نجم فائق العملقة
العمالقة الضخمة (Super Giants) ويطلق عليها بعض الفلكيين اسم (العمالقة العُظمى) أو (المردة الكبرى) وهي أكبر النجوم حجما كما أنها أكبر الوحدات الكونية المفردة المعروفة لنا حتى الوقت الحاضر. تبلغ كتلة العملاق الضخم بين 20 إلى 100 كتلة شمسية، وهو نجم أحمر اللون ويُعتبر من أقل النجوم حرارة بوجه عام. تصل بعض النجوم إلى تلك المرحلة عند تقدمها في العمر فتزيد درجة حرارة باطنها وتتسع وتتمدد طبقاتها العليا فتشغل مكانا كبيرا من الفضاء. وقد يصل حجمها وانتفاخها حدا يستطيع أن يحوي في باطنه أكثر من 30 مليون نجم في حجم الشمس التي تتسع بدورها لأكثر من مليون كوكب مثل كوكب الأرض. وهي نجوم قد اتسع قطرها بحيث يزيد عن قطر الشمس 100 مرة ويكون ضياؤها شديد (قدرها المطلق بين -5 و-12)، وعامل اتساع سطحها هو العامل الرئيسي لشدة إشعاعها فدرجة حرارة سطحها لا تزيد عن 4.000 كلفن، ولكننا تستطيع رؤيتها واضحة من الأرض بالعين المجردة فهي من أكثر نجوم السماء تألقا. ويزيد ضوء الصادر من بعض العمالقة الضخمة آلاف المرات عن ضوء الشمس ويبلغ قطر البعض منها ستة آلاف مليون كيلو متر ومن أمثلة هذا النوع من النجوم منكب الجوزاء. (1*)
تطور عملاق ضخم
بعدما يستهلك نجم ضخم الكتلة (8 - 10 أكبر من كتلة الشمس) أغلبية عنصر الهيدروجين الموجود فيه يبدأ ضغط الإشعاع في قلب النجم في الانخفاض وتبدأ قوى الجاذبية في التغلب عليه ويبدأ قلب النجم في الانكماش، هذا يرفع من درجة حرارة قلب النجم إلى نحو 100 مليون درجة كلفن أو يزيد.
وعند ارتفاع درجة حرارة قلب النجم إلى تلك الدرجة يبدأ اندماج عنصر الهيليوم (يحتاج اندماج عنصر الهيليوم إلى هذه الحرارة ليبدأ التفاعل). كما يبدأ أيضا اندماج عنصر الكربون عنما تصل درجة حرارة قلب النجم إلى 500 مليون كلفن.
بعض النجوم التي تبلغ كتلتها 13 كتلة شمسية تصل إلى درجة حرارة كافية باندماج عنصر النيون وإذا كانت كتلة النجم الأصلية أكبر من 13 كتلة شمسية فيمكن ذلك النجم من الدخول في تفاعلات تخليق العناصر. وأثناء ذلك يستمر الاندماج النووي في طبقات الهيدروجين العليا من النجم وتتمدد بالتدريج في اتجاه سطح النجم. [1][2]
وبسبب الاختلال في التوازن في باطن النجم يرتفع ضغط الغاز في باطنه، مما يجعل الطبقات العليا للنجم تتمدد. فتبرد شيئا فشيئا مما يجعلها تشع بضوؤها الأحمر في طيفها. ويعمل استمرار زيادة درجة حرارة باطن النجم وزيادة تمدده واتساعه على أن يصل قطر النجم نحو 1000 قطر شمسي. وبمقارنة هذا الحجم بحجم المجموعة الشمسية فيعادل نصف قطر هذا الحجم بعد المشتري من الشمس، أي نحو 2و5 مرة أكبر بعد الأرض عن الشمس. [3]
وعندما يصل النجم في تطوره إلى منطقة العمالقة الضخمة طبقا للرسم البياني في تصنيف هرتزشبرونج-راسل يكون النجم قد فقد نحو 25 % من كتلته. [4]
وقد تكوّن الكمية المبعثرة منه في الفضاء سحابة غازية حول النجم في صورة سديم كوكبي، أما قلب النجم فيستمر في الانكماش تحت وطأة انخفاض معدل أنتاج الطاقة لقلة الوقود، وبالتالي تغلب الجاذبية على ضغط الغاز في قلب النجم حتى يتحول تدريجيا إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود. [5]
عمالقة ضخمة حمراء وزرقاء
تتميز النجوم من نوع العمالقة الضخمة والتي تصل كتلتها بين 20 إلى 80 كتلة شمسية بأنها تستهلك وقودها من عنصر الهيدروجين سريعا بسبب ارتفاع درجة حرارة قلبها التي قد تزيد عن 500 مليون درجة كلفن، فهي قد تعمر بين 30 مليون سنة وعدة ملايين فقط من السنين. ويقدر عمرها بالاعتماد على كتلتها من العلاقة (M - 2.5 × 1010 حيث M = نسبة كتلة النجم إلى كتلة الشمس).< [6]
تشاهد تلك النجوم في التكوينات الجديدة نسبيا في المجرة مثل التجمعات النجمية وفي الأذرعة الحلزونية للمجرة وكذلك في المجرات غير المنتظمة. كما يقل وجودهم في حوصلة مجرة ويندر وجودهم أيضا في المجرات الإهليجية أو في تجمعات نجمية كرية التي تعتبر من النجوم القديمة.
