بحث علمي شامل عن النجوم والمجموعة الشمسية

بحث علمي شامل عن النجوم والمجموعة الشمسية

المجموع الشمسية

يتكون المجموع الشمسية من الشمس وكل مايدور حولها من أجسام، بما في ذلك الكواكب،الأقمار،النيازك والمذنبات. الأرض الكوكب الذي نعيش فيه هو ثالث الكواكب بعداً عن الشمس. تعتبر المجموعة الشمسيةأحد أنظمة الكواكب وهي أنظمة تحتوي على نجوم تدور حولها كواكب وأجسام أخرى.ويقال ان هده الكواكب ناتجة عن انفجار كبير يسمى بينغ بونغ

أجرام النظام الشمسي

هناك العديد من الأجسام التي توجد في النظام الشمسي وتصنف الى عدة تصنيفات مختلفة، بعض تلك التصنيفات أقل وضوحاً من غيرها، الأجسام حسب تصنيف الموسوعة:

نجمة واحدة: وهي الشمس. الشمس هي واحدة من أكثر من 200 مليار نجمة في مجرتنا درب التبانة، وتحتل الشمس مركز نظامنا الشمسي، وتكون 99.86% من كتلته.
الكواكب السّيّارة: وهي ثمانية، هي على التوالي حسب بعدها عن الشمس: عطارد - الزهرة - الأرض - المريخ - المشتري - زحل - أورانس - نبتون -
السّيّارات القميئة كـبلوتو و سدنة.
الأقمار أو السّواتل : الأقمار أو التوابع الطبيعية هي أجسام أصغر من الكواكب وتدور حولها.
الأقمار الصناعية: وهي أجسام صغيرة صنعها وأطلقها الأنسان وتدور حول الكواكب وخصوصاً الأرض.
مخلفات فضائية صناعية، وهي بقايا أو حطام أقمار صناعية ومركبات ومحطات فصائية من صنع البشر ،وهذة موجودة عادة حول الأرض.
غبار و جسيمات صغيرة أخرى تدور في مدار الكواكب.
الكويكبات: وهي الأجسام التي تكونت منها الكواكب، وهي عبارة عن أجسام أصغر من حجم الكوكب تكونت في بداية النظام الشمسي وهي غير موجودة الآن. يستخدم المصطلح أحياناً للأشارة للنيازك والمذنبات أو الجسيمات التي قطرها أقل من 10كم
النيازك: ملايين من الأجسام الصخرية مختلفة الأشكال والأحجام تدور في مدار حول الشمس بين مداري المريخ والمشتري،وتتواجد على طول مدارها وبذلك تشكل ما يشبه الحزام ولهذا سمي هذا المدار بحزام الكويكبات.
المذنبات: وهي أجسام تدور حول الشمس في مدارات إهليلجيّة الشكل يصل بعضها إلى ما بعد حدود نظامنا الشمسي وعند اقتراب أحدها من الشمس يتسامى الجليد الذي يكسوه متحوّلا مباشرة إلى بخار مخلفا سحابة على شكل ذنب.
يعتبر المشتري أكبر الأجرام كتلة بعد الشمس في النّظام الشمسي ويشكل 0.1% من كتلته.

مدار النظام الشمسي في المجرة

النظام الشمسي هو جزء من مجرتنا مجرة درب التبانة، وهي مجرة حلزونية تحتوي على 200 بليون نجم. <<<< أضيف إلي معلوماتك !

الكواكب الداخلية والكواكب الخارجية

تنقسم كواكب مجموعتنا الشمسية إلى قسمين يفصل بينهما حزام الكويكبات:

الكواكب الداخلية: وهي أربعة: عطارد، الزهرة، الأرض، والمريخ.
تتسم هذه الكواكب بقربها من الشمس وتركيبتها الصخرية وبصغر حجمها النسبي حيث أن قطر الأرض وهر أكبر كواكب هذا القسم يبلغ 12756 كلم فقط، كما يتميز هذا القسم بكونه يضم الكوكب الوحيد المعروف حتى الآن الذي به حياة وهو كوكبنا الأرض. بالإضافة إلى قلة أقماره (3 أقمار) واحد للأرض وللمريخ اثنان وليس لعطارد والزهرة أقمار.

- الكواكب الخارجية: وهي الخمسة كواكب الباقية وهي: المشتري، زحل، أورانوس، نبتون.

تتميز هذه الكواكب الأربعة بكونها (غازية) البنية وضخمة الحجم: فنبتون وهو أصغر هذه الكواكب الأربعة يفوق قطره قطر الأرض بحوالي أربع مرات أي أن قطره يفوق قطر كل كواكب القسم الداخلي مجتمعة بمرة ونصف. كما تتميز بكثرة الأقمار: 63 قمرا للمشتري و 50 لزحل و 30 ولأورانس و 17لنبتون. وتمتلك هذه الكواكب الأربعة كلها حلقات تدور حولها مع أن الشائع هو أن لزحل فقط حلقات وذلك راجع إلى صغر حجم حلقات الكواكب الأخرى.

ولكل من الكواكب التسعة اقمار إلا عطارد والزهرة. في النظام الشمسي أيضا ما يسما حزام كويبر (ومنها كواوار) وسحابة اورت خارج بلوتو وهي كويكبات جليدية ومنها سيدنا.

المنظومة الشمسية

كان يطلق الإغريق علي الشمس helios .والرومان كانوا يطلقون عليها sol . وكان بداية تكوين المنظومة الشمسية solar system منذ 4.6 بليون سنة كسحابة غازية دوارة . ومع الوقت بردت السحابة وتجمعت معا لتكون أجساما كبيرة مكونة الكواكب الأولية وما تبقي من مواد تكونت المذنبات والأجسام الفضائية التي تتجول في صمت بين المجموعة الشمسية. وبالصدفة بعد 100 مليون سنة سخنت كرة الغاز وسط السحابة بشدة وانفجرت إنفجارا نوويا شديدا لتتولدالشمس كنجم أشبه بأي نجم له سيرة حياة نهايتها الموت. وتعتبر الشمس نجم من بلايين بلايين النجوم في الكون . وكل مايحتويه جسمك من كيماويات إبتداء من الكالسيوم في عظامك حتي الزنك في شعرك قد تكونت في قلوب النجوم المستعرة طوال 12 بليون سنة . والضوء يقطع بلايين السنين ليصلنا من النجوم للأرض. و ليعطينا مؤشرا عن حجم النجم ووزنه ومكوناته الكيماوية وعمره من خلال هذا الضوء النجمي الوافد.

و لأقدمون لاحظوا حركات الكواكب التي كانت تري من فوق كوكب الأرض بالليل . وهذه الكواكب بخلاف الشمس وغيرها من النجوم لاينبعث منها الضوء مباشرة لأنها تسطع حيث تعكس كالمرايا ضوء الشمس . و تعتبر الشمس نجما في مركز المجموعة الشمسية يدور حولها كل الكواكب. وسطح هذه الكرة النارية المتوهجة علي الدوام درجة حرارتها 5500درجة مئوية وقلبها يصل درجة حرارته 15,6مليون درجة مئوية .والشمس حجمها كبير أكبر من حجم الأرض لدرجة يمكنها أن تستوعب أكثر من مليون أرض بداخلها. وهي تدور حول نفسها دورانا مغزليا حول محور مركزي كما يحدث في الكواكب من حولها . لكن هذا الدوران ليس بالسهولة أو الإنسيابية التي تدور بها الأرض حول نفسها. وتقع أنشطة البقع الشمسية فوق الشمس عندما تتقاطع غازاتها معا أثناء دورانها معها. والشمس دورانها ليس دورانا إنسيابيا كدوران الأرض .

لأن الشمس ليست كتلة صلبة . لهذا غازات القطبين الشمسين تدور بسرعات متفاوتة بالنسبة للغازات حول خط الإستواء. مما يجعل الحقول المغناطيسية بهما تنحرف, وهذا يسبب إنحرافات مغناطيسية تظهر كبقع شمسية داكنة فوق سطح الشمس . وهذا التعقيد في الحقل المغناطيسي شديد بدرجة تجعله ينكمش ويجعل القطبين الشمالي والجنوبي يتبادلان مكانيهما . وتتكرر هذه العملية بصفة مستمرة . ويطلق عليها دورة الشمس Solar cycle. والدورة الكاملة تستغرق 22سنة. والسفر للشمس مستحيل مهما كانت شدة تحمل المركبات للحرارة العالية . وعدم إستطاعة الوصول إليها ليس بسبب شدة الحرارة فقط ولكن الرياح الشمسية حولها شديدة جدا لدرجة تغير من مسار أي مركبة تقترب من الشمس لشدة هذه الرياح .والشمس لشدة جاذبيتها جعلت الكواكب في مكانها تدور حول مركز الشمس

المجموعة الشمسية

تتكون المجموعة الشمسية من الشمس النجم الوحيد في مجموعتنا الشمسية ويدور حولها 9 كواكب حيث يدور حولها أكثر من 100 قمر و عدد لاحصر له من الأجسام الصغيرة كالكويبات والمذنبات . وتوجد جميعها في الوسط بين الكواكب الذي نطلق عليه تجاوزا الفضاء مكونة المنظومة الشمسية .

يمكن تقسيم المجموعة الشمسية الى قسمين :

1- قسم داخلي يحتوي علي الشمس وكواكب عطارد والزهرة والأرض وقمرها والمريخ . 2- قسم خارجي يحتوي علي الكواكب الخارجية المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو. وبصفة عامة محيطات دوران هذه الكواكب حول الشمس بيضاوية تقريبا ماعدا زحل وبلوتو فمحيطاهما تقريبا دائريا . لكن كل المحيطات التي تدور فيها الكواكب حول الشمس كلها في مستوي واحد. ويطلق عليها دائرة البروج ecliptic .ماعدا كوكب بلوتو فهو ينحرف قليلا عن هذا المستوي . وكل هذه الكواكب تدور في إتجاه واحد بإتجاه عكس عقارب الساعة .

وهناك الكويكبات (تصغير كلمة كوكب) asteroids وهي عبارة عن أجسام صخرية صغيرة داخل النظام الشمسي وتدور حول الشمس ولاسيما مابين كوكبي المريخ والمشتري وفي أماكن أخري وحول الشمس ذاتها . والمذنّبات وهي عبارة عن أجسام جليدية تأتي من خارج المجموعة الشمسية أو تخرج منها . ومداراتها طوبلة جدا ومنتشرة بطريقة غير منتظمة و مبعثرة.وبعض الكويكبات لايمكن تفرقتها عن المذنبات مثل خيرون Chiron .

وهناك الأقمارالتابعة للكواكب التي تدور حول كوكبها الخاص بها كما يفعل قمر الأرض. ومحيط دورانها في مستوي دوران الكواكب وأحجامها مختلفة .وهناك أقمار عديدة أكبر من كوكب بلوتو. و قمران أكبر من كوكب عطارد . وهناك أقمار تصطاد المذنبات التي تحدث بها فوهات وندوب وحفر . ولأن الأرض تابعها قمر واحد وكوكب بلوتو يتبعه كوكب شارون الوحيد . لهذا يطاق علي كوكبي الأرض وبلوتو كواكب مزدوجة

تاريخ رصد المجموعة الشمسية

كان الفلكيون القدماء مشغولين بمحيط الفضاء منذ آلاف السنين. فلاحظوا نقطا مضيئة تتجول بين النجوم في السماء فأطلقوا عليها الكواكب السيارة . وأطلقوا عليها أسماء رومانية هي :

Jupiter(المشتري) ومعناه ملك الآلهة .
Mars( المريخ) ومعناه إله الحرب .
Mercury(عطارد) ومعناه بالرومانية رسول الآلهة .
Venus(الزهرة ) ومعناها بالرومانية إله الحب والجمال .
Saturn (زحل) ومعناه أبو جوبتر وإله الزراعة .
وقد لاحظ الفلكيون القدماء الكويكبات و الشهب التي لها ذيل متوهج وهي تتهاوي . وأطلق عليها العرب النجمة أم ذيل .

وكان القدماء يعتقدون أن الأرض مركز الكون. وكل النجوم بما فيها الشمس تدور حولها . لكن كوبرنيق في القرن 16 أثبت بما لايدع مجالا للشك أن الأرض والكواكب في مجموعتنا الشمسية تدور في محيطاتها حول الشمس . ولم يصدقه علماء الفلك حتي جاء نيوتن ووضع قوانين الحركة .وقد تبدو الأرض لنا أنها مكان جميل وكبير . بينما كوكب المشتري أثقل منها 317 مرة و كوكب زحل يكبرها وزنا 95مرة . ورغم كبر هذه الكواكب نجد الشمس تضم وحدها 99,98%من كتلة المجموعة الشمسية لشدة جاذبيتها . والشمس تكبر عن الأرض حوالي 109 مرة في الحجم . وبعد إختراع التلسكوب (المقراب) أكتشفت ثلاثة كواكب في المجموعة الشمسية . هي كوكب أورانوس (عام 1781) وكوكب نبتون (عام 1864) وكوكب بلوتو (عام 1930) . كما إكتشفت آلاف من الأجسام الصغيرة الحجم كالمذنبات والكويكبات

الكواكب القريبة من الشمس

ويطلق علي الأربعة كواكب القريبة من الشمس ( عطارد والزهرة والأرض والمريخ ) كواكب أرضية . لأن لها صخور علي سطحها وهذه الكواكب الأربعة الصخرية والتي يطلق عليها الكواكب الأربعة الأرضية صغيرة نسبيا وهي مكونة من نفس المواد الموجودة فوق الأرض. والأربعة كواكب فيما وراء مدار المريخ وهي المشتري وزحل وأورانوس ونبتون يطلق عليها الكواكب العملاقة الغازية لأنها كواكب غازية ولا يوجد فوقها أرض لنقف فوقها. وتصنف الكواكب أيضا حسب خواصها الطبيعية . فالكواكب الأربعة الأرضية عطارد والزهرة والأرض والمريخ يطلق عليها الكواكب الشبيهة بالأرض أو الكواكب الداخلية لأن مداراتها داخل مدار الأرض حول الشمس .وهي ثقيلة وصغيرة الحجم وصخرية القشرة وجامدة وفي قلبها مصهورات معدنية ماعدا عطارد فجوه غازي يتسرب منه العناصر الخفيفة لقلة قوة جاذبيته . عكس الكواكب العملاقة الغازية التي تقع وراء مدار الأرض والتي يطلق عليها الكواكب البرجيسيّة Jovian planets .كلها أحجامهاوكتلاتها كبيرة لكن كثافتها قليلة ويعتبر المشتري أثقل الكواكب مجتمعة .: فكتلته أثقل من الأرض 318مرة وحجمه أكبر من حجمها 1300مرة مما جعل كثافته أقل وتعادل ربع كثافة الأرض . وزحل كتلته تعادل 95مرة وزن الأرض وكثافته أقل من كثافة الماء التي تعادل 1 جم/ سم3. فالكواكب المشترية الغازية العملاقة جوها كثيف ويتكون من الهيدروجين ومركباته والهيليوم. وتتكون هذه الكواكب من غازات وسوائل وليس فيها ماء . ولها حلقات حولها وأقمار عديدة . وهذه الحلقات مكونة من غازات الهدروجين والهيليوم وجليد ماء وأمونيا وميثان وأول أكسيد الكربون . وكوكب بلوتونجده يوجد علي حافة المنظومة الشمسية. و يعتبره الكثيرون مذنبا كبيرا وليس كوكبا . لأن مكوناته أشبه بمكونات المذنب الذي يتكون عادة من جليد وصخور لكن مداره يختلف تماما عن مدارات المذنبات وبقية الكواكب . وأبعد الكوا كب التسعة كوكب بلوتو وهو أصغرهم لكنه مغط بالجليد الصلب بنسبة أكبر من الكواكب الأرضية الأربعة.

كما أن هذه الكواكب الأرضية يطلق عليها الكواكب السفلي أو الكواكب الداخلية لأن مداراتها تقع بين الأرض والشمس والكواكب العملاقة الغازية يطلق عليها الكواكب العليا لأن مداراتها خلف مدار الأرض .والكواكب الأرضبة الأربعة عطارد والزهرة والأرض والمريخ تشبه الأرض في أحجامها ومكوناتها الكيماوية وكثافتها . لكن فترة دورانها حول نفسها متراوحة. فبينما نجد المريخ والأرض يدوركل منهما حول نفسه دورة كاملة كل 24ساعة نجد الزهرة تدور حول نفسها في 249 يوم.

الكواكب البعيدة العملاقة

والكواكب العملاقة الغازية كالمشتري وزحل وأورانوس ونبتون نجدها أكبر حجما من الكواكب الأرضية وغلافها الجوي سميك وغازي. وكثافتها أقل ومدة دورانها حول نفسها تتراوح مابين 10ساعات للمشتري و15ساعة لنبتون . وهذا الدوران السريع يتسبب في تفلطح القطبين بنسبة 2% -10%مما يجعل الكوكب بيضاويا .

و تقريبا كل كوكب وبعض الأقمار لها جو محيط بها. فكوكب الأرض جوها المحيط بها يتكون أساسا من الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون. وكوكب الزهرة جوه به نسبة عاليةوكثيفة من غاز ثاني أكسيد الكربون وآثار من الغاز السام ثاني أكسيد الكبريت مما يصعب الحياة به . بينما جو كوكب المريخ به غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة قليلة .لكن كواكب زحل وأورانس ونبتون بها نسبة عالية من غازي الهيدروجين والهليوم . وعندما يقترب كوكب بلوتو من الشمس يترقرق جوه وعندما يبتعد عنها في مداره يتجمد وينكمش ويسلك كالمذنب . ولو زرت كوكبا من الكواكب التسعة سيختلف عمرك ووزنك فوقه . لأن لكل كوكب جاذبيته الخاصة وسنينه وأيامه التي تختلف مدتها من كوكب لآخر . كما أنه يختلف في ضغطه الجوي وطول مداره حول الشمس وجاذبيته وحرارته ومكونات جوه وكثافته .

