ربما تبدو النجوم في السماء بلا عمر ولا تتغير، ولكن في النهاية ستتحول أغلب تلك النجوم إلى أقزام بيضاء، آخر مرحلةٍ ملحوظة لتطور النجوم صغيرة ومتوسطة الكتلة. تلك الأجسام النجمية الخافتة نقطة في المجرة، وهي بقايا للنجوم التي سبق لها الاحتراق. وقد التقط تلسكوب هابل التابع لوكالة ناسا الفضائية مجالًا من القشور النجمية، تتواجد تلك الأقزام البيضاء القديمة منذ 12 أو 13 مليون عام أي إنها أصغر قليلًا من نشأة الكون نفسه. نظريًّا، ستتوقف الأقزام البيضاء عن إشعاع الضوء والحرارة متحولةً في النهاية إلى أقزام سوداء.
تكوين الأقزام البيضاء
يتكون التسلسل الرئيسي للنجوم شاملًا الشمس، من سحب من الغبار والغاز مسحوبين معًا بواسطة الجاذبية. فكيف تتطور النجوم خلال فترة حياتها اعتمادًا على كتلتها؟
أكثر النجوم كتلة والتي تفوق كتلتها كتلة الشمس بثماني مرات أو أكثر، لن تتحول أبدًا إلى أقزام بيضاء، وبدلًا من ذلك سينفجرون بشدة من خلال مستعر أكبر (supernova)، تاركين وراءهم نجمًا نيترونيًّا أو ثقبًا أسودَ. ورغم ذلك ستأخذ النجوم الأصغر مسارًا أكثر اتزانًا.
ما بين النجوم ذات الكتلة الصغيرة والمتوسطة كالشمس، ستنتفخ في النهاية متحولة إلى عمالقة حمراء، وبعد ذلك ستنثر النجوم أغلفتها الخارجية متحولة إلى حلقة تعرف بالسديم الكوكبي. وتشير الملاحظات المبكرة إلى أنَّ السديم يتشابه مع بعض الكواكب مثل كوكبي أورانوس ونبتون، وسيتحول اللب إلى قزم أبيض، عبارة عن بقايا النجم حيث لا يوجد فيه أي اندماج هيدروجيني.
النجوم الصغيرة مثل الأقزام الحمراء لا تصل لمرحلة العملاق الأحمر، هم ببساطة يحرقون كل الهيدروجين الخاص بهم وتنتهي تلك العملية بقزم أبيض خافت، ومع ذلك تأخذ مرحلة التحول لعملاق أحمر بلايين السنين حتى يُستهلك كل الوقود بمدة تفوق 13.8 مليون عام وهذا أقدم من الكون. حتى الآن لم يتحول قزم أحمر إلى قزم أبيض.
خصائص الأقزام البيضاء
عندما ينفذ وقود نجم ما، فإنه لم يعد تجربة للضغط الخارجي الناتج من عملية الاندماج وينهار داخليًا على نفسه، تحتوى الأقزام البيضاء تقريبًا على كتلة الشمس ولكنها تملك نصف قطر الأرض، طبقًا لـ (cosmos) -موسوعة فضائية تابعة لجامعة سونبرن في أستراليا- فإن ذلك يجعلهم من ضمن أكثر الأجرام كثافة في الفضاء ولكن يتفوق عليهم النجوم النيوترونية والثقوب السوداء.
طبقًا لناسا فإن الجاذبية على سطح القزم أكبر ب 350000 مرة من الجاذبية على الأرض، وذلك يعني إذا كان شخص وزنه 68 كيلوغرام على سطح الأرض فإن وزنه على سطح قزم أبيض يساوي 22.7 مليون كيلو جرام. وصلت الأقزام البيضاء لتلك الكثافة الغير معقولة بسبب اندماجهم بشدة حتى أن الالكترونات تتصادم معًا مكونة ما يسمى (degenerate matters -مواد متحللة) ستستمر النجوم في الانهيار على نفسها حتى تندفع الإلكترونات مكونة ضغط كاف للخارج حتى تتوقف تلك العملية.
