عندما تنظر إلى السماء وترى نجمًا لامعًا ظاهرًا عن بقية النجوم، في الغالب، هذا هو النجم الأحمر العملاق أو باختصار العملاق الأحمر (Red Giant Star). لكن لماذا تلمع لهذه الدرجة؟ وكيف تتكون هذه النجوم؟ وما هي الخصائص التي تميزها وتجعلها من أكبر النجوم في الكون؟ وما علاقة النجم الأحمر العملاق بموت ونهاية الشمس؟
كيف يتكون النجم الأحمر العملاق؟
لكي يستمر أي نجم في الحياة وإنتاج الطاقة، فلا بد من وجود قوتين متزامنتين تعمل كل منهما عكس الأخرى، للحفاظ على النجم من الانفجار أو التلاشي، وهما الطاقة المتحررة من الاندماج النووي داخل لب النجم وهي تدفع السطح للخارج، وقوى الجاذبية التي تجذب السطح إلى الداخل. وباختلاف مقادير هاتان القوتين يمر النجم بعدة مراحل:
مرحلة الاستقرار
خلال فترة الاستقرار، تكون القوى النووية الخارجية المتحررة من اندماج ذرات الهيدروجين مساوية للقوى الداخلية المتمثلة في الجاذبية الخارقة للب الداخلي للنجم.
مرحلة الانكماش
بمرور الزمن، تستنفذ النجوم التي تكون كتلتها بين ثلاث إلى ثمان أضعاف كتلة الشمس الوقود النووي من الهيدروجين ويتحول للهيليوم، فتتوقف عملية الاندماج، وتتولى قوة الجاذبية الهيمنة وتسحب السطح نحو المركز، فيبدأ النجم الانكماش.
مرحلة التمدد
مع استمرار وزيادة الانكماش، يزداد الضغط الداخلي، وبالتالي ترتفع حرارة اللب. وفي النهاية، تحدث عملية اندماج نووي أخرى بين ذرات الهيليوم الناتجة من اندماج ذرات الهيدروجين مكونة عنصر الكربون، ومحررة بذلك طاقة كبيرة تتغلب على قوة الجاذبية. فيندفع سطح النجم للخارج، ثم يستمر بالتمدد بشكل متدرج أشبه بالانفجار البطيء. ويُتوقع أن يكون نهاية الشمس مشابهًا لهذه العملية.
خصائص النجم الأحمر العملاق
لهذه النجوم الضخمة خصائص مميزة لا تشترك مع الأنواع الأخرى من النجوم، حيث تتميز بالآتي:
الحجم الضخم
تصل النجوم الحمراء العملاقة إلى أحجام هائلة تجعلها من أكبر النجوم في الكون، حيث يتراوح طول قطر النجم بين 100 مليون و 1 مليار كيلومتر، أي أنه يستطيع احتواء من 100 إلى 1000 نجم بحجم الشمس بداخله. على سبيل المثال، ففد تم مؤخرًا اكتشاف نجم يسمى بـ (VY Canis Majoris) الذي يعد واحدًا من أكبر النجوم المكتشفة حتى الآن، فهو أكبر من الشمس بحوالي 1400 مرة
انخفاض درجة الحرارة
مع التمدد الواسع لسطح النجم، تتوزع الطاقة في محيط أكبر من السابق، فتقل درجة الحرارة للنجم لتتراوح ما بين 2200 إلى 3200 درجة مئوية فقط. وهذه الحرارة هي أقل بقليل من نصف درجة حرارة الشمس.
اللون الحقيقي للنجم
قد يكون من غير المنطقي السؤال عن لون النجم الأحمر العملاق. لكن بالرغم من تسميته بالنجم الأحمر العملاق، إلا أنه يظهر في الحقيقة باللون البرتقالي أو الأصفر المائل للاحمرار. وترجع تسميته بالنجم الأحمر إلى ميل الطيف الإشعاعي له إلى المنطقة الحمراء من الطيف المرئي، وذلك بسبب انخفاض درجة حرارته مقارنة بالنجوم الأخرى.
شدة اللمعان
بسبب الحجم الهائل والمساحة الكبيرة لسطح النجم المشع، ترتفع درجة اللمعان للنجوم الحمراء العملاقة. حيث يساوي إشعاعُ النجم الواحد من الضوء إشعاعَ ما يتراوح بين 100 و 1000 شمس مجتمعين. على سبيل المثال، فهناك نجم يبعد عنا حوالي 36.7 سنة ضوئية يسمى بالسماك الرامح وهو ألمع النجوم في برج العواء (Boötes) الفلكي الشمالي .