أقمار المجموعة الشمسية

ويوجد أكثر من 300 قمر تدور حول كواكبهاالمختلفة في مجموعتنا الشمسية وهي تتراوح في حجمها بين أجسام أكبر من قمرنا إلي أجسام صغيرة . وكثير من هذه الأقمار قد إكتشفتها المركبات الكوكبية الفضائية وصورتها. وبعضها لها جو محيط كقمر تيتان حول زحل. وأخري جوها عبارة عن مجالات مغناطيسية كقمر جينميد حول كوكب المشتري. ويعتبر من أكثر الأقمار نشاطا بركانيا في المجموعة الشمسية. و سطح القمر أوربا حول كوكب المشتري متجمد بينما قمره جينميد يشهد كما يبدو في الصور حركة في الصفائح الجليدية بسطحه . وبعض الأقمار الكوكبية عبارة عن مذنبات أسرتها جاذبية الكوكب نفسه واعتبرت أقمارا تابعة لكواكبها كقمري فوبوس وديموس حول المريخ و أقمار حول كوكب المشتري وقمر فوب حول كوكب زحل وأقمار كوكب أورانوس الجديدة وقمر كوكب نبتون نيريد . .

فمنذ عام 1610 وحتي عام 1977 كان يظن أن كوكب زحل هو الكوكب الوحبد الذي له حلقات حوله . لكن حاليا نعرف أن الكواكب المشتري وأورانوس ونبتون لها نظام حلقي رغم أن كوكب زحل أكبر هذه الكواكب الحلقية . ومكونات هذه الحلقات تختلف أجسامها في الحجم من الغبار والصخور والقطع الثلجية . ومعظم الكواكب لها مجالات مغناطيسية تمتد في الفضاء حول كل كوكب وهذه المجالات تدور مع دوران الكوكب نفسه لتكنس معها الجسيمات المشحونة حوله . والشمس لها أيضا مجالها المغناطيسي حولها والذي يجذب كل المجموعة الشمسية بداخله .

لماذا تدور الكواكب والنجوم ؟

حقيقة الكواكب والنجوم تتكون من تجمعات مكثفة ومنكمشة من سجب هائلة من الغازات والغبار بين النجوم . وهذه المواد في هذه السحب في حركة دائمة حتي السحب نفسها في حركة لتدور فيتجمع جاذبية المجرة . ونتيجة لهذه الحركة تبدو السحابة عندما نراها من نقطة قرب مركزها وهي تسير ببطء. وهذا الدوران يمكن وصفه بأنه عزم زاوي angular momentum وهو مقياس ثابت لحركة هذه الأجسام الفضائية ولا يتغير . وهذا الثبات في العزم الزاوي يشرح لنا كبف أن الراقصين علي الجليد يدورون بحركةسربعة مغزلية فوقه عندما يضم الراقص ذراعيه ليكونا علي مقربة من محور حركة دوران الجسم وكلما إقترب الذراعان زادت السرعة مع الإحتفاظ بشدة العزم الزاوي . وعندما يبسط الراقص ذراعيه تقل السرعة كنتيجة نهائية للحركة المغزلية . وهذا نجده واضحا في لعبة (دوخيني يالمونة ) التي يلعبها الأطفال . وهذا الدوران المغزلي لسحابة داخل مجموعة نجمية يجعلها تتقلص علي ذاتها وتحمل معها جزءا من العزم الزاوي الأصلي . وهذه السحب الدوارة تنبسط مكونة أقراصا تتجمع أجسامها وتتكثف لتكون النجوم والكواكب الدوارة . , لاشك أن لكل كوكب سنته ويومه . واليوم يحدد مدته الفترة التي يدور فيها الكوكب حول نفسه . فالأرض تدور حول نفسها مرة كل 24ساعة حتي هذا اليوم . فويمها يعادل 24 ساعة . والسنة لكل كوكب تعادل عدد الأيام التي يدور فيها الكوكب دورة كاملة في مداره حول الشمس . لهذا الأرض سنتها تعادل 365يوما وربع يوم .

النجــــــــوم

من منا لم يرفع عينيه يوما إلى السماء ليلا فأعجب بمصابحيها و تاه في عد نجومها؟ من منا لم يحلم و هو صغير بالارتقاء إلى السماء ليقطف نجمة من نجومها؟
يضم الكون الملايير من النجوم. وهي عبارة عن أجرام عملاقة ملتهبة من الغاز المنصهر الغني بالطاقة, تؤمن لها جاذبيتها الجبارة الاندماج التام لغازاتها. طوال فترة حياتها, يشهد مركز النجمة تفاعلا كيميائيا عظيما هو تفاعل الاندماج النووي, حيث يتم لحم نواتي ذرة هيدروجين لتشكل نواة ذرة هليوم. فالطاقة النجمية العظيمة إن هي إلا نتاج الاندماج النووي الذي يترجم في شكل حرارة وإشعاع كبيرين. وتتجمع النجوم بالملايير في المجرات التي يصل عددها هي الأخرى في هذا الكون إلى الملايير.إن المسافة البعيدة جدا للنجوم تدفع المشاهد إلى تصورها ضئيلة الحجم. وتبين الصورة جانبه منظرا رائعا لطريق اللبانة أو درب التبانة كما بدت في ليلة صافية.
الشمس أقرب النجوم إلينا, و الطاقة التي يتم إنتاجها في المركز تحرر في السطح في شكل حرارة و ضوء. وهي مكونة من عدة طبقات شأنها في ذلك شأن سائر النجوم.

تكوين النجوم

تمتد حياة النجوم لملايير من السنين, وهي كلها مكونة انطلاقا من سحب عظيمة من الغاز و الغبار تدعى السدم. إلا أن فترة تعميرها مرتبطة أساسا بحجمها و باحتياطيها من الهيدروجين. فالنجوم التي بحجم الشمس مثلا, تعمر لما يفوق 10 مليارات من السنين, أما الأكبر حجما و كتلة فإنها على الرغم من غناها الطاقي و الحراري لا تتعدى 10 ملايين سنة في العادة. سنحاول خرق مفهوم الزمان, و نتعرف على قصة النجوم المثيرة

و مراحل حياتها:
تقوم سحابة عظيمة من الغاز و الغبار بالدوران حول نفسها و بتأثير جاذبيتها فإنها تجمع المادة في مركزها , هذه الأخيرة التي تنقسم إلى المئات من النجوم الوليدة.
كل من هذه النجوم الحديثة تبدأ بدورها في الرفع من حرارتها حتى تنطلق عملية الاندماج النووي التي تترجم في انبعاث للطاقة في شكل أشعة فوق بنفسجيةونظرا لعنف التفاعلات النووية فإن بقايا الغبار و الغازات تطرد بعيدا فلا تتبقى سوى نجمة ساطعة شابة.وتستمر النجمة في السطوع بنفس القدر لمدة 10 مليارات سنة , وقد دخلت الشمس هذه المرحلة منذ 5 مليارات عام , و هذا يعني أنها في أوج عطائها.

إلا أن دوام الحال من المحال , فلا تلبث النجمة أن تستنفذ مخزونها من الهيدروجين , مما يؤدي إلى تسخين مركزها , تضاعف حجمها , و تبريد سطحها, فيتحول لونها إلى الأحمر, فتسمى إذ ذاك بالمارد الأحمر.عندما تنعدم الإحتراقات, تدخل النجمة مرحلة الاحتضار, و تبدأ في التقلص لتصبح قزما أبيض يبرد ببطء ليتحول في النهاية إلى قزم أسود.

لا تتحول كل النجوم إلى أقزام بيض , فبعضها كبير جدا و يتقلص بسرعة كبيرة لدرجة الانفجار. هذه الانفجارات تدعى السوبر نوفا . و يمكن لقلب السوبر نوفا أن يأخذ شكل نجم نيوتروني جد ضئيل و كثيف, (الكثافة هنا تأخذ معنى آخر, إذ يمكن أن تتصور ملعقة من مادة هذا النجم تزن... 10 أطنان! )أو يتحول إلى ثقب أسود.

نقره لتكبير أو تصغير الصورة ونقرتين لعرض الصورة في صفحة مستقلة بحجمها الطبيعي

النجوم والفلك

لكى نعرف النجوم وماهيتها وبعدها وكيفية تحركاتها عبر الكون المترامى الاطراف لابد من الإلمام بعلم الفلك ودراسة القبة الفلكية وحركتها الظاهرية فى السماء.كما لابد من سرد بعض النظريات الكونيةالتى تحكى احتمالات تكون النجوم وانفجارها وتوالدها وأنواع السدم والمجرات وسرعاتها المنطلقة منذ تكونها وحتى الان .كما نود ان نعطى عن النظرية النسبية فى مجال الكون الممتد أو الكون المنكمش حسب المعالات الرياضية التى توصل إليها انشتاين وعلماء اخرون فى مجال الطاقة والكتلة للأجسام المتحركة بسرعات تقارب سرعة الضوء.كما نود ان نشرح وبقليل من الإسهاب فوائد دراسة النجوم فى علم الجغرافيا والطبيعة والمقاييس السائدة فى العالم .ومن بعد معرفة مجموعات نجمية تفيد الشباب والفتية فى توسيع مداركهم الفلكية والتوصل بواسطتها الى معرفة الأتجاهات الأصلية والفرعية والفرع فرعية وعلاقة البوصله وخطو الطول والعرض ومعرفة الزمن والمكان على سطح الأرض.

حتى نربط هذه العلاقات بعضها ببعض .ونعرف تكامل العلوم وتسلسل حلقاتها .ولنستغل ظاهرة فى السماء لنستفيد بها فى الارض وظاهرة فى الأرض نستغلها ونستعملها لنستفيد بها فى السماء.وحتى نعرف ان درس النجوم يمكن أن يفيدنا فى درس تتبع الأثر أو درس التقديرات.
غير أنى سوف اقتصر فى هذا الموضوع التمهيدى على أسماء المجموعات وأشكالها فى النصف الشمالى للقبة الفلكية .وأترك الباقى لمقالات أخرى فى إضافات قادمة إن شاء الله .
وأبدأ بمجرد درب التبانة:

1-مجرة درب التبانة:-
هى المجرة التى نتبعها وهى تمتد طولاً مائة مليون سنه ضوئية وعرضها خمسون مليون سنة ضوئية وتضم أكثر من مائة مليون نجم أو شمس وشمسنا تعتبر إحدى شموسها القزمة والصغيرة جداً ومجموعتها تلف حول المجرة وتقفل دائرتها حولها بعد مئتين وخمسون
مليون سنه وتعرف مجرتنا فى الوسط الشعبى(بخناب التين)،وترى فى الليالى المظلمة كأنها سحاب سمحاقى ممتدة بين الجنوب والشمال
مع ميلان الى ناحية الشرق كلما تحركت القبة السماوية فى حركتها
الظاهرية الى الغرب.

2- مجموعة الدب الأكبر :-
ولها أسماء عدة منها المغرفة - والعربة - والمحراث ،وهى تتكون من سبعة نجوم ظاهرة للعين المجردة على هذا الوصف:
أجزاء الدب الأكبر عبارة عن الذيل وهى ثلاث نجوم تعرف ببنات نعش ووسطاهن تعرف بالمئزر أو العناق وهى عبارة عن شمسين تدوران حول
بعضهما البعض ،وعند تجاورهما تصبحان لامعتين وعند كسوف إحداهما تريان خافتتين، والأخرى تعرف باليوت والأخيرة تعرف بالقائد أما نجوم المربع فتعرف التى بجوار بنات نعش بالسهى والتى تليها تعرف بالفخذ والتى تليها تعرف بالمرافق وهى تبعد عنا 78سنة ضوئية والاخيرة تعرف بالدب وهى تبعد عنا 107سنة ضوئية.
والدب والمرافق تعرفان بالمؤشرين أو الدليلين أو العقربين وهما تؤشران
الى النجمة القطبية بفاصل خمس مسافات بينهما بأتجاه الدب.كما ان نجوم الذيل الثلاث تعطى شكلاً مقوساً لو تتبعناه بنفس الإنحناء لوصلنا
الى نجوم النصف الشمالى للقبة السماوية وهو نجم السماك الرامح وهو يبعد عنا 36سنة ضوئية وهو أكبر من الشمس بمائة ضعف وهو فى مجموعة العواء أو الراعى.

3-الدب الأصغر :-
وبواسطة النجمة القطبية أو الدبة نصل إلى ذيل الدب الأصغر الذى يشبه الدب الأكبر غير أنه مقلوب ومصغر.

4-التنين :-
وتقع بين الدب الأكبر والدب الأصغر مجموعة التنين الطويلة .

5- ذات الكرسى :-
وفى حالة تعذر وجود الدب الأكبر فيمكنا أن نصل الى الدب الأصغر عن طريق مجموعة ذات الكرسى وهى على شكل (W أو M) اللاتينى والطريقة هى أن نصنع من النجوم الثلاث العليا المضيئة مع نجة خافته فنصل الى النجمة القطبية .
والنجمة القطبية هذه لاتتأثر بالحركة الظاهرية للارض لوقوعها فوق القطب الشمالى للكرة الارضية وبالتالى فهى لاتشرق ولاتغرب أي أنها ثابته فى مكانها دائماً وهى تشير الى ناحية الشمال ولا تختلف عن الشمال الحقيقى سوى بدرجتين تقريباً الأمر الذى يجعلها تتبوأ المكانة المرموقة بين النجوم كافة لأهميتها الجغرافية فى الملاحة البحرية والجوية.

6-الأكليل الشمالى :-
عودة الى السماك الرامح حيث بجواره توجد مجموعة من النجوم تسمى بالاكليل الشمالي على شكل حدوة فرس وبفتحة تتجه ناحية الشمال الشرقى وهى تحوى العديد من النجوم المختلفة الاقدار والابعاد.

بهذا نكون قد اوجزنا وصف عدد من المجموعات الكوكبية أو النجمية المعروفة منذ أقدم العصور وهى :الدب الأكبر - الدب الأصغر - السماك الرامح فى مجموعة العواء او الراعى - الاكليل الشمالى - ذات الكرسى - التنين - ومجرة درب التبانة ودرب اللبانة - وهذه المجموعات تعرف بالنجوم دائمة الظهور فى النصف الشمالى للكرة الارضية.....

منقووووول

( نشأة الكون من العدم من منظورين الديني و العلمي )

اولا : خلق الكون من منظور ديني

بسم الله الرحمن الرحيم
(أَفَلَمْ يَنظُرُوا إِلَى السَّمَاء فَوْقَهُمْ كَيْفَ بَنَيْنَاهَا وزَيَّنَّاهَا وما لها مِنْ فُرُوجٍ)

بدأ علماء الفلك حديثاً باستخدام كلمة جديدة وهي: (بناء). فعندما بدأ العلماء باكتشاف الكون أطلقوا عليه كلمة (فضاء) أي space ، وذلك لظنّهم بأن الكون مليء "بالفراغ". ولكن بعدما تطورت معرفتهم بالكون واستطاعوا رؤية بنيته بدقة مذهلة، ورأوا نسيجاً كونياً cosmic web محكماً ومترابطاً، بدءوا بإطلاق مصطلح جديد هو (بناء) أي building .ويطلقون مصطلحات جديدة مثل الجسور الكونية، والجدران الكونية، وأن هنالك مادة غير مرئية سمّوها بالمادة المظلمة أي dark matter ، وهذه المادة تملأ الكون وتسيطر على توزع المجرات فيه، وتشكل جسوراً تربط هذه المجرات بعضها ببعض. "يقول العلماء: إن المادة في الكون تشكل نسيجاً كونياً، تتشكل فيه المجرات على طول الخيوط للمادة العادية والمادة المظلمة مثل اللآلئ على العقد" . أن القرآن يتحدث بدقة تامة وتطابق مذهل عن هذه الحقائق في آية واحدة فقط! والأعجب من ذلك أن هذه الآية تخاطب الملحدين الذين كذبوا بالقرآن، يخاطبهم بل ويدعوهم للنظر والتأمل والبحث عن كيفية هذا البناء وهذه الزينة الكونية، وتأمل ما بين هذه الزينة كإشارة إلى المادة المظلمة، تماماً مثلما يرون! يقول الله تعالى: (أَفَلَمْ يَنظُرُوا إِلَى السَّمَاء فَوْقَهُمْ كَيْفَ بَنَيْنَاهَا وَزَيَّنَّاهَا وَمَا لَهَا مِن فُرُوجٍ) [ق: 6 ]. والفروج في اللغة هي الشقوق كما في معجم لسان العرب. حتى الفراغ بين المجرات والذي ظنّه العلماء أنه خالٍ تماماً، اتضح حديثاً أنه ممتلئ تماماً بالمادة المظلمة، وهذا يثبت أن السماء خالية من أية فروج أو شقوق أو فراغ.
وفي كتاب الله تعالى نجد أن كلمة (بناء) ارتبطت دائماً بكلمة (السماء). وكذلك ارتبطت بزينة الكون وتوسعه، يقول تعالى: (وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ) [الذاريات: 47]. نجد العلماء يتحدثون فيه عن توسع الكون!! وهذا ما فعله القرآن تماماً في هذه الآية العظيمة عندما تحدث عن بنية الكون (بَنَيْنَاهَا) وعن توسع الكون (لَمُوسِعُونَ).
(أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوآ أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالأَرْضَ كَانَتَا رَتْقًا فَفَتَقْنَاهُمَا وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَآءِ كُلَّ شَىْءٍ حَىٍّ أَفَلا يُؤْمِنُونَ)
الرتق ضد الفتق، فَارْتَتَقَ أي الْتَأَمَ، والرتق بمعنى الضم والالتحام. و في تفسير قوله تعالى: (كانتا) لأنهما صنفان، ولأنه يعبر عن السماوات بلفظ الواحد بسماء، ولأن السماوات كانت سماء واحدة.
والحقيقة هي، أن خلق السماوات أي الفضاء يجب أن يسبق خلق الطاقة والمادة أو يصاحبه، ومن المستحيل أن يكون العكس. ويقصد بالسماوات المكان أو الفضاء space، الذي يحتوي على كل الأجرام السماوية. أما الأرض، فهي رمز للمادة التي تكونت منها المجرات والسدم وكل الأجرام السماوية الأخرى بما فيها الأرض. هذه المادة إما أن تكون مرئية (والتي تعرف علميٌّا بـ baryonic matter وتشكل 4% من مجموع ما في الكون من مادة وطاقة) أو غير مرئية (والتي تعرف علميٌّا بالمادة الداكنة dark matter وتشكل 23% من مجموع الكون، والطاقة الداكنة dark energy وتشكل 73% من مجموع الكون). وصف الله ـ سبحانه ـ السماوات بالرتق فهذا يعني أن السماوات ـ أي الفضاء ـ أيضًا مادة. والحقيقة هي، أن العلم الحديث توصل إلى أن الفضاء مادة ويحتوي الأجرام السماوية ويجبرها كيف تسبح، وهو ما عبر عنه الفيزيائي البروفيسور جان أركيبالد ويلار بقوله: Spacetime grips mass, telling it how)

(to move, and mass grips spacetime, telling it how to curve.

