العملاق الأحمر هو نجم محتضر في آخر مراحل تطور النجوم. في غضون بضعة مليارات من السنين فقط ستتحول الشمس خاصتنا إلى عملاق أحمر، تتمدد وتبتلع الكواكب الداخلية، ربما حتى الأرض. ماذا يحمل المُستقبل في ضوء نظامنا الشمسي والأنظمة المناظرة لها؟
تكوين العملاق
أغلب النجوم في الكون هي نجوم نسق أساسي – هؤلاء الذين يحولون الهيدروجين إلى هيليوم بالاندماج النووي. قد يكون لدى نجم النسق الأساسي كتلة تتراوح بين ثلاثة إلى ثمانية مرة من الشمس وفي النهاية يحترق خلال الهيدروجين في لُبه. قد توازن على مدار حياته الضغط الخارجي للانصهار مع الضغط الداخلي للجاذبية. بمجرد توقف الانصهار تتولى الجاذبية القيادة وتضغط النجم ليصبح أصغر وأكثر إحكامًا.
تزداد الحرارة مع الانكماش، وتصل تباعًا إلى مراحل حيث يكون بمقدرة الهيليوم أن يَصهِر الكربون. اعتمادًا على كتلة النجم قد يحترق الهيليوم تدريجيًا أو قد يبدأ بنور خاطف (فلاش) مُتفجِّر.
قال مرفق التلسكوب الوطني الأسترالي على موقعهم الالكتروني:
على الرغم من أن الانصهار لم يعُد يحدث في اللُب إلا أن ارتفاع الحرارة يُسخِّن غلاف الهيدروجين الذي يحيط باللُب حتى يصبح ساخن كفاية ليبدأ انصهار الهيدروجين منتجًا طاقة أكثر من التي كانت عندما كان نجم نسق أساسي.
تصل النجوم الحمراء العملاقة إلى أحجام تتراوح بين مئة مليارٍ وواحد مليار كيلومتر في القطر (62 مليون إلى 621 مليون)، بين 100 إلى 1000 مرة حجم الشمس اليوم. نظرًا لأن الطاقة تنتشر عبر منطقة أكبر، تكون درجات الحرارة السطحية أكثر برودة، تصل فقط من 2200 إلى 3200 درجة مئوية (4000 إلى 5800 فهرنهايت)، أكثر قليلًا من نصف سخونة الشمس. يسبب تغير تلك الحرارة في لمعان النجوم في الجزء الأحمر من الطيف مما يؤدي إلى اسم العملاق الأحمر، بالرغم أنْ غالبًا ما يكون لونهم برتقاليًا أكثر في المَظهر.
في 2017 حدد فريق دولي من علماء الفلك سطح العملاق الأحمر (باي جرويس – π Gruis) بالتفصيل بواسطة تلسكوب المَرصَد الأوروبي الجنوبي الكبير جدًا، ووَجدوا أن لدى سطح العملاق الأحمر بعض الخلايا أو الحبيبات الحرارية، التي يبلغ طول كل منها 75 مليون ميلٍ (120 مليون كيلومتر). بالمقارنة فإنَّ الشمس لديها حوالي 2 مليون خلية حرارية يبلغ طول كل منها حوالي 930 ميلًا (1500 كيلومتر).
تعيش النجوم ما يتراوح بالتقريب بين بضعة آلاف إلى 1 مليار من السنين كعملاق أحمر. تباعًا ينفذ الهيليوم في اللُب ويتوقف الانصهار. ينكمش النجم مجددًا حتى يصل غلاف هيليوم جديد إلى اللُب. عندما يَشتعل الهيليوم تَنفجر الطبقات الخارجية للنجم في سُحب ضخمة من الغاز والغبار المعروفة بالسٌدم الكوكبية. تلك الأغلفة أكبر وأخفت من النجوم الأم.
تستمر النواة في الانهيار عل نفسها. النجوم الأصغر مثل الشمس تنهي حياتها كقزم أبيض مُحكم. تسقط مواد النجوم الأكبر والأكثر ضخامة في الداخل حتى يصبح النجم في النهاية سوبرنوفا يهُب الغاز والغبار في موت درامي ناري.
مستقبل الشمس
سوف تبدأ الشمس عملية احتراق الهيليوم متحولة إلى عملاق أحمر في 5 مليار سنة تقريبًا. عندما تتمدد سوف تستهلك طبقاتها الخارجية المريخ والزُهرة وتصل إلى الأرض. مازال العلماء يتناقشون حول إذا كان سوف يُبتلَع كوكبنا أم لا، أو إذا كان سيدور بشكل خطير بالقرب من ذلك النجم الخافت. في كلا الحالتين سوف تتوقف الحياة كما نعرفها على الأرض عن الوجود.
قال عالم الفلك (أليكس وولتشزان – Alex Wolszczan) من جامعة ولاية بنسلفانيا في بيان له:
قد يَنتظر مصير مماثل الكواكب الداخلية في نظامنا الشمسي عندما تصبح الشمس عملاق أحمر وتتمدد لتصل إلى مدار كوكب الأرض في 5 مليار سنة من الآن.
وقال عالم الفيزياء الفلكية من جامعة لانكشر (دون كورتز – Don Kurtz) إلى رويترز:
مستقبل كوكب الأرض هو أن يموت والشمس تغلي المحيطات، لكن سوف تبقى الصخور الساخنة على قيد الحياة.
قد تعطينا الشمس المتغيرة على الرغم من ذلك الأمل إلى الكواكب الأخرى. عندما تتحول النجوم إلى عمالقة حمراء، فإنهم يغيرون المناطق الصالحة للحياة في نظامهم. المنطقة الصالحة للحياة هي المنطقة حيث من الممكن أن يتواجد الماء السائل، يعتبرها العلماء منطقة ناضجة لتطور الحياة. نظرًا لأنْ يبقى النجم عملاق أحمر لمليار سنة تقريبًا فإنَّه من الممكن أن تنشأ الحياة على الأجسام في النظام الشمسي الخارجي والتي سوف تكون أقرب إلى الشمس.
قال عالم الكواكب خارج المجموعة الشمسية (رمسيس م. راميريز – Ramses M. Ramirez) وهو باحث في (معهد كورنيل كارل ساجان – Cornell’s Carl Sagan Institute):
عندما يكبر النجم ويلمع تتحرك المنطقة الصالحة للحياة إلى الخارج وأنت بذلك في الأساس تُجدد نشاط النظام الكوكبي.
إن الأشياء الحالية في تلك المناطق الخارجية متجمدة في نظامنا الشمسي خاصتنا، مثل الأقمار أوروبا وإنسيلادوس اللذين يدوران حول المُشتري وزُحل.
مع ذلك فإنَّ نافذة الفرصة ستكون مفتوحة لفترة وجيزة فقط. عندما تنكمش الشمس ونجوم أخرى أصغر إلى قزم أبيض سوف يتبدد الضوء الواهب للحياة، وقد تُنشئ السوبرنوفا من النجوم الأكبر فُرص حياتية أُخرى.
المصدر
ترجمة: فاطمة الجبالي
مراجعة: بيير عماد
تحرير: زياد الشامي
