النجوم وعلاقتها بالمجرات
المجرات
ولنبدأ من المجرة نأخذ عنها بعض المفاهيم ويمكن أن نعرفها كالتالي :
وهي تجمع هائل لمجموعة من النجوم , وكل مجموعة هائلة من النجوم تنتظم مع بعضها مكونة مايسمى بالمجرة , أحجامها ضخمة جدا وأعدادها لاتحصى فهي تحتوي على الملايين من النجوم , متباعدة عن بعضها في فراغ كبير لايوجد بة نجوما بل به كميات قليلة من ذرات غاز الهيدروجين .
ويعتقد أن المجرات وجدت على هيئة كتل من سحب عظيمة من الغاز والغبار , وكثافة هذه السحب غيرمتساوية , وأن كل كتلة تدور حول نفسها , فحدث تجاذبا وتكاثفا للمواد فتكونت النجوم والسدم والمجرات بأشكال مختلفة في الكون , ويدل أختلاف أشكالها على مراحل تطورها .
ويظهر السديم وكأنة أجرام سماوية وأجسام مبعثرة بين النجوم وهو عبارة عن بقايا نجوم وسحب من غازات تكونت من الهيدروجين ومواد أخرى .
وتم تصنيف المجرات من حيث الشكل إلى ثلاثة أنواع(تصنيف العالم الأمريكي أدوين هابل ):
1) المجرات الإهيلجية (بيضاوية) :
وهي تقريبا ذات شكل كروي إلا أنها تميل إلى أن تكون على شكل كرة مستوية ومعظم هذه المجرات ليست ضخمة وتحتوي على ملايين النجوم , كما هي موضحة في الشكل التالي رقم 1
2) المجرات الحلزونية ( اللولبية ) :
وتظهر على شكل طاولة مدورة منتظمة في وسطها , والمجرة من هذا النوع تكون أكثرلمعانا من المجرات البيضاوية , والتدويم أي دوران المجرة على مركز التكثف , يكون كبير جدا وتتجمع نجوم هذه المجرات في الأنتفاخ الكري وفي ذراعي المجرة كما هي موضحة في الشكل التالي رقم2
3) المجرات غير المنتظمة :
وتعد هذه المجرات أصغر حجما من المجرات الأخرى وفيها أعداد أقل من النجوم مقارنة بأعداد النجوم في المجرات الأخرى ومعظم نجوم هذه المجرات جديدة أي أنها تحت طور التكوين . كما هي موضحة في الشكل التالي رقم 3
مجرة درب التبانة ( الطريق اللبني )
مجرة حلزونية يبلغ سمكها 5000 سنة ضوئية وقطرها 100000 سنة ضوئية , وتدور هذه المجرة حول محور يمر بمركزها , وتقع هذه المجرة من ملايين من النجوم والشمس تعتبر واحدا من نجوم هذه المجرة ويلزم شمسنا 200مليون سنة لكي تكمل دورة واحدة حول مركز المجرة علما أن سرعة الشمس المدارية 250كم / ث .
وتظهر هذه المجرة كشريط من النجوم يعرف بدرب التبانة , أو الطريق اللبني , أي إنه شريط متلألئ وتظهر النجوم على شكل مجموعات متقاربة من الصور تعرف بالكوكبات أي أن هذه الكوكبات هي مجموعة من النجوم , ليست متقاربة بل إنها تبتعد عن بعضها بمئات السنين الضوئية , وتعد مجرة المرأة المقيدة بالسلاسل هي أقرب مجرة لمجرتنا وهي تبعد عن مجرتنا بحوالي 650 سنة ضوئية .
ولكي نتعرف على الكوكبات , نسأل الأسئلة التالية :
- لماذا أشكال النجوم التي تظهر في السماء تختلف من فصل إلى آخر ؟
وللإجابة على هذا السؤال انظر إلى الشكل الآتي :
كما تعلم أن الأرض تدور حول الشمس دورة واحدة في السنة , ونتيجة لهذا الدوران تمر الأرض بأربعة فصول مختلفة , ويكون موقعها حول الشمس في كل مرة مختلفا وأن الجزء المظلم من الأرض يواجه اتجاهات مختلفة , ففي الشتاء يمكن مشاهدة مجموعة من النجوم الساطعة المعروفة بالجبار أو الصياد الجبار وهذه المجموعة من النجوم تظهر وكأنها صياد عملاق في الأفق .