حيث لم يكن هناك زمان ولا سماوات؛ أي فضاء يحتوي مادة الرتق، فإن مادة الرتق صغيرة جدٌّا لا يمكن تخيل حجمها (أي هي المنتهى للمكان وللزمان)، هو ما يعرف في علم الفلك بالتفردية singularity
وما دام الكون في توسع دائم، إذن لو شغَّلنا الفيلم عكسيًّا - أي إلى الوراء - فمن الضروري أن الكون كله كان متركزًا في السابق في نقطة واحدة أطلق عليها العلماء اسم "الذرة البدائية" أو "الحساء الكوني". وقال علماء آخرون إن حجم هذه النقطة كان يساوي الصفر وكتلته لا نهائية. وهذا تعبير آخر من أن الكون ظهر من العدم؛ لأن هذا هو معنى نقطة حجمها يساوي صفر.

ثانيا : نشأة الكون من منظور علمي

(الكون ليس شيئاً مخلوقاً، فإذا كان كذلك فهذا يقتضي أنه خلق في لحظة ما من قبل إله، وبالتالي ظهر إلى الوجود من لا شيء، ولقبول الخلق يجب على الإنسان أن يقبل في المقام الأول أنه كانت توجد لحظة لم يكن فيها الكون موجوداً، ثم انبثق شيء من العدم، وهذا أمر لا يمكن للعلم أن يقبل به)
هذا ما قاله ( جورج بوليتزر ) في كتاب (المبادئ الأساسية في الفلسفة )

. فقد اكتشف علماء وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) أن القوة الداكنة (Dark energy) التي تشكل 70% من الكون وتدفعه إلى التوسع السريع أكثر فأكثر، كانت موجودة في الأيام الأولى التي تلت الخلق.
4 في المائة فقط من إجمالي كثافة الطاقة في الكون مرئية (يمكن للإنسان تلمسها عبر دراسة تأثيرات الجاذبية). وفي المقابل، بقية الكون يعتقد بأنه يتكون من 22 في المائة من مادة داكنة، و74 في المائة من طاقة داكنة.
المادة الداكنة، أو الخفية، هي تلك التي لا تصدر أو تعكس الأشعة الإلكترومغناطيسية (مثل الضوء وأشعة أكس وغيرها)، وهذا ما يجعلها غير مرئية. كل ما يمكن تلمسه من وجودها هي تأثيرات الجذب التي تمارسها على المادة المرئية
تركيب المادة الداكنة غير معروف. لكن مؤخراً، ادعى علماء فضاء من جامعة كارديف أنهم اكتشفوا مجَرة تتكون برمتها تقريباً من المادة الداكنة. نجوم المجرة غير ظاهرة للعيان، لكنها تشكل جذباً قوياً لنجوم المجرات المرئية القريبة منها.

النموذج الكوانتي للكون :

هو محاولة أخرى لتنظيف الانفجار الكبير من متطلبات التخلقية وتخليصها من حقيقة الخلق، وقد بنى الداعمون لهذا النموذج محاولتهم تلك على المشاهدات الكوانتية للفيزياء ما دون الذرية، ففي الفيزياء الكوانتية تمت مشاهدة جسيمات ما دون ذرية وهي تظهر وتختفي تلقائياً في الخلاء، وتعليل تلك المشاهدة هو أن المادة تنشأ عند سوية كوانتية مميزة تخص المادة وتلائمها، وقد حاول بعض الفيزيائيين تفسير أصل المادة من العدم خلال خلق الكون بطريقة مماثلة وعلى أنها حالة مميزة وتخص المادة، وتمثيلها على أنها جزء من قوانين الطبيعة ،ووفق هذا النموذج يفسر كوننا على أنه جسيم ما دون ذري لكنه أكبر حجماً على كل حال هذا القياس المنطقي بالتحديد هو خارج موضوع السؤال، وفي أية حالة لم ينجح هذا النموذج في تفسير كيف أتى الكون إلى الوجود، والكاتب ( وليام كرايج ) مؤلف كتاب " الانفجار الكبير، الإيمان والإلحاد " (The big bang:Theism and Atheism) يفسر ذلك بقوله :

" الخلاء الكوانتي الميكانيكي والذي يقصد به الخلاء الذي يتم فيه توليد الجسيمات المادية هو معنى بعيد عن الفكرة العادية للخلاء ( والذي يعني هنا اللاشيء ) . والأغلب أن الخلاء الكوانتي هو بحر لتشكل وانحلال مستمر للجسيمات والتي تستعير بدورها طاقة منه لتنجز وجودها الكوني المختصر، وطبعاً هذا ليس ( لا شيء ) وبالتالي فالجسيمات المادية لا تأتي إلى الوجود من لا شيء .
إذن في الفيزياء الكوانتية لا توجد المادة إذا لم تكن موجودة قبلاً، وما يحدث هو أن طاقة مختفية تصبح فجأة مادة وكما اختفت تلك الطاقة فجأة تعود طاقة ثانية وهكذا، وباختصار لا يوجد شرط " للوجود من العدم " كما هو مطلوب وفق هذا النموذج.

لقد نشأ الكون ووحدات بنائه، أي الذرات، كنتيجة مباشرة للانفجار العظيم بعد انعدام وجودها قبل ذلك، وذلك بفضل التوازنات التي خلقها الله وقد أجرى العلماء الكثير من البحوث لفهم التسلسل الزمني للأحداث التي وقعت أثناء هذه العملية وترتيب قواعد الفيزياء المؤثرة في كل مرحلة وتتمثل الحقائق التي يعترف بها جميع علماء الوقت الحاضر الذين بحثوا في هذا الموضوع فيما يلي: اللحظة ''صفر'': هذه ''اللحظة'' التي لم يكن فيها وجود للمادة والزمن، والتي حدث فيها الانفجار، يقبلها العلماء في الفيزياء على اعتبار أنن (الزمن) = صفر ويعني ذلك أنه لم يكن هناك وجود لأي شيء عند الزمن ن = صفر ولكي نتمكن من وصف المرحلة السابقة لنشوء هذه ''اللحظة'' التي بدأ فيها الخلق، ينبغي أن نعرف قواعد الفيزياء التي كانت موجودة آنذاك، لأن قوانين الفيزياء الحالية لا تفسر اللحظات الأولى من الانفجار وتبدأ الأحداث التي قد تستطيع الفيزياء توضيحها بعد مرور 10 -43 من الثانية، التي تعتبر أصغر وحدة زمنية وتمثل هذه الوحدة إطاراً زمنياً لا يستطيع العقل البشري إدراكه· ولكن ماذا حدث في هذه الفترة الزمنية القصيرة التي لا نستطيع حتى إدراكها؟ لم يتمكن الفيزيائيون حتى الآن من وضع نظرية تفسر بتفصيل كامل جميع الأحداث التي وقعت في تلك اللحظة، ذلك أن العلماء لا يمتلكون البيانات اللازمة لإجراء الحسابات إذ يصل نطاق قواعد الرياضيات والفيزياء إلى طريق مسدود عند هذا الحد لأن ما حدث قبل اللحظات الأولى لهذا الانفجار وما حدث في تلك اللحظات، يعتمد في كل تفاصيله على توازنات دقيقة جداً، وله واقع يتخطى حدود العقل البشري والفيزياء لقد أدى هذا الخلق، الذي بدأ قبل ظهور الزمن، لحظة بلحظة إلى تكوين العالم المادي وقوانين الفيزياء ... وبصدد خلق الكون من العدم يقول عالم الفيزياء بول ديفز ( من الصعب جدًّا إنكار أن قوة عاقلة ومدركة قامت بإنشاء هذا الكون المستندة إلى حسابات حساسة جدًّا... إن التغييرات الرقمية الحساسة جدًّا والموجودة في أسس الموازنات في الكون دليل قوي جدًّا على وجود تصميم على نطاق الكون)
يقول عالم الفلك الأمريكي (جورج كرنشتاين) في كتابه (الكون التكافلي Symbiotic Universe) :
(كلما دقَّقنا الأدلة واجهتنا على الدوام الحقيقة نفسها، وهي أن هناك قوة عاقلة فوق الطبيعة تدخلت في نشوء الكون).
يقول أندري ليندي .. أستاذ علم الكون

في حلتها القياسية، تفترض نظرية الانفجار الكبير أن كل أجزاء الكون بدأت بالتمدد آنياً، ولكن كيف استطاعت كل الأجزاء المختلفة للكون أن تتواقت في بداية تمددها ؟ من الذي أعطى ذلك الأمر

$الثقوب السوداء$

المقدمه :

الثقوب السوداء هي أكثر الاسماء غرابةً في عالم الفيزياء وأكثر الظواهر إخافةً وهي نقاط رعب في السماء وكان سبب ظهور هذه الظاهره هو إكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدوده وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء الى سرعة أكبر كانت الأجابه لأنه قد تكون للجاذبيه تأثير على الضوء ومن هذا الأكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783 مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون لنجم الكثيف المتراص جاذبيه شديدة جداً ،إلى أن الضوء لا يمكنه الإفلات منها . فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، واقترح أيضاً وجود نجوم عديدة من هذه النجوم ،مع أننا لا يمكننا أن نرى الضوء لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع تلمس جاذبيتها. وهذه النجوم ما نسميه "بالثقوب السوداء " . فهي فجوات في الفضاء، وأهملت هذه الأفكار لان نظريه الموجات للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت لأنها تتوافق مع فيزياء "نيوتن " ولم تأت نظريه متماسكة عن كيفية تأثر الضوء بالجاذبية إلا يوم عرض" آينشتاين " النسبية العامة 1915 م . ولم يفهم ما تحتويه النسبية من مضامين إلا بعد فترة طويلة بالنسبة لنجوم الكبيرة .

الموضوع :

لقد اصبح السقوط في ثقب اسود أحد أشكال الرعب المتداولة في روايات الخيال العلمي , إلا إن هذه الثقوب أصبحت حقائق علميه وفي الحقيقة إن اكثر ما يهتم به كتاب الخيال العلمي هو ماذا يحدث للمرء إذا سقط في ثقب اسود .واحد التصورات الشائعة حول الموضوع هو انه إذا كان الثقب الأسود دوّرا فإنك تستطيع الدخول عبر ثقب صغير في الزمكان لتخرج منه إلى منطقة أخرى من الكون . تفتح هذه الأفكار إمكانيات هائلة للسفر عبر الفضاء ولكن للأسف لا يستطيع أحد أن يقفز إلى الثقب الأسود لأنه سوف يتمزق إلى أشلاء أو إلى جزيئات وسوف ينسحق من الوجود نهائيا ولكن الجسيمات التي يتكون منها جسدك سوف تظهر في كون أخر وهذا ليس أكيدا أيضا .

التناظرات الفيزيائيه تقودنا الى إكتشاف جديد!!

من المعروف إن قوانين الفيزياء مبنية على التناظرات وعلى هذا الأساس بما انه توجد أجسام تسمى ثقوب سوداء يمكن للأشياء السقوط فيها بلا عوده فإنه يجب أن تكون هناك أجسام تخرج منها الأشياء تسمى الثقوب البيضاء هنا يمكن للمرء افتراض إمكانية القفز في ثقب اسود في مكان ما ليخرج من ثقب أبيض في مكان آخر.فهذا النوع من السفر الفضائي ممكنا, فهناك حلول لنظرية النسبية العامة يمكن فيها السقوط في ثقب أسود ومن ثم الخروج من ثقب أبيض أيضا لكن الأعمال التالية بينت أن هذه الحلول جميعها غير مستقرة :فالاضطراب الضئيل قد يدمر أخدود الدودة أو المعبر الذي يصل بين الثقب الأسود والثقب الأبيض(او بين كوننا وكون موازي له) إن كل هذا الكلام الذي ذكر يستند إلي حسابات باستخدام النظرية النسبية العامة لآنيشتاين 0ولايمكن اعتبار هذه القياسات صحيحة تمام لأنها لا تاخذ مبدأ الارتياب بالحسبان . يفقد الثقب السود كتلته بإصدار الجسيمات والإشعاع حتى تصبح كتلته صفر ويختفي كليا لو افترضنا انه كانت مركبة فضاء قفزت إلى هذا الثقب ماذا يحدث يقول ستيف هوكنق بناءً على عمل أخير له إن المركبة سوف تذهب إلى كون طفل صغير خاص بها كون صغير مكتف ذاتيا يتفرع عن منطقتنا من الكون ( سوف احاول شرح فكرة الكون الطفل على قدر الفهم وذلك بأن تتخيل كميه من الزيت في حوض ماء وهي متجمعه حرك هذه الكميه بقلم سوف تنفصل كره صغيره من الزيت عن الكره الكبيره هذه الكره الصغيره هي الكون الطفل والكره الكبيره هي عباره عن كوننا ولاحظ ان الكره الصغيره قد ترجع وتتصل مع الكره الكبيره ) وقد يعود هذا الكون الطفل إلى الانضمام ثانيه إلى منطقتنا من الزمكان فأن فعل سيبدو لنا كثقب اسود آخر قد تشكل ثم تبخر والجسيمات التي سقطت في ثقب أسود تبدو كجسيمات مشعة من ثقب آخر. يبدو هذا وكأنه المطلوب للسماح بالسفر الفضائي عبر الثقوب السوداء لكن هناك عيوب في هذا المخطط لهذا السفر الكوني أولها انك لن تستطيع تحديد مكان توجهك أي لا تعلم إلى أين سوف تذهب وأيضا الأكوان الطفلة التي تأخذ الجسيمات التي وقعت في الثقب الأسود تحصل فيما يدعى بالزمن التخيلي يصل رجل الفضاء الذي سقط في الثقب الأسود إلى نهاية بغيضة مؤلمة فهو يتمزق بسبب الفرق بين القوى المطبقة على رأسه وقدميه حتى الجسيمات التي يتكون منها جسمه سوف تنسحق تواريخها في الزمن الحقيقي وستنتهي في متفرد ولكن تواريخها في الزمن التخيلي سوف تستمر حيث تعبر إلى كون طفل ثم تعود للظهور كجسيمات تشعها ثقب اسود أتخر ,إن على من يسقط في ثقب اسود أن يتخذ الشعار : فكر تخيليا. وما نعنيه هو إن الذهاب عبر ثقب اسود ليس مرشحا ليكون طريقة مرضية وموثوق بها للسفر الكوني .

أهم الكشوفات الكونية الحديثة ما يسمى بالثقوب السوداء والتي هي عبارة عن نجوم ثقيلة جداً. فالنجوم هي كائنات تمر بمرحلة الولادة ثم تكبر وتتطور ثم تأتي مرحلة الانهيار والموت، والثقب الأسود يمثل المرحلة الأخيرة. فعندما يكبر حجم النجم لدرجة هائلة تزداد الجاذبية لحدود عظيمة جداً، فيجذب إليه كل شيء حتى الضوء لا يستطيع الإفلات من حقل جاذبيته الفائقة.
لذلك نحن لا نتمكن من رؤية هذه الأجسام أبداً، لأنها شديدة الاختفاء. وهذا سبب تسميتها بالثقوب السوداء. وقد أخبرنا العلماء بأن هذه المخلوقات تسير وتجري في الكون بسرعات عالية، وتجذب إليها كل جسم يقترب منها. والآن لو طلبنا من علماء الفلك أن يعرِّفوا لنا هذه المخلوقات العجيبة تعريفاً علمياً مطابقاً لأحدث ما وصلوا إليه، فإنهم سيقولون:
1ـ الثقوب السوداء هي نجوم ثقيلة وشديدة الاختفاء فلا تمكن رؤيتها أبداً.
2ـ هذه المخلوقات تسير بسرعات كبيرة جداً تبلغ آلاف الكيلومترات في الثانية الواحدة.
3ـ الثقوب السوداء تجذب وتبتلع وتكنس كل ما تجده في طريقها كنساً.
والآن نأتي إلى القرآن الكريم: هل من إشارة واضحة لهذه المخلوقات العظيمة؟ إن الله تعالى يُقسم بهذه المخلوقاتعلى أن القرآن حقّ لا ريب فيه فيقول: (فلا أُقسم بالخُنّس * الجوارِ الكُنّس) [التكوير:15-16]، وتأمل عزيزي القارئ كلمات هذا البيان الإلهي وتدرِّجها ومدى مطابقتها لمعطيات العلم الحديث!
فـ (الخُنّس): هي الأشياء التي لا تُرى أبداً. وهذه الكلمة من فعل (خَنَسَ) أي اختفى ولذلك سُمِّي الشيطان بـ (الخنَّاس) أي الذي لا يُرى. و(الجوارِ): أي التي تجري وتسير، وهذه من كلمة (يجري) بحركة محددة. و(الكُنّس): من فعل (كَنَسَ) أي جَذَبَ إليه أي شيء قريب منه وضمَّه إليه بشدة، وهذا ما يحدث فعلاً في الثقب الأسود، وهذا ما تحدث عنه القرآن.
القرآن يتفوَّق على علماء الفلك
إن العلم يسميهذه المخلوقات بالثقوب السوداء، وهذه التسمية غير دقيقة. فكلمة (ثقب) تعني الفراغ، وعلى العكس تماماً هذه النجوم ذات أوزان ثقيلة جداً. أما كلمة (أسود) فهي أيضاً غير صحيحة علميّاً، فهذه النجوم لا لونلها لأنها لا تُصدر أي أشعة مرئية.
لذلك فإن كلمة (الخُنَّسْ) هي الكلمة المعبِّرة تعبيراً دقيقاً عن حقيقة هذه المخلوقات. وكلمة (الكُنَّس) التي عبَّر بها القرآن قبل أربعة عشر قرناً عن حقيقة هذه النجوم، نجدها في آخر المقالات العلمية عن هذه المخلوقات! حتى إن العلماء يقولون عنها: (إنها تكنُسُ صفحة السماء)!