كلما زادت الكتلة كلما كان الجذب للداخل أكبر، لذا القزم عالي الكتلة يملك نصف قطر صغير والعكس صحيح، تلك الظروف تعني أنه بعد تناثر أغلب الكتلة أثناء مرحلة العملاق الأحمر، لا يمكن لقزم أبيض أن يتجاوز 1.4 مرة من كتلة الشمس.
أظهرت المركبة الفضائية سبتزر(spitzer) التابعة لوكالة ناسا أنه على الأقل من 1 إلى 3 في المائة من الأقزام البيضاء تملك غلاف جوى ملوث والذي يعتقد بأن مواد صخرية وقعت داخله. وأثناء البحث عن كواكب تشبه الأرض، استطعنا التعرف على العديد من الأنظمة حيث أنهم أفضل المرشحين لنلجأ إليهم. قال ذلك جاي فاريهي (Jay farihi) الباحث في الأقزام البيضاء في جامعة ليستر في انجلترا.
أي كواكب أرضية لن تكون صالحة للحياة ولكنها ربما احتوت على أماكن حيث تطورت فيها الحياة أثناء الحقبة السابقة.
يقول (Boris Gänsicke) العالم الفضائي بجامعة (Warwick) في إنجلترا:
«في حالة مثيرة لاحظ العلماء سقوط المواد الصخرية داخل قزم أبيض، أنه أمر مثير وغير متوقع أننا استطعنا أن نرى ذلك التغير الدراماتيكي في تاريخ البشرية».
العديد من الأقزام البيضاء تنطفئ بظلام نسبي، وفي النهاية تنفذ طاقتها على هيئة إشعاع، ومن ثم تتحول إلى قزم أسود، ولكن الذين يتشاركون في نظام مع نجم مرافق ربما تواجه مصيرًا آخر. فإذا كان القزم الأبيض جزء من نظام ثنائي؛ ربما يكون قادر على دفع المواد من قرينه إلى السطح؛ وبالتالي تزداد كتلة القزم الأبيض ونحصل على بعض النتائج المثيرة. وهناك احتمال واحد بأن زيادة تلك الكتلة ربما تسبب في انهياره متحولًا إلى نجم نيوتروني.
وعندما يسحب القزم الأبيض مواد من النجم المرافق له، تزداد الحرارة مسببة في النهاية تفاعل والذي ينفجر بعنف عن طريق مستعر أعظم مدمرًا القزم الأبيض وهذه العملية تسمى (single degenerate model-نموذج أحادي متحلل)
في عام 2012 استطاع العلماء أن يلاحظوا أغلفة معقدة من الغاز والتي تحيط النوع الأول من المستعر الأعظم بأدق التفاصيل.
يقول عالم الفضاء (Benjamin Dilday) في الشبكة العالمية للرصد في كايفورنيا (لاس كمبيرز-Las Cumbres):
«نحن حقًا رأينا ولأول مرة دليل مفصل عن طريق (progenitor) لنوع الأول من المستعر الأعظم».
إذا كان رفيق القزم الأبيض في النظام الثنائي قزم آخر بدلًا من نجم نشط، يندمج الجسمان النجميان معًا لينطلقوا كالمفرقعات وهذه العملية تسمى (double degenerate model -نموذج ثنائي التحلل ) من النوع 1a في المستعر الأعظم.
في أحيان أخرى، ربما يسحب القزم الأبيض المواد من رفيقه ليشتعل كمستعر nova، وهو انفجار صغير، لأن القزم الأبيض يظل متحفزًا فيمكنه إعادة العملية العديد والعديد من المرات وتظل تلك نقطة فلسفية حيث يمكن للحياة أن تعاد لمرات في نجم يحتضر.
ترجمة: نرمين محمد
مراجعة: آية غانم
تحرير: سامح منصور
المصدر
Redd, N. (2018). White Dwarfs: Compact Corpses of Stars. Retrieved from https://www.space.com/23756-white-dwarf-stars.html?fbclid=IwAR2e8HezyguRo4mbXmkPj9esYBjb0czEfhHEGtwQ2aoXgGlQ9bGA-o2vO6o