النجوم
وهي عبارة عن أجسام سماوية مضيئة تنتج طاقتها من داخلها وتبعث إشعاعات لها أطوال موجية مختلفة , وهذا يفسر سبب ظهور النجوم بألوان مختلفة , ولأن النجوم تبعث طاقة فإن كتلتها لابد وأن تكون في تغير مستمر .
نشوء وتطور النجوم
متى وكيف تتكون النجوم ؟
تتكون النجوم عندما تكون المجرة التي تقع فيها في طور التكوين , إذ يعتقد العلماء أن هناك مناطق في المجرة تبدأ في البرود والتكثف بسرعة كبيرة فتكون مراكزا لكتل كثيفة , فتصبح هذه الكتلة الكثيفة نجوما , إذ تتكثف الكتلة بسبب انجذاب المادة التي تتكون منها المجرة نحو مركز الكتلة , نتيجة قوى الجذب الداخلية للكتلة . وباستمرار التقلص ترتفع درجة حرارة التجمع إلى أقصى حد حتى تصل إلى درجة التأين الكامل لجميع ذرات الهيدروجين ويصبح التجمع ساخنا إلى درجة الإبيضاض وتسمى عندئذ ( بلازما ) والتي تتكون من بروتونات وإلكترونات وجسيمات أخرى تبدأ عملية الاندماج النووي وهكذا يكون مولد النجم .
ففي باطن النجوم يحدث نوعان من التفاعلات الاندماجية النووية عند أنتاج الطاقة الضوئية , ففي النجوم مثل الشمس , أو النجوم القريبة كتلتها من كتلة الشمس ,
تتحول جزء من كتلة الهيدروجين المتحولة إلى هليوم حيث تتحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هليوم واحدة تكون كتلتها أقل من كتلة ذرات الهيدروجين الداخلة في التفاعل وينتج عن ذلك طاقة ضوئية ويسمى هذا التفاعل بدورة البروتون .
أما في النجوم التي كتلتها أثقل من كتلة الشمس فإن الطاقة تنتج من تحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هليوم واحدة تكون كتلتها أقل من كتلة ذرات الهيدروجين المتفاعل وفرق الكتلة هذا يتحول إلى طاقة ضوئية وحرارية , ويسمى هذا التفاعل بدورة الكربون – النيتروجين – الأكسجين , حيث يدخل الكربون كعامل مساعد في التفاعل ويمثل الأكسجين والنيتروجين نواتج ثانوية .
الأقزام
وللعلم فإن كتلة الشمس تساوي 333000 أرض أما النجوم يمكن أن تتراوح قيمتها حوالي 100 مرة من كتلة الشمس أي حوالي 8٪ من الشمس , ومن هنا فإن النجوم التي تقل كتلتها عن 8٪ تسمى الأقزام السمر أو البنية وهو نوع نادر الوجود .
وكذلك عندما النجم تصل كتلتة على مقربة من كتلة الشمس ويكون قد استهلك احتياطات وقوده النووي , فإنة يتحول إلى قزم أبيض , وإذا تقلص النجم ولم يحصل على طاقة كافية لإحراق الكربون وتحويلة إلى أكسجين فإن لمعانة يقل ويظل يشع طاقة ضوئية إلى أن يبرد ويصبح غير مرئي , ويكون حجمة أصغر من حجم الأرض فيموت وتنتهي دورة حياته .
إلا أنة وفي بعض الأحيان لايمر النجم بهذه التطورات , ولكنة يمر بتغيرات مدمرة فهو يتمدد وينكمش مرات عديدة وبالقرب من نهاية حياتة ينفجر انفجارا عظيما , وفي هذة الحالة يسمى النجم بالنجم الساطع , ويمكن أن ينتج ضوءا ضخما كالضوء الذي تصدره المجرة كلها , والمواد التي تقذفها هذه النجوم في الفضاء تقذف بسرعات عظيمة .