الخاتمه :

لقد أثبتت هذه التجربة وجود هذه الأجسام في الفضاء وأثبتت حركتها، كما أثبتت ومن نظرية الاحتمالات أن عدد هذه الثقوب السوداء يقدر بالملايين بل بآلاف الملايين! وسبحان الخالق العظيم! أليس هذا تطابقاً تاماً مع العلم الحديث؟ في ثلاث كلمات نجد حقيقة علمية استغرق اكتشافها سنوات طويلة، وجاء القرآن الكريم قبل أربعة عشر قرناً ليتحدَّث عنها بمنتهى الدقة والوضوح، أليست هذه معجزة قرآنية تشهد على صدق كتاب الله تعالى في العصر الحديث؟يقول تعالى: (سَنُرِيهِمْ آَيَاتِنَا فِي الْآَفَاقِ وَفِي أَنْفُسِهِمْ حَتَّى يَتَبَيَّنَ لَهُمْ أَنَّهُ الْحَقُّ أَوَلَمْ يَكْفِ بِرَبِّكَ أَنَّهُ عَلَى كُلِّ شَيْءٍ شَهِيدٌ) [فصلت: 53

المراجع

- معجم لسان العرب
- القرآن الكريم
http://spaceflightnow.com/news/nXXX8/18swift
http://cosmology.berkeley.edu/Education/BHfaq.html
http://www.space.com/news/hawking_bet_040716.html

الثقوب السوداء

الثقب الأسود هي منطقة في الفضاء تحوي كتلة كبيرة في حجم صغير يسمى بالحجم الحرج لهذه الكتلة، والذي عند الوصول إليه تبدأ المادة بالانضغاط تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، ويحدث فيها انهيار من نوع خاص بفعل الجاذبية ينتج عن القوة العكسية للانفجار، حيث أن هذه القوة تضغط النجم وتجعله صغيرًا جدًا وذا جاذبية قوية خارقة. وتزداد كثافة الجسم (نتيجة تداخل جسيمات ذراته وانعدام الفراغ البيني بين الجزيئات)، تصبح قوّة جاذبيته قوّية إلى درجة تجذب أي جسم يمر بالقرب منه، مهما بلغت سرعته. وبالتالي يزداد كمّ المادة الموجودة في الثقب الأسود، وبحسب النظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن الجاذبية تقوّس الفضاء الذي يسير الضوء فيه بشكل مستقيم بالنسبة للفراغ، وهذا يعني أن الضوء ينحرف تحت تأثير الجاذبية.

يمتص الثقب الأسود الضوء المار بجانبه بفعل الجاذبية، وهو يبدو لمن يراقبه من الخارج كأنه منطقة من العدم، إذ لا يمكن لأي إشارة أو موجة أو جسيم الإفلات من منطقة تأثيره فيبدو بذلك أسود.[1] أمكن التعرف على الثقوب السوداء عن طريق مراقبة بعض الأشعاعات السينية التي تنطلق من المواد عند تحطم جزيئاتها نتيجة اقترابها من مجال جاذبية الثقب الأسود وسقوطها في هاويته.

لتتحول الكرة الأرضية إلى ثقب أسود، يستدعي ذلك تحولها إلى كرة نصف قطرها 0.9 سم وكتلتها نفس كتلة الأرض الحالية، بمعنى انضغاط مادتها لجعلها بلا فراغات بينية في ذراتها وبين جسيمات نوى ذراتها، مما يجعلها صغيرة ككرة الطاولة في الحجم ووزنها الهائل يبقى على ما هو عليه، حيث أن الفراغات الهائلة بين الجسيمات الذرية نسبة لحجمها الصغير يحكمها قوانين فيزيائية لا يمكن تجاوزها أو تحطيمها في الظروف العادية

تاريخ مفهوم الثقوب السوداء

كان طرح فرضية إمكانية وجود مثل هذه الظاهرة هو اكتشاف رومر أن للضوء سرعة محدودة، وهذا الاكتشاف طرح تساؤلاً وهو لماذا لا تزيد سرعة الضوء إلى سرعة أكبر؟. فُسر ذلك على أنه قد تكون للجاذبية تأثير على الضوء، ومن هذا الاكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783م، مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون للنجم الكثيف المتراص جاذبية شديدة جدًا، إلا أن الضوء لا يمكنهُ الإفلات منها، فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية.[2] هناك فرضية تقول أيضًا أنه هناك نجوم عديدة من هذه النجوم، مع أننا لا يمكننا أن نرى ضوئها، لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع أن نتحسس جاذبيتها. هذه النجوم هي ما نسميها بـ "الثقوب السوداء"، أي الفجوات في الفضاء. أهملت هذه الأفكار، لأن النظرية الموجية للضوء كانت سائدة في ذلك الوقت. وفي 1796 م، أعاد العالم الفرنسي بيير سيمون لابلاس هذه الفكرة إلى الواجهة في كتابه (بالفرنسية: Exposition du Système du Monde‏) (مقدمة عن النظام الكوني)،[3][4] لكن معاصريه شككوا في صحة الفكرة لهشاشتها النظرية.[5] إلى أن جاءت نظرية النسبية العامة لالبرت اينشتاين، التي برهنت على إمكانية وجود الثقوب السوداء.[6] فبدأ علماء الفلك في البحث عن آثارها، حيث تم اكتشاف أول ثقب أسود سنة 1971 م.

وتحولت الآراء حول الثقب الأسود إلى حقائق مشاهدة عبر المرقاب الفلكي الراديوي الذي يتيح للراصدين مشاهدة الكون بشكل أوضح، وجعل نظرية النسبية حقيقة علمية مقبولة عند معظم دارسي علوم الفيزياء. [7][8]

حياة النجم

يتكون النجم من سحابة من غاز الهيدروجين (والقليل من الهيليوم) تبدأ بالتجمع والتكدس على بعضها ثم بالدوران حول نفسها، ومع هذا التكثف يَزداد الضغط على نواتها بشكل كبير، فيَسخن الغاز في النواة حتى يصبح حاراً جداً إلى درجة أن تندمج ذرات الهيدروجين لتكونّ الهليوم،[9] وبهذه العملية يَستطيع النجم توليد ضغط باتجاه الخارج في نواته يَمنعها من الانهيار على نفسها.[10] لكن عندما يَنفذ وقود النجم من الهيدروجين يُصبح مهدداً بالانهيار على نفسه نتيجة لضغط كتلته، فيَبدأ بحرق الهيليوم ثم الكربون وصولاً إلى الحديد، فحينها لا يَعود النجم قادراً على دمجه إلى عناصر أثقل لأن الطاقة التي يُولدها الاندماج النووي لا تعود كافية لمنعه من الانهيار، فيَنهار على نفسه في انفجار المستعر الأعظم مطلقاً طاقة هائلة.[11]

لكن ما يُحدد مصير النجم بعد انفجاره هو ما يُسمى "حد تشاندراسيخار"، هذا الحد هو مقدار الكتلة (1.4 كتلة شمسية) الذي إن لم يَتجاوزه النجم فسيَتحول إلى قزم أبيض، وإن تجاوزه فيَتحول إما إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود (ما يُحدد أيهما هو حد أوبنهايمر-فولكوف).[12] إذا ما كانت كتلة النجم عالية، فسيَعني هذا أنه سيَكون أكثر كثافة، ولذلك فإن النجوم الكثيفة تصبح نجوماً نيوترونية أو ثقوباً سوداء. النجوم النيوترونية هي أجسام عالية الكثافة جداً، ولذا فعندما تتكون تندمج الإلكترونات والبروتونات لتصبح نيوترونات تستطيع تحمل الضغط الهائل في النواة (فقطر هذه النجوم لا يَتجاوز الـ20 كم)، أما عندما تكون الكثافة أعلى من ذلك، فإن حتى النيوترونات لا تعود قادرة على تحمل الضغط الهائل، فيَنهار النجم متحولاً إلى ثقب أسود هائل الكثافة.[13][14

الثقوب السوداء والنظرية النسبية
تشوهات المتسببة نتيجة الجاذبية الهائلة للثقب الأسود أمام سحابة ماجلان الكبرى (تفسير تصوري)

أفق الحدث هو (حدود منطقة من الزمان والمكان التي لا يمكن للضوء الإفلات منها) وبما أنه لا شي يمكنه السير بأسرع من الضوء، فإن أي شي يقع في هذه المنطقة سوف يبلغ بسرعة منطقة ذات كثافة عالية ونهاية الزمان.

وتتنبأ النسبية العامة بأن الأجسام الثقيلة المتحركة سوف تتسبب ببث موجات جاذبية وهي تموجات في أنحناء الفضاء (هذه التموجات على حسب فهمي هي ليست مثل موجات الراديو بل هي موجات في الزمكان تخيل أنك تمشي في بركة ماء سوف تتكون موجات من الماء بسبب حركة في البركة وهذه الموجات الناشئة هي مكانية ذات ثلاث أبعاد وموجة مثلها معها زمانية لتكون موجات من بعد رابع هي التي يقصد بها أنحناءات الفضاء) تنتقل بسرعة الضوء وتشبه موجات الضوء التي هي تموجات الحقل الكهرمغناطيسي إلا أنها يصعب اكتشافها وهي كالضوء تأخذ الطاقة من الأجسام التي تبثها وبالتالي يتوقع أن ينهار نظام من الأجسام الضخمة ويعود في النهاية إلى وضع مستقر لان الطاقة في أي حركة سوف تحمل بعيدا.

على سبيل المثال دوران الأرض حول الشمس يولد موجات جاذبية ويكون تأثير مسارات الطاقة في تغير مدار الأرض حول الشمس الذي يؤدي في آخر المطاف إلى أن الأرض تقترب من الشمس حتى تستقر داخلها ومعدل ضياع الطاقة ضئيل جدا.

وشوهد هذا التأثير في نظام النجم النابض وهو نوع خاص من النجوم النيوترونية تبث نبضات منتظمة من موجات الراديو، ويضم هذا النظام نجمين نيترونيين يدوران حول بعضهما البعض.

شكل النجوم التي تكون منها الثقب الاسود

وفي عام 1967م، حدثت ثورة في دراسة الثقوب السوداء على يد العالم "إزرائيل " - وهو عالم كندي ولد في برلين – بين أن الثقوب السوداء ليست دوارة، فوفقا للنظرية النسبية العامة إن كانت دوارة فلابد أن تكون كروية تماماً. ولا يتوقف حجمها إلا على كتلتها، وأي ثقبين سوداوين، بكتلة متساوية هما متساويان بالحجم. وقد أمكن وضعهما عن طريق حل خاص لمعادلات أينشتاين قبل النسبية العامة بقليل. وكان من المعتقد أن الثقب الأسود لا يتكون إلا عند انسحاق جسم كروي تماما. وأن النجوم ليست كروية تماما، ولا يمكن بالتالي أن يسحق إلا بشكل تفرد ثقاليا عاريا، لكن هناك تفسيرات مختلفة لنتيجة " إزرائيل " تبناها روجر بنروز و"جون ويلر " فقد أبديا أن الحركات السريعة في انسحاق النجم يعني أن موجات الجاذبية المنبعثة منه تجعله أكثر كروية إلى أن يستقر في وضع ثابت ويصبح كروياً بشكل دقيق. ووفق هذه النظرية فأن أي نجم دوار يصبح كرويا مهما كان شكله وبنيته الداخلية معقدتين، وسوف ينتهي بعد انسحاقه بالجاذبية إلى ثقب أسود كروي تماما يتوقف حجمه على كتلته فقط. [15] [16] واكتشف أول نباض عام 1967 مؤيدا للنظرية النسبية. [17][18] وتبين ان تلك النباضات ما هي إلا نجوم نيوترونية. حتى ذلك الحين كانت النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ترى على أنها أجسام نظرية ولا وجود لها في الطبيعة.

وخلال تلك الفترة كثرت حسابات النظرية النسبية التي تؤدي إلى امكانية نشأة ثقب أسود. [19] من خلال عمل فرنر إسرائيل وبراندون كارتر [20] ,[21][22][23] نشأت " نظرية لا شعر" والتي تشير إلى أن حل الثقب الأسود الثابت يمكن وصفه بثلاثة إحداثيات طبقا لمقياسية كتلة، والعزم الزاوي والشحنة الكهربائية.[24]

وكانت ظواهر الثقب الأسود المحسوبة بواسطة النظرية النسبية لا تزال تعتبر نظرية بحتة وناشئة عن شروط تناظر مفترضة في حل المعادلات. كان من العلماء الذين اعتنقوا تلك الفكرة فلاديمير بلينسكي وأيزاك خالاتنيكوف وافيجني ليفشيتز الذي حاول اثبات ظهور تلك الحلول في الحال العام أيضا. ولكن في الستينيات من القرن الماضي قام روجر بنروز [25] وستيفن هوكينج باستخدام طريقة شاملة لإثبات أن حالة التفرد الثقالي تظهر أيضا في الحلول العامة لمعادلات النظرية النسبية العامة . [26]

وفي عام 1963م، وجد "دوي كير " مجموعة من الحلول لمعادلات النسبية العامة تصف الثقوب السوداء الدوارة التي أغفلها "إزرائيل ". فإذا كانت الدورات صفر يكون الثقب الأسود كروي تماما ويصبح الحل مماثلاً لحل "شفارزشيلد". أما إذا كان الدوران ليس صفرا ينتفخ الثقب الأسود نحو الخارج قرب مستوى خط استوائه تماما مثل الأرض منبعجة من تأثير دورانها. لقد أفترض إزرائيل أن أي جسم ينسحق ليكون ثقبا أسود سوف ينتهي إلى وضع مستقر كما يصف حل كير.

حجم الثقوب السوداء وأدلة وجودها

في عام 1970م بين "براندون كارتر " أن حجم وشكل أي ثقب أسود ثابت الدوران يتوقف فقط على كتلة ومعدل دورانه بشرط يكون له محور تناظر، وبعد فترة أثبت ستيفن هوكنغ أن أي ثقب أسود ذى دوران ثابت سوف يكون له محور تناظر. واستخدم "رو بنسون " هذه النتائج ليثبت أنه بعد انسحاق الجاذبية بان الثقب الأسود من الاستقرار على وضع يكون دوارا ولكن ليس نابضا، وأيضا حجمه وشكله يتوقفان على كتلته ومعدل دورانه دون الجسم الذي انسحق ليكونه.

ماهي الأدلة على وجود هذه الثقوب؟

الثقوب السوداء لا دليل عليها سوى حسابات مبنية على النسبية لذلك كان هناك من لم يصدق بها. وفي عام 1963م، رصد "مارتن سميدت " وهو عالم فلكي أمريكي الانزياح نحو الأحمر في طيف جسم باهت يشبه النجم في اتجاه مصدر موجات الراديو فوجد أنة أكبر من كونه ناتج عن حقل جاذبية فلو كان انزياحه بالجاذبية نحو الأحمر لكان الجسم كبير الكتلة وقريبا منا بحيث تنزاح مدرات الكواكب في النظام الشمسي. وهذا الانزياح نحو الأحمر ناتج عن توسع الكون وهذا يعني بدوره أن الجسم بعيداً جدا عنا ولكي يرى على هذه المسافة الكبيرة لابد وأنه يبث مقدار هائلاً من الطاقة والتفسير الوحيد لهذا ناتج انسحاق بالجاذبية ليس لنجم واحد بل لمنطقة مركزية من إحدى المجرات بكاملها وتسمى الكوازار وتعني شبيه النجوم.

بنية المجموعة الشمسية
مدارت أجرام المجموعة الشمسية وفق مقياس رسم (عكس اتجاه عقارب الساعة من القمة إلى اليسار).

تشكل الشمس العنصر الرئيسي في المجموعة الشمسية، وهي نجم ينتمي إلى التصنيف النجمي G2، وتشكل كتلة الشمس 99.86 من كتلة كل المجموعة الشمسية وتسيطر على حركة المجموعة بفعل جاذبيتها.[3] تشكل كتلة الكواكب الغازية الأربعة (المشتري، زحل، أورانوس، نبتون) حوالي 99% من الكتلة المتبقية للنظام الشمسي. ويشكل المشتري وزحل مايزيد عن 90% من كتلة العمالقة الغازية الأربعة.[c]

معظم الأجسام الكبيرة التي تدور حول الشمس متوضعة في مستوي الأرض والذي يدعى مسار الشمس. فالكواكب قريبة جدا من مسار الشمس بينما المذنبات وأجرام حزام كايبر غالبا ماتكون متوضعة في زوايا أكبر بكثير عن مسار الشمس.[4][5] تدور كل الكواكب ومعظم الأجرام حول الشمس مع اتجاه دوران الشمس حول نفسها(باتجاه عكس عقارب الساعة إذا شاهدناها من فوق القطب الشمالي للشمس)، لكن توجد بعض الاستثناءات مثل مذنب هالي. أيضاً جميع الكواكب (عدا الزهرة وأورانوس) تغزل حول نفسها باتجاه عكس عقارب الساعة إذا ما شاهدناها من القطب الشمالي. يغزل الزهرة وأورانوس باتجاه عقارب الساعة. هناك أيضاً كواكب قزمة لها دوران مغزلي مختلف تماماً مثل بلوتو.

يظهر الشكل العام للمجموعة الشمسية على الشكل التالي: في المركز تقع الشمس يدور حولها أربع كواكب داخلية صغيرة نسبياً، هذه الكواكب محاطة بحزام من الكويكبات، تيلهم العمالقة الغازية الأربعة المحاطة بدورها بحزام كايبر المؤلف من أجرام جليدية. يُقسم الفلكيين أحياناً المجموعة الشمسية تبعاً إلى البنية إلى قسمين رئيسيين: النظام الشمسي الداخلي المؤلف من الكواكب الصخرية الأربعة وحزام الكويكبات، والنظام الشمسي الخارجي الذي يتألف من الأجرام التي تقع خلف حزام الكويكبات ومن ضمنها العمالقة الغازية الأربعة.[6] منذ اكتشاف حزام كايبر فإن الجزء الأبعد في النظام الشمسي يعتبر منطقة فريدة والأجرام المتواجدة هناك تدعى بأجرام ما بعد نبتون.[7]

تصف قوانين كبلر لحركة الكواكب دوران الأجرام حول الشمس. وتبعا لقوانين كبلر تدور جميع أجرام النظام الشمسي حول الشمس في مدارات على شكل قطع ناقص وتشغل الشمس إحدى بؤرتيه. تدور الكواكب الأقرب إلى الشمس بسرعة أعلى بسبب تأثرها بجاذبية الشمس. تختلف مسافة الأجرام المتحركة على مسار بشكل قطع ناقص عن الشمس على مدار السنة. تدعى النقطة التي يكون فيها الجرم أقرب مايمكن للشمس بالحضيض، في حين تدعى النقطة التي يكون فيها الجرم أبعد مايمكن عن الشمس بالأوج. يكون مدار الكواكب قريب من الدائري، في حين مدار المذنبات وأجرام حزام كيبلر على شكل قطع ناقص حاد(الفرق بين المحورين الرئيسي والصغير كبير جدا).