موت النجم الأحمر العملاق
تتراوح أعمار النجوم الحمراء العملاقة من 100 مليون إلى 2 مليار سنة. في النهاية مع استهلاك مخزون الهيليوم تتوقف عملية الاندماج وتنخفض طاقة النجم، ويبدأ النجم بالتقلص من جديد تحت تأثير الجاذبية حتى يتحد الغلاف الخارجي مع اللب الداخلي، فيشتعل ما تبقى من الهيليوم محدثًا انفجارًا هائلا يتخطى حجمه حجم النجم نفسه مطلقًا للسحب والغازات ومخلفًا مساحات كونية شاسعة من السحب الغازية والغبار الكوني.
بعد مرور عدة ملايين من السنوات من موت النجم الأحمر العملاق وبرود هذه سحب والغازات المتخلفة من الانفجار، تبدأ المواد المتبقية بالتجمع مرة أخرى، وتكوين لب آخر لنجم جديد. وهناك عدة سناريوهات لتكوين هذا النجم؛ فيتوقع للنجوم الصغيرة نسبيًا كشمسنا أن ينتهي بها المطاف كقزم أبيض. أما النجوم الكبيرة فيتوقع لها أن تتحول في النهاية إلى ما يسمى بالسوبر نوفا (Supernova).
أشهر النجوم الحمراء العملاقة
معظم النجوم المتألقة التي تراها ظاهرة في السماء هي نجوم حمراء عملاقة، ومن هذه النجوم:اسم النجمطول القطرمقدار البعد عن الشمسقوة اللمعانالسماك الرامح Arcturus35 مليون كيلومتر36.7 سنة ضوئيةأكثر إشعاعًا من الشمس بـ 110 مرة. أكثر النجوم لمعانًا في مجموعة العواء الفلكية الشمالية، ,وثالث نجم من حيث قوة اللمعان في السماء.الدبران Aldebaran61 مليون كيلومتر65.3 سنة ضوئيةأكثر إشعاعًا من الشمس بـ 518 مرة. ألمع النجوم برج الثور الفلكي، ويقع في المركز الرابع عشر كأكثر النجوم لمعانًا.Gacrux167 مليون كيلومتر88.6 سنة ضوئيةثالث ألمع نجم في مجموعة الجوهر الفلكية، وترتيبه الـ 26 بين النجوم الأكثر لمعانًا في السماء.
نهاية الشمس
الشمس نجم متوسط الحجم، ومصيره مثل نهاية باقي النجوم المماثلة بعد انتهاء فترة الاستقرار، وهو النجم الأحمر العملاق:
تحول الشمس إلى نجم أحمر عملاق
يتوقع العلماء أن محزون الوقود النووي من الهيدروجين لدى الشمس سوف يكفى لما يقرب من خمس مليارات سنة. ثم تبدأ الشمس بالاعتماد على الهيليوم الناتج من عملية الاندماج النووي لذرات الهيدروجين، وبذلك ستتحول الشمس إلى نجم أحمر وتبدأ بالتمدد و ابتلاع الكواكب القريبة.
مصير كوكب الأرض
العلماء شبه متأكدون بأن عطارد والزهرة سيتم ابتلاعهما داخل الشمس. لكنهم غير متيقنين ما أذا كان للأرض نفس المصير ام سيتوقف توسع الشمس عند حافة الأرض، وعلى أية حال، فالحياة التي نعرفها لن تكون رهن الوجود. فبالرغم من انخفاض حرارة الشمس إلى أقل من النصف، لكن سيؤدي قرب سطح الشمس من الأرض إلى رفع درجة حرارة الكوكب لمئات الدرجات، مما يؤدي إلى تبخير كافة مياه البحار والمحيطات، علاوة على موت جميع أنواع الحياة على سطح الأرض، ولن ينجو سوى الصخور والمعادن الصلبة التي تتحمل الحرارة العالية.
أنواع النجوم في الكون كثيرة ومتعددة، ومتباينة في الكتلة والحجم واللون والحرارة. وقد اكتُشِف نوع أكبر من النجم الأحمر العملاق، وهو النجم الأحمر العملاق الضخم (Red Supergiant).وتوجد أيضًا نجوم صغيرة في الحجم وثقيلة الكتلة مثل القزم الأبيض، كما توجد نجوم كبيرة ذات حرارة مرتفعة تسمى بالأزرق الكبير. وكل منها له خواصه وطريقة نشأته وموته. فسبحان من سخر هذه الكون المبهر لنتأمل قدرته وعظمة الخلق. فلا شيء باق سوى وجهه الكريم.
