La النجم النيوتروني ونجوم الكوارك ، مثل الثقوب السوداء ، هي أجسام مثيرة. لقد تطورت الفيزياء الفلكية بما يكفي لتزويدنا بمعلومات قيمة للغاية عنها ، مما يشجعنا على مواصلة الاهتمام ، على أمل أن يتمكن علماء الكونيات من فهمها بشكل أفضل ومساعدتنا على فهم العملية التي تؤدي إلى تدريبهم بشكل أكثر دقة.
سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول النجوم النيوترونية وخصائصها وأصلها.
النجم النيوتروني
على الرغم من أن هذه النجوم ذات النيوترونات والكواركات هم الأبطال الحقيقيون لهذه المقالة ، من أجل فهمها ، فإننا مهتمون أولاً بمراجعة عملية حياة النجوم. ومع ذلك ، قبل أن ندخل في الدقيق ، يبدو من المهم أن ندلي ببيان نوايا: لن تجد معادلة في هذه المقالة. لا يحتاجون إلى فهم دقيق وبديهي لكيفية عمل العمليات الفيزيائية المثيرة التي تفسر تكوينهم.
تتكون النجوم من سحب من الغبار والغاز منتشرة في جميع أنحاء الكون. عندما تكون كثافة إحدى الغيوم عالية بما يكفي ، ستعمل الجاذبية عليها ، مما سيعزز ظهور آلية لا تعرف الكلل تسمى انكماش الجاذبية ، والتي ستكثف المواد الموجودة في السحابة وتشكل تدريجيًا نجومًا صغيرة أو نجومًا أولية. تسمى هذه المرحلة من التطور النجمي بالتسلسل الرئيسي ، حيث تحصل النجوم على الطاقة من خلال الانكماش التثاقلي.
الأصل
حول 70٪ من كتلة النجم عبارة عن هيدروجين ، 24-26٪ هيليوم والباقي 4-6٪ عبارة عن مزيج من العناصر الكيميائية أثقل من الهيليوم. تتأثر حياة كل نجم بتكوينه الأولي ، ولكن الأهم من ذلك أنه يتأثر بعمق بكتلته ، والتي لا تعدو كونها كمية المادة التي يمكن أن تتراكمها الجاذبية وتكثفها في جزء من الفضاء.
ومن المثير للاهتمام ، أن النجوم الأكثر ضخامة تستهلك الوقود بشكل أسرع بكثير من النجوم الأقل ضخامة ، لذلك كما سنرى خلال هذا المقال ، فإن لها عمرًا أقصر ، والأهم من ذلك أنها أكثر عنفًا وإثارة. بينما يؤدي الانكماش التثاقلي إلى تكثيف المادة الموجودة في السحابة ، تزداد درجة حرارتها تدريجيًا.
إذا كانت كمية المادة المتراكمة كبيرة بما يكفي ، فإن ظروف الضغط ودرجة الحرارة المطلوبة للاندماج التلقائي لنواة الهيدروجين من خلال تفاعلات الاندماج النووي ستظهر في النواة. عندما تصل درجة حرارة نواة النجم الأولي إلى 10 ملايين درجة مئوية ، يحدث الاشتعال بالهيدروجين. لحظة حدوث هذه الظروف هي اللحظة التي يتم فيها تشغيل الفرن النووي. ويبدأ النجم في مرحلة تسمى التسلسل الرئيسي ، يسحب خلالها الطاقة من اندماج نوى الهيدروجين.
الانصهار الأساسي
نتاج اندماج الهيدروجين هو نواة هيليوم جديدة ، لذلك يبدأ تكوين النجم بالتغير. في هذه العملية ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة وتضطر النجوم إلى إعادة التكيف باستمرار للحفاظ على التوازن الهيدروستاتيكي. علماء الفيزياء الفلكية لديهم أدوات رياضية يمكنها وصف هذه العملية بدقة شديدة ، لكننا مهتمون بمعرفة أن التوازن الهيدروستاتيكي هو الكتلة التي تحافظ على استقرار النجم.
لتحقيق ذلك ، من الضروري أن تتعايش قوتان متعارضتان وتعادل كل منهما الأخرى. أحدها هو الانكماش الثقالي ، والذي ، كما رأينا ، يضغط مادة النجم ، ويضغط عليها بلا رحمة. والآخر هو ضغط الإشعاع والغاز الناتج عن اشتعال فرن نووي يحاول توسيع النجم. إعادة الضبط المستمر التي تختبرها النجوم عندما تستهلك الهيدروجين وتنتج نوى هيليوم جديدة هي المسؤولة عن الحفاظ على توازنها ، لذا فإن الانكماش الثقالي من جهة، الإشعاع وضغط الغاز على الآخر ، يتم الاحتفاظ بها في الخليج.
في هذه العملية ، يضطر قلب النجم إلى الانكماش لزيادة درجة حرارته ومنع انهيار الجاذبية. إذا لم تستطع موازنة نفسها بسبب ضغط الإشعاع والغاز ، فإنها محكوم عليها بانهيار الجاذبية. إذا كانت كتلة النجم كبيرة بما فيه الكفاية ، فسوف يسخن قلبه وينضغط بشدة لدرجة أنه عندما ينضب الهيدروجين ، سوف يندمج قلب الهيليوم. من تلك اللحظة فصاعدًا ، ستبدأ عملية تسمى ثلاثية ألفا.
خصائص النجم النيوتروني
تصف هذه الظاهرة الآلية التي تندمج بواسطتها ثلاث نوى هيليوم لإنتاج نواة كربون ، وتحدث عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة اندماج نوى الهيدروجين. في هذه العملية ، سيستمر النجم في استهلاك احتياطياته من الهيليوم ، وإنتاج نوى الكربون ، وإعادة ضبطه للحفاظ على توازن مثالي ، مرة أخرى بفضل التأثيرات المشتركة لانكماش الجاذبية والإشعاع وضغط الغاز. عندها لن تتوقف عن إنتاج الكربون.
عندما ينضب هذا العنصر في اللب ، فإنه يقوم بإعادة ضبط وضغط ورفع درجة حرارته مرة أخرى لتجنب انهيار الجاذبية. من هذه النقطة فصاعدًا ، سوف يشتعل لب الكربون من خلال عملية الاندماج النووي ويبدأ في إنتاج عناصر كيميائية أثقل.
على الرغم من أن اندماج الكربون في قلب النجم يحدث في الطبقة العلوية المباشرة ، إلا أن اشتعال الهيليوم يظل دون تغيير. وفوق هذا الهيدروجين. في عملية التركيب النووي النجمي ، اسم العملية التي تحدث فيها التفاعلات النووية داخل هذه الأجسام ، تأخذ النجوم هيكلًا هرميًا مشابهًا للبصل. العناصر الأثقل هي في القلب ، ومن هناك نجد العناصر الأخف وزناً بشكل متزايد واحدة تلو الأخرى.
النجوم هي المسؤولة في الواقع عن إنتاج العناصر الكيميائية. في ذلك يتم تصنيعها الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والكالسيوم والفوسفور التي تشكل 99٪ من كتلة الجسم. والعناصر الكيميائية التي تشكل الـ 1٪ المتبقية. الشيء الذي يصنعنا ليس فقط نحن ، لكن كل ما يحيط بنا يأتي من النجوم.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن النجم النيوتروني وخصائصه.