بسبب اتساع المجموعة فإن مدارات العديد من الأجرام عن الشمس تتناسب مع بعد مدار هذه الأجرام عن الجرم الذي يليه مع بعض الاستثناءات. وبالتالي فإن الجرم ذو المسافة الأبعد عن الشمس المتواجد في حزام كايبر يمثل أبعد مسافة بينه وبين الجرم الذي يسبقه في المجموعة الشمسية. فعلى سبيل المثال يبعد الزهرة مسافة 0.33 وحدة فلكية عن الزهرة في حين يبعد زحل عن المشتري مسافة 4.3 وحدة فلكية ونبتون عن أورانوس 10.5 وحدة فلكية. وقد بذلت محاولات لإيجاد علاقة رياضية بين هذه المسافات لمحاولة تفسير هذه الظاهرة (مثل قانون تيتوس-بود)[8] لكن لم تنتج عنها أي نظرية نفسر ذلك.

تملك معظم الكواكب في المجموعة الشمسية نظام ثانوي خاص بها. بحيث يدور حولها أجرام أخرى تدعى أقمار طبيعية أو توابع. يوجد قمران أكبر من عطارد (أصغر كواكب المجموعة الشمسية). كما تحاط الكواكب الغازية بحلقات الكواكب، وهي حزم من الجسيمات الصغيرة تدور حول الكوكب. معظم الأقمار الضخمة تدور حول كوكبها في حركة تزامنية بحيث يواجه أحد وجهي القمر الكوكب بشكل دائم.

تتركب أجرام النظام الداخلي من الصخور بشكل أساسي،[9] وتكون مجمل هذه المركبات مؤلفة من عناصر ذات نقطة انصهار عالية مثل السيليكا والحديد أوالنيكل، بحيث يبقى صلب في جميع ظروف السديم الكوكبي الأولي.[10] يتركب زحل والمشتري بشكل رئيسي من الغازات والتي تملك نقطة انصهار منخفضة جدا وضغط تبخر عالي مثل هيدروجين جزيئي والهيليوم والنيون بحيث يبقى في الحالة الغازية دائما أثناء التشكل السديمي.[10] يملك الجليد مثل جليد الماء والميثان والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وأكسيد الكربون نقطة غليان أقل من مئة كلفن. ويعتمد الطور الذي تتواجد فيه على ضغط ودرجة حرارة الوسط المحيط.[10] يمكن أن تتواجد هذه المركبات بالطور الصلب أو السائل أو الجليدي في عدة مناطق من المجموعة الشمسية، بينما كانت في الحالة الغازية أو الصلبة أثناء مرحلة السديم.[10] تشكل المركبات الجليدية المركب الأساسي لأقمار الكواكب الغازية بالإضافة إلى أن معظم أورانوس ونبتون يتألف من الجليد، لذلك يدعيان بالعملاق الجليدي، كذلك أعداد هائلة من الأجرام التي تتوضع خلف مدار نبتون.[9][11] ويشار إلى التركيب الغازي والجليدي بالمتطاير.[12]

التشكل والتطور

تشكلت المجموعة الشمسية نتيجة انهيار في جاذبية سحابة جزيئية عملاقة قبل 4.568 مليار سنة.[13] ومن المرجح أن هذه السحابة الأولية عبرت العديد من السنين الضوئية ومن الممكن أنها ساهمت في ولادة العديد من النجوم.[14]

تعرف المنطقة التي بدأت عندها تشكل المجموعة الشمسية بسديم الشمس الأولي،[15] عند انهيارها حافظت على العزم الزاوي ما جعلها تدور بشكل أسرع. تجمعت معظم الكتلة في المركز وازدادت درجة حرارة المركز بحيث أصبحت أعلى من محيط القرص.[14] وكلما تقلص السديم ازداد الدوران حتى بدأ يتسطح على شكل قرص كوكبي دوار بقطر 200 وحدة فلكية تقريبا ويبقى النجم الأولي الحار في المركز.[16][17] يعتقد أن الشمس عند هذه المرحلة كانت نجم تي الثور. تظهر الدراسات حول نجوم تي الثور أنها تترافق مع قرص من مواد الكوكب الأولي بكتلة تتراوح بين 0.001إلى 0.1 من كتلة الشمس، وهذا يدل على أن غالبية كنلة السديم بقيت في النجم نفسه.[18] ونتجت الكواكب من تنامي هذا القرص.[19]

في غضون 50 مليون سنة، أصبح ضغط وكثافة الهيدروجين في قلب النجم الأولي كبير بما فيه الكفاية لبدأ تفاعلات الاندماج النووي.[20] ازدادت كل من درجة الحرارة ومعدل التفاعل والضغط والكثافة حتى وصلت إلى نقطة التوازن الهيدروستاتيكي، بحيث أصبحت الطاقة الحرارية تعاكس قوة الجاذبية لتصبح الشمس في هذه المرحلة تتبع لتصنيف النسق.[21]

تبقى الشمس الموجودة اليوم حتى تبدأ بالتطور من مرحلة النسق الأساسي وفق تصنييف تصنيف هرتزشبرونج-راسل. فبعد أن تستنزف الشمس وقودها الهيدروجيني السطحي سيميل خرج الطاقة إلى الانخفاض مسببة انكماشها على تفسها، ممايؤدي إلى ازدياد الضغط ودرجة الحرارة في نواة الشمس، ونتيجة لذلك تصبح عملية الحرق أسرع ويزداد لمعانها بمعدل 10% كل 1.1 مليار سنة.[22]

بعد حوالي 5.4 مليارات سنة من الآن، سيتحول كل الهيدروجين في قلب نواة الشمس إلى هيليوم لتنتهي مرحلة النسق الأساسي عندم تنتهي تفاعلات الهيدروجين. ستتقلص النواة أكثر، مسببة ازدياد في الضغط والحرارة مسببة تفاعلات نووية للهليوم، الذي يحترق في النواة عند درجة حرارة أعلى. ليصبح الخرج الحراري للشمس أكثر بكثير مما كان عليه في مرحلة النسق الأساسي. وفي هذا الوقت تتمدد الطبقة الخارجية للشمس حوالي 260 مرة من قطرها الأساسي، لتصبح الشمس عملاق أحمر. بسبب الازدياد الكبير في مساحة السطح، فإن حرارة سطح الشمس أقل بكثير مما كان عليه في مرحلة النسق الأساسي (2600 كلفن كحد أدنى).[23]

أخيرا، يستنفز الهيلوم بشكل سريع في النواة بشكل أسرع بكثير مما كان يستنزف الهيدروجين، حتى أن مرحلة حرق الهيليوم تمثل جزء بسيط من وقت مرحلة حرق الهيدروجين. وبما أن الشمس غير كبيرة بما فيه الكفاية لحرق العناصر الأثقل من الهيليوم، يتضائل التفاعل النووي في قلب الشمس، وتتسرب الطبقة الخارجية منها بعيدا في الفضاء لتبقى الشمس كقزم أبيض ذو كثافة عالية. وتبقى الشمس بحوالي نصف كتلتها الأصلية ولكن بحجم يعادل حجم الأرض [24] أما الطبقات المتسربة فتشكل سديم كوكبي، فيما تعود بعض المواد التي شكلت الشمس إلى مواد ما بين نجمية.

الشمس هي نجم المجموعة الشمسية، وهي العنصر الرئيسي وأكبر كتلة في المجموعة (تبلغ كتلتها حوالي 332,900 من كتلة الأرض)[25] الكثافة والحرارة المنتجة في قلب نواة الشمس كافي لبقاء التفاعلات النووية،[26] والتي تحرر كميات كبيرة من الطاقة أعظمها على شكل طاقة إشعاعية إلى الفضاء الخارجي مثل الإشعاعات الكهرومغناطيسية وتصل ذروته لما بين 400–إلى–700 نانومتر وتدعى هذه الحزمة بالضوء المرئي.[27]

تصنف الشمس كقزم أصفر من النوع G2، لكن هذا الاسم مضلل مقارنة بباقي النجوم في مجرتنا، حيث أن الشمس أكبر وأكثر لمعانا.[28] تصنف النجوم وفق تصنيف هرتزشبرونج-راسل، بحيث بعتمد هذا التصنيف على تمثيل النجوم على مخطط تبعا للمعانه بسبب درجة حرارته السطحية. بشكل عام تكون النجوم ذات درجة الحرارة الأعلى أكثر لمعانا. تدعى النجوم الذي تتبع هذا التصنيف باسم نجم نسق أساسي. تتوضع الشمس في يمين منتصف هذا المخطط. على أي حال النجوم الأكثر حرارة ولمعانا من الشمس نادرة. بينما تدعى النجوم الباهتة والأكثر برودة بقزم أحمر، وهي الأكثر شيوعا في المجرة وتشكل حوالي 85% من مجرتنا.[28][29]

يعتقد أن الشمس المتوضع ضمن النسق الأساسي هي في مقتبل العمر لأنها لم تستنفذ وقودها الهيدروجيني في الاندماج النووي، وكلما تقدم العمر بالشمس فإنها ستزداد لمعانا، في وقت مبكر من تاريخها كان لمعانها يعادل 70% من لمعانها الحالي.[30]

تعتبر الشمس نجم غني بالمعادن، فقد ولدت في مرحلة متأخرة من تطور الكون، لذلك تحتوي على عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم من النجوم الأقدم. تتشكل العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم في نواة النجوم القديمة والمتفجرة. لذلك فالجيل الأول من هذه النجوم قد مات قبل أن يتسنى إغناء الكون بهذه العناصر. يعتقد أن التركيب الغني بالمعادن للشمس لعب دورا هاما في تشكل النظام الشمسي نظرا لتكون الكواكب من تراكب المعادن.[3

أجرام المجموعة الشمسية

في عام 2006، تلت أزمة بلوتو إعادة تعريف لجميع أنواع الأجرام في المجموعة الشمسية من قِبل الاتحاد الفلكي الدولي. وقد تم تقسيمها إلى ثلاثة أنواع رئيسية: الكواكب والكواكب القزمة وأجرام النظام الشمسي الصغيرة. لكن يوجد استثناء واحد من هذه التعريفات والقسيمات الجديدة لأجرام النظام الشمسي، وهي الأقمار أو التوابع. حيث أن الأقمار لا تُصنف ضمن هذه الأنواع، وذلك ليس لاختلاف في خصائصها الفيزيائية، فلو كانت تملك مدارات مستقلة لتم تصنيفها ضمن الأنواع الثلاثة.[41] وقد تم ضمن هذه القرارات وضع تعريف واضح أخيراً لكل أنواع الأجرام في النظام الشمسي، وذلك لتجنّب خلافات مستقبلية حول تصنيف الأجرام مثل ما حصل مع بلوتو وبقية الكواكب القزمة.[42]

النجم هو كرة ضخمة من البلازما، تنتج الطاقة من داخلها بالطاقة النووية وترسلها إلى الفضاء الخارجي عن طريق موجات كهرطيسية، رياح شمسية وفيض نيترينو وقليل من الأشعة السينية. أقرب نجم إلى الأرض هو الشمس، التي هي مصدره الأكبر للطاقة.

في المعنى الشائع هو كل جسم سماوي غير القمر يرى في السماء أثناء الليل، ويشمل ذلك أيضا (النجوم الجوالة)، أي الكواكب (التي لا تشع بذاتها)؛ أما في الفلك فيدل النجم على كرة حالتها غازية ليست صلبة فإذا كانت صلبة تعتبر من الكواكب مضيئة وذات درجة حرارة عالية. وتسمى النجوم أيضا في المعنى الفلكي بالنجوم الثوابت، لأنه افترض في القدم أنها كواكب ثابتة في السماء على النقيض من "النجوم الجوالة".

مراحل ولادة وفناء النجوم
صورة تمثل مجرة درب التبانة

تمر النجوم بمراحل التكون والتشكل قبل أن يبدأ فيها التفاعل النووي وقبل أن تُستهلك وتضمحل أو تنفجر. ونعلم بأن نحو 70% من الغلاف الغازي للشمس مكون من غاز الهيدروجين و30% من غاز الهيليوم، أما في باطن الشمس فالعكس ملحوظ حيث نجد إن النسب معكوسة. وقد افترض العلماء أن الهيدروجين بالباطن يتعرض لضغط عال جدا يسبب انفصال الإلكترونات عن النواة مما يجعل الهيدروجين مكوناً من نواة فقط. وتندمج نوى الهيدروجين ذات البروتون الواحد في باطن النجم معاً لتتحول إلى نوى هليوم ذات بروتونين فيما يسمى بالاندماج النووي، مما يُولد طاقة كبيرة تندفع بقوة إلى خارج النواة صانعة بذلك ضغطاً باتجاه الخارج يَمنع النجم من الانهيار على نفسه نتيجة لجاذبيته. تنقل الطاقة الناتجة عن هذا الاندماج النووي بعد ذلك إلى السطح بطريقتين هم الحمل والإشعاع، وهناك تستمد النجوم من هذه الطاقة ضوءها وحرارتها الذين يُميزانها. تواصل النجوم خلال معظم فترة حياتها حرق الهيدروجين في نواها مولدة الطاقة، وفي ذلك الوقت تكون داخل المرحلة التي تعرف بالنسق الأساسي، ويُمكن أن تتراوح مدة هذه المرحلة من ترليونات السنين إلى بضعة ملايين حسب كتلة النجم (فكلما زادت كتلته حرق الهَيدروجين في نواته بسرعة أكبر).

لكن بعد انقضاء هذه المدة - سواء أخذت ملايين أم ترليونات السنين - يَنفذ جميع وقود الهيدروجين الذي كان النجم يَحرقه في نواته لتوليد الطاقة، ولذا فإنه يُصبح مهدداً بالانهيار على نفسه لأن جاذبيته تشد طبقاته الخارجية باتجاه النواة في حين لم تعد توجد وسيلة لإيقاف هذا بتوليد ضغط معاكس باتجاه الخارج. وما يَعتمد عليه ما سيَحدث لاحقاً هو كتلة النجم، ففي حال كانت فوق حد تشاندراسيخار وتحت 4-5 ك.ش فسيَبدأ النجم بدمج الهيدروجين المتبقي حول النواة، مما يَتسبب بتمدد النجم إلى بضع أضعاف حجمه الأصلي وبتحوله إلى ما يُعرف بعملاق أحمر، لكن سرعان ما يُستنفذ كل الهيدروجين المتبقي في طبقات النجم فيَعود مهدداً بالانهيار على نفسه، ولإيقاف هذا يَقذف طبقاته الخارجية في رياح نجمية قوية مُحولاً إياها إلى سديم كوكبي، فلا تبقى سوى نواته الباردة التي تتحول إلى قزم أبيض. والقزم الأبيض لا يُولد أي طاقة في نواته، لكن ما يَمنعه من الانهيار على نفسه هو مبدأ الاستبعاد الباولي (فذراته قريبة من بضعها لدرجة أنه لا يُمكنها الانهيار إلى مساحة أصغر)، ولذا فهو يَكون كثيفاً جداً. ولاحقاً يَبرد القزم الأبيض تدريجياً نتيجة لعدم امتلاكه لمصدر للطاقة، ويَستمر ضوؤه بالخمود حتى يَتحول إلى قزم أسود لا يَملك أي ضوء أو حرارة تقريباً.

أما النجوم التي تملك كتلة فوق 4 إلى 5 ك.ش فعندما يَنفذ وقودها الهيدروجيني تشرع بحرق نوى الهليوم (التي كانت قد دمجتها سابقاً من نوى الهَيدروجين) فتتحول إلى نوى كربون، وعندما يَنفذ الهليوم تشرع بدمج نوى الكربون لإنتاج النيون أو المغنيسيوم، وتستمر بعد ذلك بحرق العناصر المختلفة وصولاً إلى الحديد. لكن في كل مرة يَحرق فيها النجم عنصراً أثقل في نواته تصبح الطاقة الناتجة عن عملية الاندماج النووي أقل، وفي المقابل تأخذ العملية وقتاً أقصر وتحتاج إلى حرارة أكبر، ولذا ففي آخر مرحلة من حرق العناصر وهي حرق السيليكون إلى حديد يُمكن أن تأخذ العملية بضعة أيام فقط لاستنزاف مخزون السيليكون، وعند الوصول إلى الحديد يُصبح العنصر ثقيلاً جداً بحيث لا يَعود النجم قادراً على دمج نواه إلى عناصر أثقل، ولذا فإنه يَخسر جميع وسائله لمقاومة جاذبيته فيَنهار على نفسه في انفجار مستعر أعظم. وبعد هذه الانفجار تتحول بقايا النجم إما إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود حسب كتلتها.

عدد النجوم في الكون
منطقة تكوّن نجوم جديدة سحابة ماجلان الكبرى. صورة من ناسا/إيسا.

يستطيع كل منا رؤية نحو 6000 نجم بالعين المجردة. ولكنهم يشكلون مجموعة النجوم القريبة منا. وتبين الإحصاءات الجديدة ما يلي: توجد نحو 100 مليار مجرة، تحتوي كل منها في المتوسط على 200 مليار من النجوم (هذا التقدير بحسب عالم الفلك الألماني هارالد ليش، بجامعة ميونيخ).

وبناءً على ذلك يوجد نحو عشرة آلاف ترليون من النجوم في الكون، وهو عدد يفوق كل تصور. كذلك لا أحد يعرف حجم الكون. فأبعد المناطق التي يأتينا منها الضوء منذ الانفجار العظيم تبعد عنا نحو 13.7 مليار سنة ضوئية. وعلى هذا البعد يصطدم الفلكيون "بالأفق الكوني". ولا أحد يَعرف ماذا يُوجد وراءه. فيعتمد ذلك على شكل الكون. هل هو في شكل كروي يمكن التحرك عليها بدون حدود، أم هو مستوي ويتسع باستمرار، ويُعطينا قياس إشعاع الخلفية الميكروني الكوني صورة أخرى عجيبة، فربما يَكون الكون في شكل إطار السيارة، وعن طريق انكسار الضوء تبدوا المجرات البعيدة كصور منعكسة لتجمعات نجمية قريبة، فيكون الكون في حقيقته أصغر مما نقدر.