ولايسعنا أمام هذة الظاهرة إلا أن نسبح الله الخالق الذي أقسم بالنجم الثاقب حيث قال : (والسماء والطارق - وما̃ أدراك ما الطارق - النجم الثاقب ).
أما إذا تقلص حجم النجم بشكل كبير فقد يصل إلى ( 5 كم 3 ) ولكن كتلته تظل ثابتة وتساوي أربع أمثال كتلة الشمس وتكون جاذبيته قوية جدا , وأي جسم يصل إلى هذا الحجم فإنه لايستطيع المغادرة إلى درجة أن الضوء نفسة لا يستطيع النفاذ منة فيعرف النجم في هذة المرحلة بالثقب الأسود , ويصبح بإمكان هذا الثقب التهام النجوم .
تطور النجوم :
عرفنا أن النجم يتكون من تكثف الغبار الغازي بواسطة قوى الجاذبية عند مركز الكتلة المتجمعة وبالتالي تزداد درجة حرارتها حتى تصل إلى درجة التأين الكامل لذرات الهيدروجين , فتبدأ التفاعلات النووية الحرارية فيها لتتوقف عملية التقلص أو التكثف ويبدأ النجم بالإشعاع .
أما مرحلة إشعاع النجم فإنها تعتمد على كتلته فهي تحدد السرعة التي يستهلك بها النجم كمية الهيدروجين المتحول إلى هليوم , حيث أن النجوم الكبيرة التي كتلتها تساوي (10- 20) مرة كتلة الشمس تستهلك الهيدروجين بكثرة وبالتالي تصرف وقودها في مدة قصيرة ( ملايين السنين )ومن أمثلة تلك النجوم ( أيتا كارينا ) ويبلغ من 100 -150 كتلة شمسية .
وأما النجوم التي كتلتها تساوي كتلة الشمس فإن طاقتها لاتنفذ بسرعة وتستمر في الإشعاع لمدة (15- 20 ) مليار سنة .
ويذكر بان الحد الاعلى للنجوم بحسب أخر ماتوصل إلية علماء الفلك لايزيد عن 150 كتلة شمسية , ويعتقد الكثير بأن النجوم التي تشكلت أولا بعد الانفجار الكبير كانت في حدود 300 كتلة شمسية ويزيدعن ذلك .
ويستمر النجم في استهلاك الهيدروجين في باطنه إلى أن ينتهي مخزون الهيدروجين , ويتحول كليا إلى هليوم , ويبدأ باطن النجم بالأنكماش بتأثير وزن الطبقات العليا للنجم فترتفع درجة حرارة النجم ويندمج الهليوم منتجا الكربون وطاقة هائلة فتتمدد الطبقات الخارجية للنجم مئات المرات فيزداد لمعانا ويعرف النجم عند هذه المرحلة بالعملاق الاحمر , بعد ذلك تبدأ تفاعلات من نوع جديد أي إن كل ثلاث ذرات هليوم مندمجة تكون ذرة كربون واحدة , وتؤكد الحسابات أن شمسنا ستصبح عملاقا أحمر بعد ( 8مليارات سنة ).
المسافات بين النجوم
إذا شاهدت السماء في ليلة صافية سترى أشكالا وصورا هندسيةمختلفة بين النجوم وسيبدو لك أن النجوم تبعد مسافات متساوية من الأرض , إلا أن ذلك ليس صحيحا فالفلكيون أثبتوا أن النجوم ليست ذات أبعاد مسافات متساوية من الأرض .
وهناك كوكبة مكونة من مجموعة من النجوم وتبدو للناظر أنها على مسافات متساوية من الأرض وفي الحقيقة ليست على أبعاد متساوية بل تبعد ملايين الكيلومترات عن بعضها . وسبحان الله العظيم القائل :
( فلا أقسم بمواقع النجوم - وإنه لقسم لوتعلمون عظيم )صدق الله العظيم
قياس المسافات بين النجوم :
لقياس المسافات بين النجوم والكواكب يلزم استخدام وحدات خاصة لهذا الغرض , وذلك نظرا لصغر وحدة الكيلومتر أمام هذة المسافات الكبيرة .
