ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس

ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس

ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس
ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس

ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس

ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس

تبدأ النجوم حياتها كسديم وهو عبارة عن سحابة من غاز الهيدروجين بشكل رئيسي بالإضافة إلى بعض العناصر الثقيلة. ينهار السديم تحت الجاذبية لدرجة أن المركز ساخن بما يكفي لبدء اندماج الهيدروجين. هذا نجم تسلسل رئيسي. الشمس حاليا تسلسل رئيسي نجم حرق الهيدروجين. عندما يتم استخدام الهيدروجين في القلب ويكون القلب بشكل رئيسي هيليوم ، ينهار القلب. يؤدي ذلك إلى اندماج الهيدروجين في الطبقات حول القلب ويتوسع النجم إلى عملاق أحمر. يبدأ اندماج الهيليوم في القلب عندما يصبح ساخنًا بما يكفي. عندما يتم استخدام الهيليوم ، يكون القلب هو الكربون والأكسجين. النجم بحجم الشمس أصغر من أن يبدأ في انصهار الكربون. ينهار القلب إلى قزم أبيض. من الناحية النظرية بعد مليارات السنين ، سيبرد قزم أبيض ليصبح قزمًا أسود.

ما هي دورة حياة الشمس؟

كانت الشمس دائمًا مركزًا لأنظمتنا الكونية. ولكن مع ظهور علم الفلك الحديث ، أصبح البشر مدركين لحقيقة أن الشمس هي مجرد واحدة من عدد لا يحصى من النجوم في عالمنا. في الجوهر ، إنه مثال طبيعي تمامًا لنجم التسلسل الرئيسي من النوع G (G2V ، المعروف أيضًا باسم "القزم الأصفر"). ومثل جميع النجوم ، لها عمر ، يتميز بالتشكيل والتسلسل الرئيسي والموت النهائي. بدأ هذا العمر منذ ما يقرب من 4.6 مليار سنة ، وسيستمر لمدة 4.5 - 5.5 مليار سنة أخرى ، عندما يستنفد إمداداته من الهيدروجين والهليوم ، وينهار إلى قزم أبيض. لكن هذه مجرد نسخة مختصرة من عمر الشمس. كما هو الحال دائمًا ، فإن الله (أو الشيطان ، اعتمادًا على من تسأل) في التفاصيل! لتحطيمها ، تكون الشمس في منتصف الطريق تقريبًا خلال الجزء الأكثر استقرارًا من حياتها. على مدى الأربعة مليارات سنة الماضية ، التي ولدت خلالها كوكب الأرض والنظام الشمسي بأكمله ، ظلت دون تغيير نسبيًا. سيبقى هذا على حاله لمدة أربعة مليارات سنة أخرى ، وعند هذه النقطة ، سيكون قد استنفد إمداداته من وقود الهيدروجين. عندما يحدث ذلك ، ستحدث بعض الأشياء الجذرية جدًا!

ما الترتيب الزمني الصحيح لنجوم مثل الشمس بالتفصيل:

تقع الشمس ، مثل معظم النجوم في الكون ، في مرحلة التسلسل الرئيسية من حياتها ، حيث تتفاعل تفاعلات الاندماج النووي في قلبها مع الهيدروجين إلى الهليوم. في كل ثانية ، يتم تحويل 600 مليون طن من المادة إلى نيوترينوات وإشعاع شمسي ، وحوالي 4 × 10 27 واط من الطاقة. بالنسبة للشمس ، بدأت هذه العملية قبل 4.57 مليار سنة ، وهي تولد الطاقة بهذه الطريقة منذ ذلك الحين. ومع ذلك ، لا يمكن لهذه العملية أن تستمر إلى الأبد نظرًا لوجود كمية محدودة من الهيدروجين في قلب الشمس. حتى الآن ، حولت الشمس ما يقدر بنحو 100 مرة من كتلة الأرض إلى الهليوم والطاقة الشمسية. مع تحويل المزيد من الهيدروجين إلى هيليوم ، يستمر القلب في الانكماش ، مما يسمح للطبقات الخارجية للشمس بالاقتراب من المركز وتجربة قوة جاذبية أقوى.

هذا يضع المزيد من الضغط على النواة ، والتي تقاومها الزيادة الناتجة في معدل حدوث الاندماج. يعني هذا بشكل أساسي أنه مع استمرار الشمس في إنفاق الهيدروجين في قلبها ، تسرع عملية الاندماج ويزيد ناتج الشمس. في الوقت الحاضر ، يؤدي هذا إلى زيادة في السطوع بنسبة 1٪ كل 100 مليون سنة ، وزيادة بنسبة 30٪ على مدار 4.5 مليار سنة الماضية. في 1.1 مليار سنة من الآن ، ستكون الشمس أكثر إشراقًا بنسبة 10٪ مما هي عليه اليوم ، وهذه الزيادة في اللمعان ستعني أيضًا زيادة في الطاقة الحرارية ، التي سيمتصها الغلاف الجوي للأرض. سيؤدي هذا إلى تأثير دفيئة رطبة هنا على الأرض تشبه الاحترار الجامح الذي حول كوكب الزهرة إلى بيئة جحيمة نراها هناك اليوم.