ضوء النجوم له ألوان متعددة. فرجل الجوزاء اليسرى يشع ضوءًا أزرق، والنسر الواقع يبدو أبيض. ويبدو إشعاع العيوق أصفر ومنكب الجوزاء يتوهج باحمرار. والنجوم الأخرى لها ألوان بين ذلك، مثل أزرق ـ أبيض في الشعرى اليمانية، وأحمر برتقالي للسِّماك الرامح.

ويُنبئ ضوء النجم عن درجة حرارة سطحه. فدرجة الحرارة تتراوح بين 2,800_$en:10_م للنجم الأحمر مثل منكب الجوزاء، و28,000_$en:10_م للنجوم الزرقاء مثل رجل الجوزاء اليسرى. والنجوم ذات الألوان الأخرى لها حرارة سطح بين ذلك. فالشمس، وهو نجم مصفر له درجة حرارة حوالي 5,500 درجة مئوية.

والنجوم التي تظهر أكثر لمعانًا ليست دائماً الأكبر أو الأقرب إلى الأرض، ذلك لأن اللمعان يعتمد على كمية الطاقة الضوئية التي يرسلها النجم. فرجل الجوزاء اليسرى مثلاً، أصغر وأبعد عن الأرض من منكب الجوزاء، لكن لأنه أكثر حرارة، فإنه يبعث طاقة ضوئية أكثر، ويبدو أكثر إضاءة من منكب الجوزاء

النَّجمة كرة ضخمة من غاز متوهج في السماء. وتُعتبر الشمس نجمًا، بل هي النجم الوحيد القريب للأرض بالقدر الكافي لتبدو ككرة. والبلايين الأخرى من النجوم بعيدة جداً، لدرجة أنها تظهر في حجم رأس دبوس من الضوء حتى من خلال أقوى التلسكوبات.

يوجد هناك مايزيد على 200 بليون بليون (200,000,000,000,000,000,000) من النجوم، ولو افترضنا أن كل شخص في العالم عليه أن يعد النجوم، فإن كل واحد يستطيع أن يعد مايزيد على 50 بليونًا من النجوم دون أن يعد أحدها مرتين.

فالنجوم بالرغم من مظهرها، أجرام ضخمة. فالشمس ليست إلا نجمًا متوسط الحجم، لكن قطرها يزيد 100 مرة على قطر الأرض. وأضخم النجوم يزيد على ما يملأ الفراغ بين الأرض والشمس. ومثل هذه النجوم يكون قطرها حوالي 1,000 مرة قدر قطر الشمس. وأصغر النجوم تكون أصغر من الأرض.

نجوم الثريا تظهر داخل المستطيل، وتبدو مجموعة قريبًا بعضها من بعض. اليونانيون القدماء سموا هذه النجوم الأخوات السبع من قصة قديمة. الناظر إلى السماء بدون تلسكوب يستطيع بسهولة رؤية ألمع ستة نجوم من الثريا.
ولانستطيع تخيل حجم بعض النجوم، لكن حتى النجوم الكبيرة تبدو نقطًا صغيرة لأنها بعيدة جداً. وأقرب نجم ـ غير الشمس ـ يبعد أكثر من 40 مليون مليون كيلومتر عن الأرض. وتستغرق أسرع الطائرات النفاثة مليونا من السنوات لتصل إلى أقرب نجم. لكن حتى هذه المسافة الكبيرة ماهي إلا واحد من بليون من المسافة إلى أبعد نجم.

والنجوم تختلف اختلافاً كثيرًا في لونها ولمعانها، لأنها تختلف في درجة حرارتها وحجمها. وتبدو بعض النجوم صفراء مثل الشمس. وبعضها الآخر يومض وميضا أزرقَ أو أحمر. والنجوم التي نراها في الليل خليط من نجوم قريبة معتمة، ونجوم بعيدة مضيئة جداً.

وتومض النجوم لأن ضوءها يأتينا عبر طبقات متحركة من الهواء الذي يحيط بالأرض. وتشع النجوم نهارًا وليلاً، ونستطيع أن نراها عندما تكون السماء مظلمة وصافية. وخلال النهار، يضيء شعاع الشمس السماء فيمنعنا من رؤية النجوم.

وبالليل تبدو النجوم كأنها تتحرك عبر السماء، كما تفعل الشمس خلال النهار. وتأتي هذه الحركة من دوران الأرض لا من حركة النجوم. والنجوم ذاتها تتحرك، لكن حركتها لايمكن رؤيتها لأنها بعيدة جداً عن الأرض، لكن التغيرات البطيئة عن مكانها يمكن تحديدها من خلال قياسات دقيقة عبر سنوات عديدة. وفي الماضي، كانت النجوم تدعى نجومًا ثابتة لأنها تبدو كأنها تشغل مكاناً ثابتاً في القبة السماوية، على النقيض من الكواكب التي تدور في مدار حول الشمس، ويمكن ملاحظتها بسهولة.

ويتكون النجم أساساً من غازين: الهيدروجين والهيليوم. والوزن الهائل للنجم يجعل درجة حرارة مركزه عالية بقدر يكفي لحدوث تفاعل نووي بين ذرات الهيدروجين. وتحفظ الطاقة المنطلقة من التفاعل للنجم إشعاعه، حتى ينتهي معظم الهيدروجين الموجود بمركز النجم.

ومعظم النجوم بدأت تشع منذ حوالي 10 بلايين سنة مضت. لكن النجوم الجديدة مازالت تتكون من خلال سحب الغاز والغبار في مجرة درب اللبانة والمجرات الأخرى. والشمس نفسها ربما تكونت بهذه الطريقة، متطورة من كتلة دوارة من الغاز والغبار منذ حوالي خمسة بلايين سنة.

درس الناس النجوم منذ العصور القديمة. فقد راقب المزارعـون الأوائل النجوم لمعرفة موعد زراعة محاصيلهم. وتعلم المسافرون استخدام النجوم لتحديد الاتجاهات. ووضع القدماء قصصًا عن الناس، والحيوانات، وأشياء أخرى رأوها مصورة في مجموعات معينة من النجوم. وسميت هذه المجموعات من النجوم مجموعة نجمية.

وبعض الأجـرام التي تشبه النجوم التي نراها في السماء ليست نجوماً، بل كواكب. وتبدو الشهب كأنها نجوم ساقطة، لكنها في الحقيقة صخور أو فلزات تحترق عند انطلاقها في الهواء

النجوم في الكون

النجوم ليست منتشرة بالتساوي في الكون، بل تتجمع في مجموعات ضخمة من بلايين النجوم تدعى المجرات. وتنتمي الشمس إلى مجرة تدعى درب اللبانة، وهذه المجرة لها شكل الفطيرة المسطحة، ولها بروز في وسطها، والشمس والكواكب التسعة ـ بما فيها الأرض ـ تقع في الجزء المسطح من المجرة
ما عــدد النجـوم. لا أحد يعلم بالضبط، كم عـدد النجـوم. ففي الليلـة الصافية المظلمة، يستطيع الشخص أن يرى حوالي 3,000 من النجوم. وعلى مـدار السنـة، هناك نجـوم مختلفـة تصبح مرئية. وفي مجموعها، يمكن رؤية حوالي 6,000 من النجوم من الأرض، ولكن هذه فقط ألمع النجوم المرئية بغير تلسكوب.

يجعل التلسكوب العديد من النجوم المعتمة مرئية. على سبيل المثال، يمكن رؤية حوالي 600,000 من النجوم خلال التلسكوب بعدسة قطرها 7,5 سم. وأكبر التلسكوبات يجعل من الممكن تحديد بلايين من النجوم منفردة ومايزيد على بليون من المجرات. ويعتقد علماء الفلك أن هذه المجرات تتكون من 200 بليون بليون من النجوم.

والقليـل فقط من النجـوم له اسم. وقد أطلق راصدو النجوم القدامى الأسماء على ألمع النجوم، مثل منكب الجوزاء، ورجل الجوزاء اليسرى في المجموعة النجمية الجبارة. ويستخدم علماء الفلك اليوم حروف الهجاء اليونانيـة لتسميـة المجموعات النجمية لتحديد النجوم التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة. فمنكب الجوزاء، على سبيل المثال، يدعى جبار ألفا، ورجل الجوزاء اليسرى يدعى جبار بيتا. وترقم النجوم الخافتة وتدون في فهارس نجمية مختلفة.

مجرة درب اللبانة درب اللبانة واحدة من أكثر من بليون من المجموعـات من النجـوم تدعى مجـرات وتوجد في أنحاء الكـون. وهي مجـرة حلـزونية، لها أذرع براقة منحنية إلى الخارج من داخـل قرصها المركـزي. والشمـس وكواكبـها بما فـي ذلـك الأرض جزء من درب اللبانة.
حجم النجوم. يتراوح بين النجوم النيوترونية التي يبلغ قطرها 20 كم والنجوم العملاقة الأكبر بكثير من الشمس. والشمس ذاتها نجم متوسط الحجم قطرها 1,392,000كم، أي ما يعادل 109 مرات قطر الأرض. ويقسم علماء الفلك النجوم إلى خمس مجموعات رئيسية بناءً على الحجم: 1-فوق العملاقة، 2-العملاقة، 3-نجوم متوسطة الحجم، 4- القزمية البيضاء، 5-النجوم النيوترونية. وقد يغير النجم مجموعته بناءً على عمره.

النجوم فوق العملاقة. من أكبر النجوم المعروفة قلب العقرب ومنكب الجوزاء. فقلب العقرب له قطر يعادل 330 مرة مثل قطر الشمس ومنكب الجوزاء في الواقع يتمدد وينكمش. ويتراوح قطره بين 375 و595 مرة مثل قطر الشمس، بينما يبلغ قطر أكبر النجوم فوق العملاقة، حوالي ألف مرة مثل قطر الشمس.

النجوم العملاقة. يبلغ قطرها قدر قطر الشمس 10-100 مرة. فقطر الدبران مثلاً، قدر قطر الشمس 36 مرة.

النجوم متوسطة الحجم. وتسمى عادة السلسلة الرئيسية، أو النجـوم الأقـزام. وهـي في الحجم مثل الشمس، وأقطـارها تتـراوح بــين 0,1 من قطر الشمس ومقدار10 مـرات قدر قطـر الشمس. ومن النجـوم المشهورة في هذه المجموعة: النسر الطائر والشِّعرى اليمانية والنسر الواقع.

الأقزام البيضاء. هي نجوم صغيرة. وأصغر نجم أبيض، نجم فان مانين، وقطره 8,400 كم ـ أي أقل من المسافة عبر قارة آسيا.

النجوم النيوترونية. أصغر النجوم، لها كتل تقرب من كتلة الشمس، لكنها مضغوطة لدرجة أن قطرها يساوي 20كم. وبعضها يبثّ دفعات قصيرة من موجات الراديو في فترات منتظمة. وتسمى هذه النجوم النيوترونية السريعة الدوران المنبضات. انظر: المنبضات.

أبعاد النجوم. تبعد الشمس حوالي 150 مليون كم من الأرض. أقرب نجم للشمس، أي قنطورس القريب، يبدو مثل رأس الدبوس فقط، لأنه يبعد حوالي 40 مليون مليون كم عن الأرض.

يقيس علماء الفلك المسافة بين النجوم بوحدة تسمى السنة الضوئية. فقنطورس القريب، على سبيل المثال، يبعد 4,3 سنة ضوئية عن الشمس. والسنة الضوئية تساوي 9,46 مليون مليون كم، ويقطعها الضوء في سنة بسرعة 299,792 كم/ث. وبعض النجوم في مجرة درب اللبانة تبعد 80,000 سنة ضوئية عن الشمس أو الأرض. والوحدة الأكثر شيوعاً في الفلك هي الفرسخ النجمي، حيث يساوي الفرسخ الواحد 3,26 سنة ضوئية.

أقرب جيران مجرة درب اللبانة مجرة تبعد 200,000 سنــة ضوئيـة. وأبعـد النجوم يقع في مجـرات على بعد بلايين السنين الضوئية من درب اللبانة.

تقع الشمس على بعد حوالي 25,000 سنة ضوئية من مركز مجرة درب اللبانة. وهي تنتمي لمكان في المجرة تتراوح فيها المسافة بين النجوم في المتوسط بين 4 و5 سنوات ضوئية. وفي بعض أماكن أخرى من درب اللبانة تكون المسافة بين النجوم أقرب من ذلك بكثير. ففي العناقيد الكروية، مثلاً، تبلغ المسافة بين النجوم أقل من 0,01 من سنة ضوئية.

لمـــاذا تلمع النجـوم. يوجـد مصدر الطاقة في عمـق النجم، وهناك تتغير نويات الهيدروجين إلى هيليوم بعملية تسمى الاندماج النووي. وخلال هذه العملية، لاتساوي الكتلة المكونة من الهيليوم كتلة الهيدروجين المستهلكة. وبعض الكتلة من الهيدروجين الأصلي يتحول إلى طاقة.

يبعث الاتحـاد النــووي كميـة كبيرة من الطاقة لدرجة أن درجة الحرارة في قلب النجم تبلغ ملايين الدرجات المئوية. وفي النهايـة، تهـرب الطاقـة من النجم في هيئة ضوء. ومعظم النجوم فيها مايكفي من الهيدروجين لتشع باستمرار لبلايين السنين. وعندما يستهلك نجم الجزء الأكبر من الهيدروجين في مركزه، يبدأ في التغير بسرعة. فنجم كالشمس سوف يتضخم ليصبح عملاقًا أحمر، ثم يفقد مادته ببطء ثم يتقلص ليصبح قزماً أبيض.

اللون ودرجة الحرارة واللمعان. ضوء النجوم له ألوان متعددة. فرجل الجوزاء اليسرى يشع ضوءًا أزرق، والنسر الواقع يبدو أبيض. ويبدو إشعاع العيوق أصفر ومنكب الجوزاء يتوهج باحمرار. والنجوم الأخرى لها ألوان بين ذلك، مثل أزرق ـ أبيض في الشعرى اليمانية، وأحمر برتقالي للسِّماك الرامح.

ويُنبئ ضوء النجم عن درجة حرارة سطحه. فدرجة الحرارة تتراوح بين 2,800°م للنجم الأحمر مثل منكب الجوزاء، و28,000°م للنجوم الزرقاء مثل رجل الجوزاء اليسرى. والنجوم ذات الألوان الأخرى لها حرارة سطح بين ذلك. فالشمس، وهو نجم مصفر له درجة حرارة حوالي 5,500 درجة مئوية.

والنجوم التي تظهر أكثر لمعانًا ليست دائماً الأكبر أو الأقرب إلى الأرض، ذلك لأن اللمعان يعتمد على كمية الطاقة الضوئية التي يرسلها النجم. فرجل الجوزاء اليسرى مثلاً، أصغر وأبعد عن الأرض من منكب الجوزاء، لكن لأنه أكثر حرارة، فإنه يبعث طاقة ضوئية أكثر، ويبدو أكثر إضاءة من منكب الجوزاء.

حركة النجم. كل يوم، تبدو الشمس وكل النجوم الأخرى متحركة عبر السماء، تطلع من المشرق وتغرب في المغرب. ولكن الشروق والغروب يأتيان من دوران الأرض، لا من حركة النجوم.

والنجوم تتحرك، لكن حركتها ينشأ عنها تغير بسيط في موضعها بالنسبة للنجوم الأخرى. ويقيس علماء الفلك هذا التغير ويسمونه الحركة الذاتية وذلك بمقارنة صور مأخوذة في فترات منتظمة. وللنجم بارنارد أكبر حركة ذاتية معروفة، حيث يستغرق 180 سنة كي يتحرك نصف درجة ـ زاوية تساوي قطر القمر مرئياً من الأرض. وكلما كان النجم قريباً من الأرض سهل على علماء الفلك قياس الحركة الذاتية له. ولكن معظم النجوم بعيدة جداً لدرجة أن حركتها الذاتية أصغر جداً من أن تقاس.

والشمس نفسها تتحرك بسرعة 19 كم/ث عبر درب اللبانة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الشمس وكذا النجوم الأخرى كلها في درب اللبانة تدور حول مركز المجرة. وتعطي هذه الحركة الدورانية في درب اللبانة الشمس والنجوم القريبة منها سرعة 250 كم/ث . وتستغرق الشمس حوالي 250 مليون سنة لتقوم برحلة واحدة حول مركز المجرة.

التجمعات الكروية. يوضح الشكل تجمع نجم كروي يتكون من آلاف النجوم. وتسمى التجمعات غير المنتظمة الشكل تجمعات مفتوحة وفيها ما يتراوح بين 10 وبضع مئات من النجوم.
مجموعات النجوم. يوجد بدرب اللبانة مايزيد على 100 بليون نجم. والعديد من هذه النجوم هي مجموعات صغيرة تدعى سحبًا نجمية وعناقيد نجمية. ويسمى زوج النجوم النجم الثنائي. وحوالي 50% من النجوم أعضاء في نظام النجوم الثنائية.

السحب النجمية تبدو لامعة، مغبرة عند رؤيتها بدون تلسكوب. ويأتي اللمعان من ملايين النجوم التي تكون هذه المساحات. وتكون مثل هذه السحب خلفية تمكن علماء الفلك من رؤية سحب معتمة من الغبار بين النجوم.

العناقيد النجمية يمكن أن تكــون على هيئة كرة أو غير منتظمـة الشكـل. ويتــراوح ما تحويـه العناقيد الكروية بين 10,000 ومليون نجم معبأة بكثافــة جاذبيتها المشتركة. ويقع حوالي 100 تكتل كروي حول مركز درب اللبانة. والنجوم في العناقيد الكروية هي بين أقدم النجوم في مجرتنا. وتحتوي العناقيد غير المنتظمة الشكل والتي تسمى العناقيد المفتوحة أو العناقيد المجرِّبة على عدد يتراوح بين 10 وبضع مئات من النجوم. وهي تقع في الجزء الرئيسي من شكل الفطيرة المسطحة لدرب اللبانة، وتحتوي على بعض أصغر النجوم في مجرتنا.