وتسمى هذه الوحدة بالوحدة الفلكية وهي تعادل المسافة بين مركز الأرض والشمس وتساوي 150 مليون كيلومتر , وبالتالي فإن الأرض تبعد عن الشمس بمقدار وحدة فلكية واحدة .
وحيث أن المسافات بين النجوم من الصعب معرفتها باستخدام الوحدة الفلكية أيضا , استخدمت وحدة أخرى تسمى بوحدة السنة الضوئية التي تقاس بها المسافات بين النجوم , وذلك نسبة إلى سرعة الضوء التي تبلغ ( 300000 ) كم /ث ,فالضوء يقطع هذة المسافة في ثانية واحدة , وبذلك فإن السنة الضوئية عبارة عن 9460800000000 كم ويمكن حسابها كالآتي :
السنة الضوئية = سرعة الضوء × الزمن
= 300000 كم / ث × 36525 × 24 × 60 × 60 ( ث)
= 9460800000000 كم .
فإذا كانت الشمس تبعد عن الأرض 150 مليون كم , فإن الضوء الذي يخرج منها يصل إلى الأرض بعد 8 دقائق , بينما أقرب النجوم إلينا وهو الظمآن يبعد عنا حوالي 4,2 سنة , وهذا يعني أن الضوء الذي يخرج إلينا من هذا النجم يصل إلينا بعد 4,2 سنة , أما النجم القطبي الذي يظهر دائما فوق القطب الشمالي للأرض وسمي بذلك نظرا لموقعة من قطب الأرض إذا كان يبعد عنا مسافة 400 سنة ضوئية فالضوء المنبعث منة إلى الأرض يكون قد غادر النجم قبل 400 سنة من رؤيتنا له , ولاندري حاليا ما مصير هذا النجم هل مايزال موجودا أم لا , فنحن نحتاج إلى 400 سنة أخرى لمعرفة ذلك , وأنى للشخص منا أن يعمر مثل ذلك حتى يعرف ؟!
إذا كيف يقيس الفلكيون المسافات بين النجوم والأرض ؟
تقاس بطريقة تسمى أختلاف المناظر , أو أختلاف مكان المشاهدة , ويعني ذلك النظر إلى الجسم من أماكن مختلفة من على الأرض , وهذه الطريقة تستخدم لتحديد المسافة لأقرب النجوم حيث يرصد النجم من مكان ما على سطح الأرض , ثم بعد 6 شهور يُرصد هذا النجم فتكون الأرض قد قطعت مسافة 300000000 كم من النقطة الأولى , ومن ثم يقوم الفلكيون بحساب التغير في المسافة وبالتالي يتوصلون إلى تعيين بُعد النجم عن الأرض .
لون النجوم
يعتمد لون النجوم إلى الأطوال الموجيه التي تبعثها أوتشعها فالنجم الأحمر يشع ضوء يحتوي على جميع الأطوال الموجية ولكن يشع ضوءا أحمر أكثر من بقية الأضواء ذات الألوان الأخرى , وبعض النجوم تبعث ضوءها وطاقتها على شكل موجات لاتراها العين البشرية كالأشعة فوق البنفسجية .
ويلا حظ أن النجم يظهر باللون الأحمر عندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي له (3250˚ م) , ويكون لون النجم أصفر تماما كالشمس إذا كانت درجة حرارة السطح (5500˚م ) .
وبشكل عام النجم الذي درجة حرارة سطحه كبيرة يكون أكثر لمعانا من النجم الذي درجة حرارة سطحه أقل . ولون النجم لايرجع فقط إلى درجة حرارة سطح النجم بل يرجع الى حجمه ايضا .فالنجم كبير الحجم يكون أكثر لمعانا من النجم الاصغر.
هل بإمكاننا حساب عدد النجوم في الكون ؟
يستطيع أي فرد على الأرض أن يرى مايقارب 6000 نجم رأي العين , و حسب تقديرات علماء ألمان أنة يوجد نحو مائة مليار مجرة , تحتوي كل منها في المتوسط على 200 مليار من النجوم , وعلى ذلك يوجد حجم خيالي نحو عشرة آلاف تريليون من النجوم , وأظن أن ذلك حساب تقديري , فالكون كبير جدا لايمكن تصوره .
تعليقات
إرسال تعليق