Published in: الفضاء

الأقزام الحمراء – ميزاتها، الأقزام البنية وتشكلها

Author د. جاسم الفواز

Published on: 14 أبريل، 2023

د. جاسم الفواز

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الأقزام الحمراء Red Dwarfs

الأقزام الحمراء هي أصغرُ نجوم التسلسل الرئيسي حيث تظهر باللون البرتقالي أكثر من اللون الأحمر.  يعتقد العلماء أن بعض الأقزام الحمراء التي تمتلك كتلةً تساوي ثُلث كتلة الشمس فقط لها عمرٌ أطول من العمر الحالي للكون البالغ حوالي 14 مليار سنة. فهذا النوع من النجوم يُعتبر من شيوخ المجرة الأطول عمراً فيها. تولد الأقزام الحمراء أيضاً بأعدادٍ كبيرةٍ جداً، وأكبر بكثير من النجوم الضخمة، وإن هاتين الميزتين تعطي الأقزام الحمراء انتشاراً كبيراً في مجرتنا، فهي تشكل حوالي 75 بالمئة من النجوم في مجرة درب التبانة. ^[1]

يعتقد العلماء أن 20 من أصل 30 نجمة بالقرب من الأرض هي من نوع الأقزام الحمراء، فأقرب نجمة إلينا بعد الشمس هو نجم قنطور الأقرب (Proxima centauri)، وقد اكتشف عام 1915، وهو قزمٌ أحمر يبعد عن الأرض 4.2 سنة ضوئية. ^[2]

بماذا تمتاز نجوم الأقزام الحمراء؟

1- تمتاز الأقزام الحمراء بكتلتها الصغيرة، فهي تتراوح بين (0.08 إلى 0.5) من كتلة الشمس، ودرجة حرارة سطحها منخفضةً جداً، فتتراوح ما بين (2500 إلى 4000 كلفن)، وقطرها عادةً بضعة أعشار من قطر الشمس، كما تتميز الأقزام الحمراء بكثافتها العالية أسوةً بباقي النجوم الصغيرة الحجم (30 إلى 100 مرة كثافة الشمس). ^[3]

2- تمتاز النجوم من نوع القزم الأحمر بأنها أكثر برودةً وخفوتاً من الشمس، فالشمس أكثر سطوعاً بعشر مرات من أكثر الأقزام الحمراء سطوعاً، وأكثر بحوالي عشرة آلاف مرة من الأقزام الحمراء الداكنة، بالتالي الأقزام الحمراء تُعتبر من أكثر النجوم صعوبةً في الرصد، فنحن لا نستطيع أن نراها بالعين المجردة أو بالتلسكوبات العادية.

3- نظراً لأنها صغيرة الحجم وذات كتلة منخفضة، فإنها تتطور بشكل بطيء مقارنةً مع أعمار نجوم التسلسل الرئيسي يقدر بـ 100 مليار سنة، وهو عمرٌ طويل، وأحد أهم أسباب عمرها الطويل أن الطاقة والمواد الناتجة عن الاندماج في النواة النجمية تنتقل إلى سطح النجم، حيث تبرد وتعود مرةً أخرى للقلب.

يمنع هذا الخليط تراكم الهيليوم في القلب، وهو شرطٌ أساسيٌّ لانصهار الهيليوم الأساسي، ووصوله لمرحلة العملاق الأحمر (بالإنكليزية Red Giant)، بالتالي يتمُّ إعادة تغذية تفاعلات الاندماج في القلب بشكل دائم بواسطة الهيدروجين من الطبقات الخارجية هذا يسمى الحمل الحراري. لكن بمجرد نفاد إمدادات وقود الهيدروجين بحيث لم يعد هنالك ما يكفي من تفاعلات الاندماج لمواجهة الجاذبية، ينهار النجم ويسخن ليتحول إلى نجم من نوع قزم أبيض. ^[4]

الجدير بالذكر أن تلسكوب جيمس ويب JWST عثر على كوكب شبيه بالأرض يدور حول نجم قزم أحمر، فهذه النجوم تملك فرصةً كبيرةً أن يكون لديها مجموعات كوكبية قد نجد يوماً ما أحدها شبيه بالأرض. ^[5]

الأقزام البنية Brown Dwarfs

في 1995، أعلنت مجلة ناتشر Nature عن اكتشافٍ غير عادي أدى إلى تقليص الحدود بين النجوم والكواكب حيث أكدت مجموعة من الباحثين الإسبان اكتشاف أول قزم بني، وسموه تيد1 (Teide 1) حيث يقع على بعد 400 سنة ضوئية، فالأقزام البنية هي أجرامٌ محيرةٌ جداً بتركيبها وتصنيفها، بحيث تقع بين النجوم والكواكب. ^[6]

فمن المعروف أن الجرم السماوي يُصنّف أنه نجم عندما يكون ضخماً بدرجةٍ كافية حتى تحدث تفاعلات الاندماج النووي في قلبه، فتندمج نوى الهيدروجين لتشكل نوى الهليوم، وتطلق الكثير من الحرارة والطاقة الضوئية التي تغذي النجم، والحدّ الأدنى للكتلة المطلوبة لبدء هذه العملية النشطة هو حوالي 80 ضعف كتلة المشتري أو 10بالمئة من كتلة الشمس. ^[7]

فالأقزام البنية لا تحقق هذه الخاصة، فهي ليست نجوماً بكل ما تعنيه كلمة نجم من معنى، كما أنها من ناحية الحجم أقل ضخامةً من أصغر النجوم، وبالجهة المقابلة هي أكثر ضخامةً من الكواكب لديهم ما بين 13و 80 ضعف كتلة كوكب المشتري الذي هو أضخم كوكب في المجموعة الشمسية. ^[8]

كيف تتشكل الأقزام البنية؟

تتشكل الأقزام البنية بنفس الطريقة التي تتشكل بها نجوم التسلسل الرئيسية، فهي تتكون من مجموعات الغاز والغبار في السدم، لكنها لا تكتسب أبداً كتلةً كافيةً للقيام بالاندماج النووي أسوةً بنجوم التسلسل الرئيسي. هذا هو السبب في أنه يُشار إليها أحياناً باسم “النجوم الفاشلة”، بالإضافة أنها أصغر حجماً، فهي أيضاً أكثر برودةً من الشمس، كما أنها تمتلك غلافاً جوياً خارجياً متشبّهةً بذلك بالكواكب. ^[9]