النجوم المزدوجة تدعى أيضًا النجوم الثنائية تتألف من أزواج من النجوم التي يدور بعضها حول بعض وهي متماسكة بعضها مع بعض بفعل الجاذبية. وتنتمي العديد من النجوم المزدوجة إلى مجموعات أكبر تحتوي على ثنائيات أخرى وأحاديات النجوم. وتسمى مثل هذه المجموعات متعددة النجوم. والنجوم المزدوجة مهمة لأن كتل مثل هذه النجوم يمكن تحديدها بقياس مداراتها. وكتلة النجم هي كمية المادة التي تحتويها. انظر: الكتلة.

رد باقتباس
دانة قطر
عرض ملفه الشخصي
إرسال رسالة خاصة إلى دانة قطر
زيارة موقع دانة قطر المفضل
البحث عن كافة المشاركات بواسطة دانة قطر
#3
قديم 03 Jun 2006, 09:58 PM
دانة قطر
من كتبة الموسوعة المعتمدين

تاريخ التسجيل: Jun 2004 الدولة: قطر المشاركات: 193

افتراضي

كيف يستخدم الناس النجوم

كيف تساعد النجوم في الملاحة لإيجـاد موقـع سفينتـهم، يختـار البحـارة ثلاثـة نجـوم ويقيسون الزاويـة التي تكـون بين كـل نجـم والأفـق. ويستخدمون التقويم لإيجـاد الموقـع الأرضي المتعلـق بكل نجـم عند وقت قياس زاويتـه. وعند ذلك، يحسبـون مسافـة سفينتهم من كـل من المواقـع الثلاثـة للنجـوم. وموقع سفينتهم يكون ملتقى تقاطـع الخطـوط الثـلاثة للمسافات الثلاثة.
قياس الاتجاه والموقع. تساعد النجوم صانعي الخرائط، والطيارين، والبحارة في تحديد الاتجاهات والمواقع، فالنجم الشمالي مثلاً، يستخدم موجهًا للاتجاه الشمالي لأن هذا النجم دائماً يظهر في المكان نفسه فوق القطب الشمالي. ودوران الأرض حول نفسها يجعل السماء تبدو كأنها تدور كل ليلة. ويرى المراقب، في شمال خط الاستواء، أن النجوم تدور حول نقطة فوق القطب الشمالي. والنجم الشمالي قريب من هذه النقطة في السماء ويبدو متحركاً قليلاً.

ويمكن أن يستخدم النجم الشمالي لقياس خطوط العرض أيضًا، حيث يستخدم المراقب آلة السُّدسية لقياس الزاوية التي يظهر بها النجم فوق الأفق الشمالي. وتمثل هذه الزاوية خط عرض المراقب. فعند خط عرض 45°، على سبيل المثال، يكون نجم الشمال واقعًا بزاوية 45° فوق الأفق الشمالي.

ويقيس الطيارون والملاحون مواقعهم بالملاحة الفلكية. وهذه الطريقة تقوم على فكرة أن النجم يكون تماماً فوق موقع أرضي عند وقت معين. ويتغير الموقع الأرضي للنجم، ويظهر كأنه متحرك من الشرق إلى الغرب. ويوضح كتاب يدعى التقويم المواقع الأرضية لعدة نجوم في أوقات مختلفة. ولإيجاد مواقعها، يقيس المراقب الزاوية للنجم باستخدام آلة السدسية، ويسجل وقت القياس بالضبط. وينظر بعد ذلك إلى الموقع الأرضي في كتاب التقويم. ثم يستخدم زاوية النجم لإيجاد بُعد موقعه عن موقع النجم الأرضي. وبإعادة العملية مع نجمين آخرين، يحدد موقعه . انظر: الملاحة.

قياس الوقت (الزمن). يقاس الوقت عن طريق حركتي الأرض الأساسيتين: 1- دورانها حول نفسها، 2- حركتها حول الشمس، وهاتان الحركتان للأرض تسببان تغيرًا في موقع الشمس والنجوم الأخرى.

وتجعل حركة دوران الأرض الشمس والنجوم الأخرى تبدو وكأنها متحركة عبر السماء كل يوم. وتبين الساعة المعتادة التوقيت الشمسي، أي التوقيت الذي يتم تحديده حسب حركة الشمس الظاهرية، فترة الوقت المستغرقة من منتصف ليلة إلى منتصف الليلة التي بعدها اليوم الشمسي.

وتبين ساعات الفلكيين التوقيت النجمي ـ أي الوقت الذي يعتمد على حركة النجوم الظاهرية. واليوم النجمي هو الوقت الذي يستغرقه النجم للوصول إلى الموقع نفسه في السماء في ليلتين، واحدة بعد الأخرى. ولأن حركة الأرض حول الشمس في اتجاه دورانها اليومي نفسه، فإن اليوم النجمي أقصر من اليوم الشمسي بقليل. ونتيجة لذلك، فإن نجمًا معينًا يخرج بحوالي أربع دقائق مبكراً في كل يوم قبل اليوم الآخر. وهذا التغير اليومي يجعل نجومًا مختلفة ظاهرة في سماء الليل في أوقات مختلفة من السنة.

وحركــة الأرض حـول الشمس أيضًا تجعل الشمس تغير موقعها بالنسبة لخلفية النجوم الأخرى خلال السنة. ويقيس العلماء طول السنة النجمية بقياس الوقت الذي تقضيه الشمس لتصل إلى الموقع نفسه بين النجوم. انظر: التوقيت النجمي.

التعلُّم من النجوم. يعد فهم ماهية النجوم جزءًا مهمًا من العلوم، وقد قاد إلى أفكار جديدة في الفيزياء والكيمياء. فعنصر الهيليوم مثلاً اكتشف في الشمس قبل أن يعرف في الأرض. وبالإضافة إلى ذلك، قادت دراسة الجاذبية القوية للنجوم إلى فهم أفضل للجاذبية.

أنواع النجوم

انفجار نجم في كوكبة فرساوس كوّن سحابة من الغاز. شوهد ضوء الانفجار في 1901م. كانت السحابة من الصغر بحيث تعذر رؤيتها حتى 1916م وماتزال تتمدد حتى الآن.
يصنف الفلكيون النجوم بعدة طرق. على سبيل المثال، تختلف النجوم في اللمعان، واللون، والحجم. وتشمل النجوم التي صنفت بناء على هذه الخصائص نجوم التتابع الأساسي والنجوم العملاقة، وفوق العملاقة، والأقزام البيضاء. ويجمع الفلكيون النجوم أيضًا تبعاً لخصائص مثل الاختلاف في اللمعان، ووجود النجوم المرافقة، وإطلاق الموجات الإشعاعية، والأشعة السينية، وأشكال أخرى من الطاقة. وتشمل النجوم التي جمعت حسب هذه السمات النجوم المتغيرة والنجوم الثنائية. وتختلف النجوم أيضًا في الكتلة. فالنجوم ذات الكتل الضخمة جداً، والأشد لمعانا، حياتها قصيرة نسبياً، ويمكن أن تنتهي بانفجارات عنيفة. وتظهر النجوم صغيرة الكتلة لمعانًا باهتًا لبلايين السنين وتنتهي بهدوء كالأقزام البيضاء.

نجوم التتابع الأساسي. نجوم "اعتيادية" كالشمس، وتمثل حوالي 90 % من النجوم التي يمكن رؤيتها من الأرض. وهي تشمل نجومًا من كل ألوان النجوم ودرجات عديدة من اللمعان. ونجوم التتابع الأساسي تكون أقطارها متوسطة الحجم. وهي أصغر كثيرًا من العملاقة وفوق العملاقة، وهي تسمى في بعض الأحيان أقزام التتابع الأساسي. ومع هذا، فهي تكون أكبر كثيراً من الأقزام البيضاء. وكل نجوم التتابع الأساسي تحرق الهيدروجين إلى هيليوم خلال الاندماج النووي العميق داخل النجم.

ويستعمل الفلكيون مصطلح السُّطوع لكمية الطاقة التي يصدرها النجم. وتحصل نجوم التتابع الأساسي على أسمائها من رسم بياني استعمل بوساطة الفلكيين لدراسة سطوع النجوم. وتمثل النقط في الرسم البياني النجوم، بينما يوضح موقع كل نقطة سطوع كل نجم ولونه. وتقع النقط التي تمثل معظم النجوم المعروفة في مجموعة واسعة. هذه المجموعة تمتد مائلة خلال الرسم البياني من منطقة السطوع العالية الزرقاء إلى منطقة السطوع المنخفضة الحمراء. ويسمي الفلكيون هذا التجمع من النقط التتابع الأساسي.

النجوم العملاقة وفوق العملاقة. تكون أكبر من نجوم التتابع الأساسي وعالية السطوع. وهي نجوم قد أحرقت الهيدروجين في لبها، وتولد الطاقة بوساطة الاندماج الإضافي للهيدروجين خارج لبها أو بوساطة تحويل الهيليوم إلى كربون داخل لبها.

وبعـض النجوم العملاقة، مثل السماك الرامح، توهجه أحمر، أو مائل للحمرة، ويدل ذلك على أن درجـة حرارتـه قليلـة. وتتكـون النجوم العملاقـة الحمـراء من غـازات تحت ضغط منخفض، وكثافتها أقل من كثافة النجوم الشبيهة بالشمس.

وتلمع بعض النجوم فوق العملاقة مثل منكب الجوزاء أيضًا بلون أحمر منخفض الحرارة. وتنتشر الغازات التي تكون النجوم فوق العملاقة الحمراء خلال مساحة كبيرة جدًا، بحيث تكون كثافتها أقل من الهواء الذي نتنفسه. النجوم فوق العملاقة، كذنب الدجاجة، تلمع بضوء أزرق، ويدل ذلك على حرارتها العالية.

الأقزام البيضاء. أقل حجمًا كثيراً من نجوم التتابع الأساسي ولها سطوع أقل. وهي تلمع بضوء أبيض غير ساطع، ولكنها لاتجد مددًا من الطاقة من الالتحام. وسوف تنتهي نجوم الأقزام البيضاء أخيراً إلى جمرات داكنة باردة.

ويعتقد الفلكيون أن الجاذبية داخل الأقزام البيضاء أدت إلى انكماشها إلى أحجامها الصغيرة. وتنتج الجاذبية غازًا ذا ضغط وكثافة عاليين جداً في الأقزام البيضاء. وهذه النجوم صغيرة جدًا، حيث تكون كثيفة لدرجة أن ملء ملعقة من غازاتها يزن أطنانًا لو أنها وزنت على الأرض. وتشمل الأقزام البيضاء نجم فان مانين والشعرى اليمانية ب، وهو نجم رفيق للشعرى اليمانية.

ثنائي الكسوف يتكون من نجمين يتغير لمعانهما الكلي كلما دارا حول بعضهما. يكون اللمعان أكبر عندما نستطيع أن نرى كلا النجمين. ويكون أقل عندما يكون أحد النجمين محجوبًا جزئيًا بالآخر (الشكل).
النجوم المتغيرة. تلمع وتتألق، ثم يخبو ضوؤها ثم تتألق مرة أخرى. وهي تتكون من ثلاثة أنواع رئيسية: 1- متغيرات نابضة، 2- نجوم متفجرة، 3- نجوم ثنائية الكسوف.

المتغيرات النابضة تتغير في سطوعها خلال تمددها وانكماشها. ويسمى الوقت الذي يأخذه النجم من السطوع إلى الخفوت، ثم إلى السطوع مرة أخرى الدورة. وبعض المتغيرات النابضة نجوم فوق عملاقة صفراء. وينبض كثير منها حوالي مرة في الأسبوع. ويسميها الفلكيون أيضًا المتغيرات القيفاوية، لأنها اكتشفت لأول مرة في المجموعة النجمية قيفاوي. ونجم الشمال متغير قيفاوي بدورة من حوالي أربعة أيام.

والقيفاويات مهمة لأن دوراتها ذات علاقة بسطوعها. ويستطيع الفلكيون أن يحددوا المسافة إلى المتغيرات القيفاوية بمقارنة اللمعان الظاهري للنجوم بسطوعها. وقد أمكن التوصل إلى أن المجرات الأخرى مجرات بعيدة، أي ليست جزءًا من درب اللبانة، عن طريق مراقبة النجوم القيفاوية.

النجـوم المتفـجرة تتفجـر على نحـو مفـاجئ بطاقـة مروعــة، قاذفة كميات هائلــة من الغاز إلى الفضاء. وهناك نوع من النجوم المتفجرة، يسمى النجم المستعر، يكون أشـد سطـوعًا بآلاف المــرات من النجـم العادي. هـذا السطــوع يبقى لأيــام قليلـة أو حتى سنـوات، ثم يعـود النجـم إلى ظهــوره بضوئـه الخافت. وبعض المستعرات ينفجـر مـرة بـعـد مـرة. ويظن أن المستعـرة ناتجـة عن انفجـار المـادة المتراكمة على سطح قزم أبيض في نظام ثنائي. وهناك نـوع آخر من النجم المتفجر، يسمى المستعر فائق التوهج، يكون أشد لمعانًا آلاف المرات من المستعر العادي. وقد حدث أشهر استعار من هذا النوع في مجرة درب اللبانة عام 1054م وأنتج سحابة ضخمة من انتشار الغاز المتسارع سمي سديم السرطان. ويحوي سديم السرطان نجمًا نيوترونيًا دوارًا في مركزه. انظر: المستعر فائق التوهج.

ثنائيات الكسوف تكون نجومًا مزدوجة، مثل رأس الغول. وهي تتكون من زوج من النجوم يتحرك كل منها حول الآخر. تتحرك النجوم بحيث يسبب أحدها إعاقة ضوء الآخر دورياً. ويخفض هذا العائق اللمعان الكلي للنجمين كما يرى من الأرض. وتكون ثنائيات الكسوف نوعًا واحدًا فقط من النجم المزدوج. وسوف يناقش القسم التالي الأنواع الأخرى.

النجـوم الثنائية. تتكون من الثنائيات المرئية والثنائيات المطيافية. وكل نوع يمكن أن يكون أيضًا ثنائي الكسوف.

الثنائيات المرئية. عندما تُرى خلال التلسكوب، تشبه نجمين يدور أحدهما حول الآخر. وقد تستغرق دورة واحدة من دورات هذه النجوم 100 سنة.

الثنائيات المطيافية. تشبه نجومًا منفردة، حتى خلال التلسكوب. وقد أخذ اسمها من المطياف (المقياس الطيفي) أي الجهاز الذي يستعمله الفلكيون للتعرف عليها. ينشر المنظار الطيفي ضوء النجم الثنائي إلى الطيف، وهو شريط من الألوان مشابه لقوس قزح. وتميز خصائص معينة من الطيف الضوء الذي يأتي من الثنائي. وتكمل الثنائيات المطيافية دوراتها بعضها حول بعض في أيام قليلة أو شهور قليلة.

تشمل الثنائيات المشهورة نجم الأزار (المئزر)، ونجم رأس الغول (السهَا)، وهما نجمان في الدب الأكبر يشكلان نجمًا مزدوجًا، يمكن أن يرى بدون تلسكوب. أيضًا يظهر نجم الأزار خلال التلسكوب كثنائي مرئي. وعليه، فإن كلا النجمين اللذين يكونان نجم الأزار هما من الثنائيات المطيافية. ونجم رأس الغول أيضًا نجم مطيافي. وهكذا تشكل نجوم الأزار الأربعة ونجما رأس الغول مجموعة من ست نجوم. وتسمى مثل هذه المجموعات من النجوم النجوم المتعددة.

الثقوب السوداء. نجوم وأجسام منهارة ولها قوة جذب شديدة، لا تدع شيئًا يهرب منها، حتى الضوء.

وأفضل دليل للثقوب السوداء يأتي من دراسة النجوم الثنائية التي تبعث أشعة سينية. وقد اكتشفت نجوم الأشعة السينية، عندما بنى العلماء كشافات أرسلت فوق الغلاف الجوي في صواريخ وأقمار. وتمتص الأشعة السينية عادة بوساطة الغلاف الجوي للأرض. وثنائيات الأشعة السينية نظم تتدفق فيها المادة من نجم عملاق إلى نجم متراص. وربما يكون النجم المتراص نجمًا نيوترونيا أو ثقبًا أسود. وتأتي الأشعة السينية عندما تتدفق الغازات من قرص ساخن محيط بالنجم العملاق إلى النجم المتراص. وفي بعض الحالات، يمكن تحديد كتلة نجم متراص غير مرئي من حركة نجم عملاق مرئي. وبعض النجوم المتراصة أيضًا ضخمة جدًا بحيث لايمكن اعتبارها نجومًا نيوترونية.وربما تكون هذه النجوم ثقوبًا سوداء تبلغ كتلتها 10 مرات قدر كتلة الشمس ونصف قطرها نحو 30كم فقط. انظر: الثقب الأسود.

كيف تنتج النجوم الطاقة

الاندماج النووي. تنتج النجوم الطاقة النووية بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم خلال سلسلة من التفاعلات النووية. ونتيجة لهذه التفاعلات، تتكون نواة هيليوم من أربع نويات هيدروجين. وعندما يحدث هذا الاندماج النووي، تنطلق الطاقة.

وتحدث عملية مشابهة لهذه عندما تنفجر القنبلة الهيدروجينية. والاندماج الهيدروجيني هو المصدر الأساسي للطاقة للنجوم في التتابع الأساسي. فالنجم عندما يستنفد هيدروجينه، يبدأ في بناء كميته من الهيليوم والعناصر الأخرى. ويشكل الهيدروجين والهيليوم حوالي 97% من كتلة النجم. وتحتوي الـ 3% المتبقية على الأرجون والكربون والكلور والحديد والمغنسـيوم والنـيون والنيتروجين والأكسجـين والسليكـون والكبريت، وعناصر أخرى.

والهيدروجين والهيليوم هما أخف العناصر الكيميائية، أي لذراتهما أقل الكتل الذرية. أما ذرات عناصر مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين، فلها كتل ذرية كبيرة ولهذا تعد عناصر ثقيلة. وفي النجم، تتكون العناصر الأثقل من الأخرى الأخف وزناً أثناء إنتاج الطاقة النووية.

سديم السرطان سحابة هائلة سريعة التمدد من الغاز الذي ينتج بوساطة نجم متفجر. الجزء العميق داخل سديم السرطان نجم نيوتروني يدور 30 مرة في الثانية. هذا المنبض (المتذبذب) يعطي كمية هائلة من الطاقة، تجعل السديم يتوهج. الصورتان على اليسار تبينان المنبض (التذبذب)، الذي وضع في الصورة العليا. يتغير ضوء المنبض (المتذبذب) من السطوع، أعلى، إلى الخفوت، أسفل، 30 مرة كل ثانية.
أعمار النجوم. إن حقيقة تكـوين النجـوم للعناصر الثقيلة من العنـاصر الخفيفـة، أمكنت الفلكيين من التميـيز بين جيلين من النجوم. وتحتوي نجوم الجيل الأصغر على كميات من العناصر الثقيلة تزيد بمقدار 100 مرة على نظيرها في نجوم الجيل الأقدم.

