العناصر الثقيلة في النجوم

بواسطة أميرة إسماعيل
15/02/2016

(تتكون من نجم)

طاقة النجوم تأتي من تجمع العناصر الخفيفة في العناصر الأثقل فيما يُعرف بعملية الإندماج أو الإحتراق النووي. ومن المعروف أن عناصر الكون الثقيلة تم تخليقها في النجوم عندما إندمجت النواة الأخف لتكون النواة الأثقل.

في بداية خلق الكون، كل المواد كانت عبارة عن عنصري الهيدروجين والهيليوم الموجودين بنسبة 75% و 25% على الترتيب. فلم تكن مُوَزعة بالتساوي في أنحاء الفضاء. وهذا ضروري، لأن لو كان وُزع كل شيء بالتساوي لما حدث أي شيء وكان قد تم جذب كل ذرة بالتساوي من جميع الاتجاهات، وظلت حيث كانت بالنسبة للذرات المجاورة.. ونتيجة للتناقضات الطفيفة في توزيع المادة، تتمكن الجاذبية من بدء إِنْهَيار الأحجام الكبيرة من الهيدروجين والهيليوم إلى المناطق الأكثر تركيزًا للغاز. وفي النهاية تتطور هذه المناطق لتكون المجرات فى تلك المناطق ايضاً هناك مستوى ثانٍ من التثاقل اكثر تركيزًا في الهيدروجين والهيليوم ذلك سوف يعمل على تكوين النجوم.
في الوقت الحالي، الشمس تُدمج الهيدروجين إلى الهيليوم. هذه العملية التي تحدث على مدار عمر النجم. بعد أن يُستنفَذ الهيدروجين في مركز النجم، يحرق النجم الهيليوم مُكونًا العناصر الثقيلة بداية من الكربون والأكسجين وخلافه وحتى الحديد والنيكل أيضًا؛ تُطلق هذه العملية طاقة.
خلال معظم عمر النجم، يدمج النجم ذرتي الهيدروجين والهيليوم إلى مركزه. وهاتين الذرتين يندمجا معًا في سلسلة من الخطوات لصنع الهيليوم He⁴)). هذه التفاعلات تُكون 85% من طاقة الشمس، الـ15% المتبقية تنتج عن طريق تفاعلات عنصري البريليوم والليثيوم.

عندما يُستَهلك الهيليوم عند معدل عالي من الطاقة المتولدة في النجوم الهائلة وفي المصادر القاذفة من النجوم الأقل حجمًا يُنتج عنصر الكربون C¹². بعد استنفاد الهيليوم، المصدر التالي لتوليد الطاقة يتضمن التفاعلات النووية الحرارية للكربون، حيث يَنْتُج في هذه التفاعلات البروتونات وجسيمات ألفا. في المراحل الأولى من احتراق الكربون، يتم إلتقاط البروتونات بواسطة الكربون C¹² مكونة نظيره C¹³، فتتفاعل جسيمات ألفا مع نظير الكربون C¹³ لتكون النيوترونات. هذه النيوترونات تُلْتَقَط في مقياس زمني بطيء منتجة العناصر الثقيلة، بشرط أن عدد البروتونات تكون قابلة للمقارنة بعدد جسيمات ألفا، كما مُقَدر لها أن تكون. العناصر الثقيلة تُنْتَج بوفرة من المواد التي تتكون من الهيدروجين النقي بشكل أساسي تُعتبر ضمن شعبة النجوم الأولية.

– شُعبة النجوم الأولية ( I stars) هي النجوم التي تشمل الشمس و تميل إلى السطوع، ساخنة وصغيرة في العمر وتتمركز في أقراص المجرات الحلزونية.

– وهذة العملية يمكن أن تحدث في المواد النجمية غير المختلطة ولا تعاني من حيرة في افتراضات نظير النيون22 Ne²²)). فهو يعتبر المصدر الأساسي للمنتجات المُكونة عن طريق إلتقاط النيوترونات في مقياس زمني بطيء.

خلال «السوبرنوفا –supernova» ( هو نوع من أنواع النجوم المتفجرة وتعبير يدل على عدة انفجارات نجمية هائلة تحدث عندما يستنفذ النجم طاقته و يقذف فيها النجم غلافه في الفضاء عند نهاية عمره)؛ يُطلق النجم كميات كبيرة من الطاقة بالإضافة إلى النيوترونات، حيث تسمح للعناصر الأثقل من الحديد؛ كاليورانيوم والذهب بأن تُنتج. خلال السوبرنوفا كل هذه العناصر تُطْرَد خارج الفضاء.

هذه هي العملية التي تحدث في النجوم الحمراء العملاقة، حيث أن المزيد من النجوم الكبيرة يُخلق بها العديد من العناصر مثل النيتروجين والاكسجين والنيون والماغنسيوم والسيليكون والكبريت والحديد والكوبلت والنيكل. بالإضافة إلى أن الإحتراق النجمي يُنتِج نيوترونات حرة تتحد مع العناصر الموجودة مُسبقًا لتُنشيء الجدول الدوري. وفي النهاية، تموت النجوم الهائلة في انفجار نجمي مذهل، لتؤدي إلى تفاعل اندماجي ينتج كل ما هو معروف في الجدول الدوري، منتجًا كل عنصر ممكن. وكل عنصر ممكن نعني بها كل العناصر عدا الهيدروجين والهيليوم – التي بدأ بهم الكون- والليثيوم والبريليوم والبورن.

المصادر: