدقة تسمى التوازن الهيدروستاتيكي ، حيث يتم موازنة الجاذبية التي تسحب النجم عن طريق الدفع الخارجي الناتج عن التفاعلات النووية في قلب النجم. يحدث هذا الدفع الخارجي عندما يدمج النجم نوى الهيدروجين لتكوين نوى الهيليوم ، مما ينتج عنه اندفاع من الطاقة التي تحافظ على شكل النجم وسطوعه. بمجرد استهلاك كل الهيدروجين ، يشرع النجم في مسار لا رجوع فيه نحو زواله. سيحرق النجم الهيليوم لبعض الوقت ، وستستمر النجوم الأكبر في حرق العناصر الكيميائية حتى تصل إلى الحديد ، لكنها فترة إعدام عابرة. تأتي النجوم بأحجام مختلفة ، من 7٪ فقط من كتلة الشمس وصولاً إلى 250 كتلة شمسية. إذن أيهم يموت الأسرع؟

قال رايان فرينش ، عالم فيزياء الطاقة الشمسية بجامعة كوليدج لندن بالمملكة المتحدة ، لـ Live Science Arab: "النجوم الأكبر لديها وقود أكثر لتحرقها". قال فرنش: "لكنهم يحترقون بقوة أكبر وأكثر إشراقًا". حجمها الضخم يعني أن الجاذبية تسحق المواد إلى نوىها بشكل مكثف أكثر من النجوم الأصغر ، لذلك تستمر تفاعلاتها النووية بمعدل مرتفع 

قال فرينش: "النجوم الأكبر تستهلك الوقود المتاح لها في الواقع أسرع بكثير من النجوم الأصغر". تعيش النجوم الأكثر ضخامة لفترة وجيزة كونية لمئات الملايين من السنين. إنهم يعيشون بسرعة ويموتون صغارًا. أصغر النجوم التي تقل كتلتها عن حوالي 10٪ من كتلة الشمس لديها وقود أقل بكثير لتبدأ بها ؛ ومع ذلك ، يمكنهم كسب لقمة العيش من إمدادات الوقود الخاصة بهم لمئات المليارات من السنين. 

أقدم نجم في الكون هو HD140283 - أو Methuselah كما هو معروف. تُظهر صورة مسح السماء الرقمية هذه نجمة ميثوسيلا ، التي تقع على بعد 190.1 سنة ضوئية.

ولكن نظرًا لأن الكون قد تشكل منذ 13.8 مليار سنة فقط ، فلم يكن هناك ببساطة وقت كافٍ لنجم صغير ليبلغ الشيخوخة.

"واحدة من أقدم النجوم التي تم اكتشافها على الإطلاق هي نجمة ميثوسالح قال فرنش. تمت تسمية النجم ، الذي يبعد 190 سنة ضوئية عن الأرض ، على اسم شخصية في الكتاب المقدس يفترض أنها عاشت قرابة ألف عام. وقال فرينش إن "التقدير الحالي لعمر هذا النجم هو 13.7 مليار سنة". هذا يعني أنها كانت لتتشكل بعد فترة ليست طويلة من الانفجار العظيم .

على النقيض من ذلك ، اكتشف علماء الفلك بعض النجوم ، التي تسمى النجوم الأولية ، التي لا تزال في طور التكوين. لوحظ باستخدام مصفوفة أتاكاما كبيرة المليمتر / المليمترات (ALMA) في تشيلي ، هذه النجوم عمرها أقل من 500000 عام ، وفقًا لجمعية ماكس بلانك. قال فرينش: "كان البشر يستخدمون الأدوات الحجرية بحلول الوقت الذي اشتعلت فيه هذه النجوم لأول مرة".

إذن كيف يحسب علماء الفلك عمر النجم؟ قال فرينش: "ليس الأمر سهلاً". "يستخدم علماء الفلك مجموعة من قياسات كتلة النجم ، وسطوعه وسرعته في الفضاء للمقارنة بالنجوم الأخرى ، والمحاكاة الحاسوبية لتقدير عمره."

يبلغ عمر شمسنا حوالي 4.6 مليار سنة - في مكان ما بين النجوم الأولية ونجم Methuselah. يعتقد علماء الفلك أنه يقترب من منتصف العمر الافتراضي. قال فرنش: "في غضون 5 مليارات سنة ، ستتوقف الشمس عن دمج الهيدروجين في الهيليوم داخل قلبها".

بمجرد نفاد الوقود من لب الشمس لمواجهة الجاذبية ، سيبدأ في الانكماش. في غضون ذلك ، سوف تتمدد القشرة الخارجية للشمس ، حيث لا يزال لديها بعض الهيدروجين الذي يجب أن يندمج. وقال فرنش "ستصبح الشمس كبيرة لدرجة أنها ستبتلع مداري عطارد والزهرة". بعد حوالي مليار سنة ، سيكون اللب الخارجي قد استهلك الهيدروجين الخاص به وانتقل إلى اندماج الهيليوم. في نهاية المطاف ، سوف ينفد وقود الشمس ، ويتقلص لبها إلى كرة من الكربون والأكسجين تسمى القزم الأبيض ؛ ستتبدد طبقاته الخارجية وتصبح سديمًا - غلافًا من بقايا البلازما الساخنة.

إنه تذكير بأنه على الرغم من أن أكبر النجوم تعيش أطول بكثير من البشر ، فلا شيء يدوم إلى الأبد.