تنتهي حياة بعض النجوم بانفجارات تشبه الانفجار الذي نتج عنه سديم السرطان. وينتج عن مثل هذا الانفجار سحابة تحتوي على الهيليوم وعناصر أثقل تكـونت في النجـم قبـل انفجاره. وبمضي الوقت، تختلط المادة في السحابة مع غاز ما بين النجوم. ويصبح الغاز المخصِّب المادة التي تتكون منها النجوم الجديدة. وهكـذا يحتوي نجم جديـد، من الجيـل الثـاني، بقايـا نجم كان غنيًا بالعناصر الأثقل. ونتيجة لذلك، يحتوي النجم الجديد نسبياً على كميات عالية من تلك العناصر. ويرى بعض العلماء أن الشمس والأرض وكواكب أخرى من النظـام الشمسي، على سبيل المثال، تكونت منذ حـوالي 5 بلايين سنة مضت من المـادة المخصبة بوساطـة الأجيـال المبكرة من النجوم. ويعتقد هؤلاء العلماء أيضًا أن الأكسجين في الهواء، والحديد في الدم، والكالسيوم في عظامنا تكونت في الأجزاء الداخلية للنجوم، التي انفجرت قبل فترة طويلة من تكوين النظام الشمسي.

يسمي الفلكيون نجـوم الجيـل الأصغر نجـوم الجمهرة 1ويسمون نجـوم الجيـل الأقدم نجوم الجمهرة 2. ونجــوم الجمهرة 1 نجوم جديدة نسبيًا، مثل الشمس. وقد تكونت من غازات كانت جزءًا من نجوم مبكرة. تحتوي نجوم الجمهرة 1 على كميات أكبر من العناصر الأثقل مقارنة بنجوم الجمهرة 2. ونجوم الجمهرة 2 أقدم عمرًا وتكونت من أول سحب غاز في الفضاء. وقد تكونت هذه السحب أساسًا من الهيدروجين والهيليوم، مع كميات صغيرة جداً من العناصر الثقيلة.

مولد النجم وموته

نجوم جديدة اكتشفت في سحابة من الغبار والغاز في كوكبة الجوزاء. أخذت الصورة إلى اليمين في 1947م، وهي تبين ثلاثة نجوم في السحابة. والصورة إلى اليسار التي أخذت في عام 1954م، تبين ما يعتقده الفلكيون أنه ربما يكون نجمان جديدان بدآ في التكون خلال سبع سنوات. وهذان قريبان من نجمين من نجوم الكوكبة، مما جعلهما يظهران نجمين كبيرين في الصورة.
تستمر حياة معظم النجوم بلايين السنين. ومن البديهي أن أحدًا لم يتابع نجمًا معينًا منذ مولده حتى مماته. ومع هذا لاحـظ الفلكيون نجومًا كثيرة مختلفة في مختلف مراحل عمرها. وقد وضع الفلكيون أيضًا نظريات تكوين النجم التي بنيت على قوانين الكيمياء والفيزياء المعروفة.

يحصل الفلكيون على كثير من معلوماتهم عن حياة أي نجم بدراسة عناقيد النجوم. تكونت النجوم في العنقود الواحد على الأرجح في وقت واحد، وبناء على ذلك يكون لها كلها العمر نفسه . وتشمل بعض العناقيد العديد من النجوم العملاقة الزرقاء، والتي تستعمل وقودها الهيدروجيني بتسارع، فتكون حياتها قصيرة جداً. وبذلك فإن مثل هذه النجوم والعناقيد تكون شابة. وتحوي عناقيد أخرى نجومًا عملاقة حمراء، يُظن أنها نجوم قديمة، ولكنها لاتحوي نجومًا عملاقة زرقاء. لذا فإن مثل هذه العناقيد يجب أن تكون قد بلغت عمرًا كافيًا تحترق خلاله النجوم العملاقة الزرقاء. وبرصد عناقيد النجوم، ومن الدراسات النظرية، وضع الفلكيون أجزاء قصة كيفية احتمال بداية النجوم ونهايتها.

النجوم في تكونها.السحابة الضخمة من الغبار والغاز بين النجمي تعكس الضوء للنجوم القريبة. مثل هذه السحب اللامعة يجعل من الممكن رؤية كرات داكنة صغيرة من المادة التي توجد بين السحابة والأرض. وتظهر اثنتان من هذه الكرات الداكنة في الصورة ـ عند أعلى اليمين وأعلى اليسار من السحابة. هذه الكرات ربما تكون البدايات لنجوم جديدة.
كيف تتكـون النجـوم. يبدأ النجم حياته سحابة من غاز وغبار مابين النجوم. هذه السحب ترى قِطعًا صغيرة داكنة أمام النجوم البعيدة اللامعة لدرب اللبانة. ويتكون أغلب مكونات السحابة من هيدروجين مخلوط بالغبار. وقد تشمل السحابة بقايا نجم انفجر أو ربما تكون مجموعة من الغازات قذفت من سطح نجوم عملاقة.

وتتمثل المرحلة الأولى في تكوين نجم جديد في انكماش جزء من سحابة مابين النجوم إلى كرة. ولم يشاهد علماء الفلك أبداً نجمًا جديدًا يبرز فجأة إلى الحياة، ولكنهم اكتشفوا سحبًا عديدة كروية الشكل داكنة بين النجوم. وربما تكون هذه السحب نجومًا جديدة في بداية تشكيلها.

وخلال ملايين السنين، تتقلص السحابة الغازية تحت تأثير جاذبية بعضها لبعض. فبينما تنجذب المواد بعضها إلى بعض مكونة كرة غازية، تزداد درجة الحرارة، وعندما تصل درجة الحرارة في منتصف الكرة إلى 1,100,000°م، يبدأ تفاعل الاندماج النووي. ويبدأ الهيدروجين في المركز في التغير تدريجيًا إلى هيليوم، منتجًا كميات كبيرة من الطاقة النووية. وتسخن هذه الطاقة الغاز المحيط بالمركز، ويبدأ الغاز في اللمعان، ويأتي النجم إلى الحياة.

ويتوقف نوع النجم الذي يتشكل على كتلة السحابة المتقلصة. فالسحابة التي تبلغ كتلتها حوالي من كتلــة الشمس تصبح حمراء وأقـل لمعانـاً من نجـم التتابع الرئيسي. والسحابـة التي تبلغ كتلتها حــوالي 50 مـرة قدر كتلة الشمس تصبح زرقاء وأكثر لمعاناً من نجم التتابع الرئيسي.

تفجر نجم إلى مستعر فائق التوهج توضحه هاتان الصورتان لمجرة سحابة ماجلان الكبيرة اللتان أخذتا في 1969م، (إلى اليمين) و 1987م، (إلى اليسار). السهم في الصورة اليسرى يشير للنجم الذي انفجر إلى مستعر فائق التوهج، وأصبح لمعانه أشد بلايين المرات من سطوع الشمس.
كيف تتغير النجوم وتموت. بعد أن يبدأ النجم في اللمعان، يبدأ في التغير ببطء. وتعتمد سرعة تغيره على معدل سرعة إنتاج الطاقة النووية في داخله. وتعتمد سرعة هذه العملية على كتلة النجم. فكلما كبرت كتلة النجم، زاد لمعانه وحرارته، وزادت سرعة تغيره. تأخذ النجوم، التي تكون كتلتها حوالي 10 مرات مثـل كتـلة الشمس، عـدة ملايين من السنين لتتغير. وتأخـذ النجوم الأصغر التي تبلغ كتلتها حوالي من كتلة الشمس مئات بلايين السنين لتتغير.

يتغير النجم لأن مخزونه من الهيدروجين يقل. وعندما يحدث هذا النقصان يتقلص مركز النجم وترتفع درجة الحرارة والضغط في المركز. وفي الوقت نفسه، تقل درجة الحرارة في الجزء الخارجي تدريجياً، ويتمدد النجم بسرعة ويصبح نجمًا عملاقًا أحمر.

ويعتمد ما يحدث بعد أن يمر النجم بمرحلة العملاق الأحمر على كمية ما يحويه النجم من كتلة. والنجم الذي له كتلة الشمس نفسها يقذف طبقاته الخارجية التي يستطاع رؤيتها في شكل هياكل غاز متوهجة تسمى سديمًا كوكبيًا، فيبرد اللب المتخلف ويصبح قزمًا أبيض.

ويصبح النجم الذي كتلته أكبر بحوالي ثلاث مرات من كتلة الشمس نجمًا فوق عملاق. وربما تكونت عناصر يصل ثقلها إلى ثقل الحديد داخل النجم الذي يمكن آنذاك أن ينفجر إلى مستعر فائق التوهج. وإن تبقى أقل من ثلاث مرات قدر كتلة الشمس بعد الانفجار، فإنه يصبح نجمًا نيوترونيا. ولو تبقى أكثر من ثلاث مرات قدر كتلة الشمس، يتحطم النجم ويكون ثقبًا أسـود.

دراسة النجوم

يدرس الفلكيون ثلاث مميزات رئيسية من ضوء النجم: اللمعان، واللون، والطيف. ويوضح اللمعان كمية كتلة النجم، بينما يوضح اللون درجة حرارة سطح النجم، ويبين الطيف حركة النجم، والتركيب الكيميائي، ودرجة الحرارة. ويستخدم الطيف أيضًا لتمييز النجوم الأقزام من النجوم العملاقة.

ويناقش هذا الفصل بعض الأدوات والطرق التي يستعملها الفلكيون لدراسة النجوم
قياس اللمعان. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى مقياس الضوء (الفوتوميتر) لقياس لمعان النجوم، ويضعون الجهاز على تلسكوب، ويدخل ضوء النجم الفوتوميتر وينتج تيارًا كهربائيًا فيه. ويوضح جهاز قياس كهربائي لمعان النجوم، بوحدات شدة التيار الكهربائي.

يقارن الفلكيون لمعان النجوم باستعمال رقم يسمى قدر النجم. ويكون النجم الألمع، أقل قدرًا فنجم قدره 1,00 يكون ألمع من آخر قدره 2,00.

وتملك النجوم الألمع أقدارًا صغيرة، وبالتالي تكون أقل من صفر ـ وهذا يعني أن أقدارها تكون أرقامًا سالبة. وبهذا فإن نجمًا قدره -1,00 يكون ألمع من آخر بقدر 1,00، ولكن بالتالي ليس ألمع من نجم بمقدار - 2,00.

يقيس الفوتوميتر لمعان النجم، كما يظهر من الأرض. ويسمي الفلكيون هذا اللمعان قدر النجم الظاهري. وإذا عرف الفلكيون كم يكون بُعد النجم، فإنهم يتمكنون من حساب قدره المطلق، الذي يوضح سطوع النجم. والقدر المطلق هو لمعان النجم، عندما يكون عند المسافة المتفق عليها وهي 32,6 سنة ضوئية من الأرض.
قياس اللون. ضوء النجم مكون من توليفة من الألوان. وتبث النجوم الأشد سخونة الضوء الأزرق أكثر من الضوء الأحمر. وتعطي النجوم التي تكون سطوحها أقل درجة حرارة الضوء الأحمر أكثر من الضوء الأزرق. يقيس الفلكيون شدة زرقة ضوء النجم وحمرته بإمرار الضوء خلال مرشحات ألوان، ومنها إلى فوتوميتر.

ويستعمل الفلكيون مرشحًا أزرق لفصل الضوء الأزرق من الألوان الأخرى، والمرشح الأحمر لفصل الضوء الأحمر عن الألوان الأخرى.

قياس الطَّيف. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى المطياف أو مرسمة الطيف لقياس طيف نجم. يفكك المطياف ضوء النجم وينشره إلى طيف. ويعطي كل عنصر شكلاً مختلفًا من الطيف معتمدًا على درجة الحرارة. ويستطيع الفلكيون تحديد التركيب الكيميائي ودرجة حرارة النجم بوساطة طيفه.

ويوضح الفلكيون طيف النجم بواحد من الحروف التالية: و،ب،أ،ف،ج،ك،م. ويمثل كل حرف نطاقًا طيفيًا. والنطاق الطيفي للنجم له علاقة دقيقة بدرجة حرارته. فالنجوم الزرقاء، على سبيل المثال، تنتمي إلى النطاق الطيفي "و"، والنجوم الصفراء تكون نجوم "ج"، وصُنفت النجوم الحمراء بالنوع "م". وتظهر الألوان ودرجة الحرارة المتعلقة بالنطاق الطيفي في مخطط هيرتزبرونج ـ راسل، الموضح في هذا القسم.

مخطط هيرتزبرونج ـ راسل البياني يساعد هذا المخطط البياني الفلكيين في تصنيف ودراسة النجوم. تشير الأعمدة الملونة إلى النطاقات الطيفية المشار إليها بالأحرف وفقًا للحروف ودرجات الحرارة المدونة فوق المخطط البياني. يستدل على النجمـة في المخطط البياني بنقطـة موجودة (1) أفقيًا حسـب النطاق الطيفي للنجمـة و (2) رأسيًا طبقًا للارتفـاع الأقصـى. علـى سبيـل المثـال، تنتمي الشمس للنطاق الطيفي (ف) وذات ارتفـاع أقصـى قدره + 5. تضع هاتان المعلومتان الشـمس ضمـن التتابع الأساسي.
مخطط هيرتزبرونج ـ راسل (هـ ـ ر). يوضح العلاقة بين سطوع نجم ونطاقه الطيفي. سمي المخطط باسم الفلكي الدنماركي إجنار هيرتزبرونج والفلكي الأمريكي هنري نوريز راسل. فقد أوضح هذان الفلكيان، كل بمفرده، فكرة المخطط في مطلع القرن العشرين. ومخطط هيرتزبرونج ـ راسل، رسم بياني فيه القدر المطلق موضح عمودياً، والنطاق الطيفي مُوضَّحٌ أفقياً، وتمثل كل نقطة في الرسم البياني القدر المطلق والنطاق الطيفي لنجم خاص.

والخاصية البارزة لمخطط هيرتزبرونج ـ راسل هي أن النقط التي تمثل معظم النجوم تقع بالقرب من خط قطري. فمعظم النجوم الزرقاء مثلاً، تملك سطوعًا عاليًا، ومعظم النجوم الصفراء تكون متوسطة السطوع، ومعظم النجوم الحمراء أقل سطوعاً. ويسمي الفلكيون هذا التجمع من النقاط في المخطط التتابع الأساسي.

يحدد مخطط هيرتزبرونج ـ راسل أيضًا أنواعًا أخرى من النجوم. فبعض النجوم الحمراء عالية السطوع. وهناك أيضًا النجوم العملاقة والنجوم فوق العملاقة، ويأتي سطوعها العالي من أحجامها الضخمة. بعض النجوم البيضاء تكون ذات سطوع أقل بكثير من سطوع نجوم التتابع الأساسي البيضاء. وهناك النجوم القزمية البيضاء التي تكون أصغر كثيراً من نجوم التتابع الأساسي.

السفينة الفضائية هيبارخوس أطلقت في 1989م بوساطة وكالة الفضاء الأوروبية. وهو تلسكوب يمكن الفلكيين من تحديد المواقع لـ 120,000 نجم.
حجم النجم ومسافته. قاس الفلكيون قطر الشمس وحصلوا على قياسات جيدة لحجم نجوم أخرى قليلة. هذه النجوم كبيرة وقريبة نسبيًا من الأرض. لكن كل النجوم الأخرى تكون بعيدة جداً ويصعب قياسها مباشرة. ويحسب الفلكيون حجم هذه النجوم بأخذ قياسات لسطوع النجم ودرجة حرارته.

قاس الفلكيون المسافة لحوالي 10,000 من النجوم الأقرب للأرض باستعمال اختلاف المنظور. وضعت طريقة اختلاف المنظور الزاوي على أساس رؤية النجم من مكانين تفصل بعضهما عن بعض مسافة كبيرة. وتقع هذه الأمكنة في نقط متضادة في مدار الأرض حول الشمس. انظر: اختلاف المنظور.

ومعظم النجوم مسافاتها بعيدة جداً، بحيث لا يمكن قياس مسافاتها بوساطة اختلاف المنظور. ويقيس الفلكيون مسافة هذا النوع من النجوم باعتبار سطوعها بوساطة استعمال مخطط هيرتزبرونج ـ راسل. على سبيل المثال، لو كان النجم من نجوم التتابع الأساسي، لحدِّدَ موقعه في التتابع الأساسي تبعاً لنطاقه الطيفي. ويوضح المخطط السطوع الـذي يوافـق هـذا النطاق الطيفي. ويقيس الفلكيون النطاق الطيفي للنجم وقدره الظاهري. وبذلك يمكنهم تحديد بُعد النجم بحيث يكون قدره المقاس موافقًا للسطوع الموضح بوساطة مخطط (هـ ـ ر).

غوامض لم تحل. يعمل الفلكيون لفهم البداية والنهاية للحياة النجمية. فهم يحاولون الإجابة عن أسئلة مثل: لماذا تتكون نجوم من مختلف الأحجام؟ وهل تكونت الكواكب برفقتها؟ تتكون النجـوم في مناطـق تكون محجوبة بالغبار، ولكن تقنيات جديدة من علم الفلك الإشعاعي وعلم الفلـك للأشعـة تحت الحمراء تزود الفلكيين بوسائل أخرى تمكنهم من معرفة أماكن ميلاد النجوم. ويبحث الفلكيون أيضًا عن كيفية انفجار النجوم في شكل المستعرات فائقة التوهج، وأي بقايا نجمية خلفها.

وظهور تقنيات جديدة بالتأكيد سوف يساعد في الإجابة عن هذه الأسئلة. ومن ناحية أخرى، قد تتكشف ألغاز جديدة يتحتم على الفلكيين حلها

منقوووول الموسوعة الالكترونية الحرة

» بحث علمي شامل عن الذرة atom
» بحث علمي شامل عن البحار والمحيطات
» بحث علمي شامل عن الاعاصير والرياح
» بحث علمي شامل عن الزلازل والبراكين
» بحث علمي شامل عن النفط (البترول)