وتشاهد نجوم العمالقة الضخمة في جميع فئات الأطياف من عملاق عظيم أزرق ذو تصنيف نجم-أو أو نجوم متضخمة منتفخة حمراء من فئة الطيف M.
وعلى سبيل المثال :
- رجل الجبار وهو أكثر النجوم في كوكبة الجبار تألقا هو عملاق ضخم أزرق-أبيض .
- منكب الجوزاء وقلب العقرب (نجم) فهما عملاقان ضخمان أحمري اللون .
وطبقا لنظرية تطور النجوم أن العمالقة الضخمة التي تدمج الهيدروجين وتكون كتلتها بين 10 إلى 60 كتلة شمسية تكون في بداية عمرها نجما من نوع نجم-أو وتصبح عملاقا عظيما أزرقا، ومع تقدمها في العمر تتطور حتى تصير عملاقا عظيما أحمرا من فئة الطيف M.
وإذا كانت كتلة النجم الاصلية بين 30 إلى 60 كتلة شمسية فيمكن أن تتأرجح خلال عمرها بين الانتفاخ وتبرد في هيئة عملاق عظيم أحمر ثم تعود درجة حرارتها إلى الارتفاع فتصبح عملاقًا ضخمًا أزرقًا أكثر سخونة ولكن أصغر حجما بسبب تقلصها. أما تلك النجوم التي تبدأ عمرها بكتلة أكبر من 60 كتلة شمسية فهي تبقى كعملاق ضخم أزرق.
ولا يزال البحث قائما في خصائص العمالقة الضخمة ويُصعّبها ظاهرة طرد النجم لجزء من كتلته كرياح نجمية وتنخفض كتلته بالتالي، فتنتشر الرياح النجمية كسحابة غبار في الفضاء. ويقوم البحث العلمي الآن ليس فقط بعمل نماذج لتغير النجم ودراسة تطوره وإنما أيضا بطريقة عمل نماذج لتجمعات نجمية ومقارنة توزيع تصنيفاتها بتوزيع تصنيفات العمالقة الضخمة في مجرات مثل مجرة ماجلان الكبرى وسحابة ماجلان الصغرى.
ويُعتقد أن أول النجوم التي نشأت في الكون كانت أكبر كتلة وأشد ضياء من النجوم السائدة الآن في الكون المعاصر. وتصنف تلك النجوم الكبيرة الكتلة بأنها من النوع III في تصنيف النجوم. ويفسر وجودهم وجود عناصر كيميائية غير عنصري الهيدروجين والهيليوم في النجوم الزائفة.
وتعتبر سوابق المستعرات العظمى، من نوع II والتي كانت كل منها في الأصل عملاقًا ضخمًا أحمرًا. إلا أن النجم السابق للمستعر الأعظم 1987 أ الذي حدث عام 1978 في مجرة ماجلان الكبرى كان عملاقًا ضخمًا أزرقًا. ويعتقد أنه كان في السابق عملاقًا ضخمًا أحمرًا قبل أن يفقد طبقاته الخارجية عن طريق رياح نجمية شديدة.
عمالقة عظام
من العمالقة الضخمة المعروفة منكب الجوزاء في كوكبة الجبار وقلب العقرب. وأكبر تلك النجوم في واي الكلب الأكبر في كوكبة الكلب الأكبر (كوكبة) والذي يبلغ قطره 1800 إلى 2100 قطر شمسي. [7]
| الاسم | الكتلة بالنسبة لكتلة الشمس | نصف القطر بالنسبة لنصف قطر الشمس | الضياء |
|---|---|---|---|
| قلب العقرب (نجم) | 15–18 M☉ | 820 R☉ | 90.000 L☉ |
| منكب الجوزاء | 20 M☉ | 1000–950 R☉ | 135.000 L☉ |
| الراقص (الملتهب) (μ Cep) | 25 M☉ | 1420 R☉ | 350.000 L☉ |
| 119 الثور | 15–18 M☉ | 600 R☉ | 50.000 L☉ |
| في في الملتهب | 25–40 M☉ | 1900–1600 R☉ | 275.000–575.000 L☉ |
| في واي الكلب الأكبر | 30–40 M☉ | 2100–1800 R☉ | 400.000–500.000 L☉ |
انظر أيضا
- عملاق فائق
- في 838 وحيد القرن
- تصنيف نجمي
- منكب الجوزاء
- في واي الكلب الأكبر
- كوكبة الجبار
- رجل الجبار
- نجم-أو
- نجم ولف-رايت
- إس جي آر 1806-20
- تجمع بسميس 24-1
مصادر
- الكون والثقوب السوداء لرؤوف. وصفي
- ^ [A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos Seite Seite 299 (7.A)]
- ^ [Joachim Hermann: dtv-Atlas zur Astronomie Seite 189]
- ^ [Hans-Ulrich Keller: Astrowissen S. 173]
- ^ [A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos Seite Seite 295-299 (7.A)]
- ^ [A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos Seite Seite 297-302 (7.A)]
- ^ Richmond، Michael. "Stellar evolution on the main sequence". مؤرشف من الأصل في 2018-10-06. اطلع عليه بتاريخ 2006-08-24.
- ^ VY Canis Majoris auf universetoday.com نسخة محفوظة 10 يوليو 2018 على موقع واي باك مشين.