خلال 3.5 مليار سنة من الآن ، ستكون الشمس أكثر إشراقًا بنسبة 40٪ مما هي عليه الآن. ستؤدي هذه الزيادة إلى غليان المحيطات ، وذوبان القمم الجليدية بشكل دائم ، وفقدان كل بخار الماء في الغلاف الجوي إلى الفضاء. في ظل هذه الظروف ، لن تكون الحياة كما نعرفها قادرة على البقاء على قيد الحياة في أي مكان على السطح. باختصار ، سيصبح كوكب الأرض كوكبًا آخر حارًا وجافًا. بمجرد وصولها إلى مرحلة Red-Giant-Branch (RGB) ، ستمتلك الشمس ما يقرب من 120 مليون سنة من الحياة النشطة المتبقية. ولكن سيحدث الكثير في هذا الوقت من الوقت. أولاً ، النواة (المليئة بالهيليوم المتحلل) ، سوف تشتعل بعنف في وميض الهيليوم - حيث سيتم تحويل ما يقرب من 6 ٪ من النواة و 40 ٪ من كتلة الشمس إلى كربون في غضون دقائق. ستتقلص الشمس بعد ذلك إلى حوالي 10 أضعاف حجمها الحالي و 50 مرة لمعانها ، مع درجة حرارة أقل بقليل من اليوم. على مدى المائة مليون سنة القادمة ، سيستمر في حرق الهليوم في قلبه حتى يتم استنفاده. عند هذه النقطة ، ستكون في مرحلة Asymptotic-Giant-Branch (AGB) ، حيث ستتوسع مرة أخرى (أسرع بكثير هذه المرة) وتصبح أكثر إضاءة.

على مدار العشرين مليون سنة القادمة ، ستصبح الشمس غير مستقرة وتبدأ في فقدان الكتلة من خلال سلسلة من النبضات الحرارية. ستحدث هذه كل 100000 سنة أو نحو ذلك ، وتصبح أكبر في كل مرة وتزيد من لمعان الشمس إلى 5000 مرة سطوعها الحالي ونصف قطرها إلى أكثر من 1 AU. عند هذه النقطة ، إما أن توسع الشمس سيشمل الأرض ، أو سيتركها غير مضيافة تمامًا للحياة. من المرجح أن تتغير الكواكب في النظام الشمسي الخارجي بشكل كبير ، حيث يتم امتصاص المزيد من الطاقة من الشمس ، مما يتسبب في تسخين الجليد المتجمد - ربما تشكيل جو كثيف ومحيطات سطحية. بعد 500000 سنة أو نحو ذلك ، سيبقى نصف كتلة الشمس الحالية فقط وسيبدأ غلافها الخارجي في تكوين سديم كوكبي.

سيكون تطور ما بعد AGB أسرع ، حيث تصبح الكتلة المقذوفة مؤينة لتكوين سديم كوكبي ويصل اللب المكشوف إلى 30000 كلفن. ستكون درجة حرارة النواة المجردة النهائية أكثر من 100000 كلفن ، وبعد ذلك ستبرد البقايا نحو الأبيض قزم . سينتشر السديم الكوكبي في حوالي 10000 سنة ، لكن القزم الأبيض سيبقى لمدة تريليونات السنين قبل أن يتلاشى إلى الأسود. عندما يفكر الناس في موت النجوم ، فإن ما يتبادر إلى الذهن عادةً هو النجوم المتفجرة الضخمة وإنشاء ثقوب سوداء. ومع ذلك ، لن يكون هذا هو الحال مع شمسنا ، نظرًا لحقيقة بسيطة أنها ليست ضخمة بما يكفي. في حين أنها قد تبدو ضخمة بالنسبة لنا ، لكن الشمس هي نجمة ذات كتلة منخفضة نسبيًا مقارنة ببعض النجوم ذات الكتلة العالية الهائلة الموجودة في الكون. على هذا النحو ، عندما تنفد شمسنا من وقود الهيدروجين ، فسوف تتوسع لتصبح عملاقًا أحمر ، وتنفخ طبقاتها الخارجية ، ثم تستقر كنجم قزم أبيض مضغوط ، ثم تبرد ببطء لتريليونات السنين. ومع ذلك ، إذا كان للشمس حوالي 10 أضعاف كتلتها الحالية ، فإن المرحلة الأخيرة من عمرها ستكون أكثر بكثير (مهم) متفجرة.

عندما نفد وقود الهيدروجين في قلب هذه الشمس فائقة الضخامة ، فإنها ستتحول إلى تحويل ذرات الهيليوم ، ثم ذرات الكربون (تمامًا مثل ذراتنا). ستستمر هذه العملية ، حيث تستهلك الشمس وقودًا أثقل وأثقل في طبقات متحدة المركز. ستستغرق كل طبقة وقتًا أقل من الماضي ، وصولًا إلى النيكل - الأمر الذي قد يستغرق يومًا واحدًا فقط للحرق.  ثم ، يبدأ الحديد في التراكم في قلب النجم. نظرًا لأن الحديد لا يطلق أي طاقة عندما يخضع للانصهار النووي ، فلن يكون للنجم ضغط خارجي في قلبه لمنعه من الانهيار إلى الداخل. عندما يتم جمع 1.38 ضعف كتلة الشمس من الحديد في القلب ، فإنه ينهار بشكل كارثي ، مما يطلق كمية هائلة من الطاقة. في غضون ثماني دقائق ، مقدار الوقت الذي يستغرقه الضوء للانتقال من الشمس إلى الأرض ، سوف تجتاح كمية غير مفهومة من الطاقة الأرض وتدمّر كل شيء في النظام الشمسي. قد تكون الطاقة المنبعثة من هذا كافية لتتفوق على المجرة لفترة وجيزة ، وسيظهر سديم جديد (مثل سديم السرطان ) من أنظمة النجوم القريبة ، ويتوسع إلى الخارج لآلاف السنين.