كيف يحسب العلماء عمر النجم؟

هذا ليس سهلا كما تعتقد. نحن نعرف الكثير عن النجوم. بعد قرون من توجيه التلسكوب نحو السماء ليلاً ، يمكن لعلماء الفلك والهواة على حدٍ سواء اكتشاف الخصائص الأساسية لأي نجم ، مثل كتلته أو تكوينه. لحساب كتلة النجم ، انظر فقط إلى دوره المداري وقم ببعض الجبر. لتحديد ما يتكون منه ، انظر إلى الطيف المنبعث من النجم. لكن أحد المتغيرات التي لم يكتشفها العلماء بعد هو الوقت. قال ديفيد سودربلوم ، عالم الفلك في معهد بالتيمور لعلوم تلسكوب الفضاء ، “الشمس هي النجم الوحيد الذي نعرفه”. “كل شيء بدأ من هناك.” حتى النجوم المدروسة جيدًا تفاجئ العلماء من وقت لآخر. في عام 2019 ، عندما خفت نجم العملاق الأحمر منكب الجوزاء ، لم يكن علماء الفلك متأكدين مما إذا كان يمر بمرحلة أو ما إذا كان انفجار سوبر نوفا على وشك الحدوث. (اتضح أن هذه مجرد مرحلة). عندما لاحظ العلماء أن الشمس تتصرف بشكل مختلف عن النجوم الأخرى في منتصف العمر ، صُدمت أيضًا. بالمقارنة مع النجوم الأخرى من نفس العمر والكتلة ، ليس لديها مغناطيسية. يشير هذا إلى أن علماء الفلك قد لا يفهمون تمامًا الجدول الزمني لمنتصف العمر. يمكن للحسابات القائمة على الفيزياء والقياسات غير المباشرة لعمر النجوم أن تزود علماء الفلك بتقديرات. بعض الطرق أكثر فاعلية للأنواع المختلفة من النجوم. فيما يلي ثلاث طرق يحسب بها علماء الفلك عمر النجوم. مخطط هيرتزبرونج-راسل العلماء لديهم طرق جيدة لكيفية ولادة النجوم ، وكيف تعيش ، وكيف تموت. على سبيل المثال ، تحرق النجوم وقود الهيدروجين ، وتتوسع ، وفي النهاية تصرف غازها في الفضاء ، سواء كان تأثيرًا أو أنينًا. ولكن عندما تحدث كل مرحلة من مراحل دورة حياة النجم ، تتعقد الأمور. اعتمادًا على كتلتها ، ستصطدم بعض النجوم بهذه النقاط بعد عدد مختلف من السنوات. تموت النجوم الأكثر ضخامة في سن مبكرة ، في حين أن النجوم الأقل كتلة يمكن أن تحترق لمليارات السنين. في مطلع القرن العشرين ، اقترح عالمان فلكان – إجنار هيرتزبرونج وهنري نوريس راسل – بشكل مستقل فكرة رسم خرائط لدرجة حرارة النجوم بناءً على سطوعها. تتوافق الأنماط الموجودة على مخطط Hertzsprung-Russell أو HR مع مواقف النجوم المختلفة في دورة الحياة. اليوم ، يستخدم العلماء هذه الأنماط لتحديد عمر العناقيد النجمية ، ويعتقد أن جميع نجوم هذه العناقيد تشكلت في نفس الوقت. من المهم ملاحظة أنه ما لم تقم بالكثير من الرياضيات والنمذجة ، فلا يمكن استخدام هذه الطريقة إلا للنجوم في عنقود ، أو من خلال مقارنة لون وسطوع النجوم الفردية مع مخطط HR نظري. قال ترافيس ميتكالف ، عالم الفلك في معهد بولدر لعلوم الفضاء في كولورادو: “الأمر ليس دقيقًا للغاية. لكنه أفضل شيء حصلنا عليه.” السرعة الدورانية بحلول سبعينيات القرن الماضي ، لاحظ علماء الفيزياء الفلكية وجود اتجاه: النجوم في العناقيد الشابة كانت تدور أسرع من تلك الموجودة في العناقيد القديمة. في عام 1972 ، استخدم عالم الفلك Andrew Skumanich معدل الدوران والنشاط السطحي للنجم لاقتراح صيغة بسيطة لتقدير عمر النجم: معدل الدوران = (العمر) -. كانت هذه هي الطريقة المفضلة للأقمار الصناعية المنفردة لعقود من الزمن ، لكن البيانات الجديدة أوجدت ثغرات في فائدتها. اتضح أن بعض النجوم لا تتباطأ عندما تصل إلى عمر معين. بدلاً من ذلك ، يحافظون على نفس سرعة الدوران لبقية حياتهم.

علم الزلازل النجمية
البيانات الجديدة التي أكدت معدل الدوران لم تكن أفضل طريقة لتقدير عمر نجم فردي جاءت من مصدر غير متوقع: تلسكوب كبلر الفضائي لصيد الكواكب الخارجية. ليس مجرد نعمة لأبحاث الكواكب الخارجية ، فقد دفع كبلر علم الزلازل النجمية إلى المقدمة من خلال التحديق في نفس النجوم لفترة طويلة حقًا.

إن مشاهدة وميض نجم يمكن أن يعطي أدلة على عمره. ينظر العلماء إلى التغيرات في سطوع النجم كمؤشر لما يحدث تحت السطح ، ومن خلال النمذجة ، يحسبون تقريبًا عمر النجم. للقيام بذلك ، يحتاج المرء إلى مجموعة بيانات كبيرة حقًا حول سطوع النجم – والتي يمكن أن يوفرها تلسكوب كبلر.

يقول سودربلوم: “يعتقد الجميع أن الأمر كله يتعلق بالعثور على الكواكب ، وهذا صحيح”. “لكني أحب أن أقول إن مهمة كبلر كانت مهمة خفية في الفيزياء النجمية.”

ساعد هذا النهج في الكشف عن أزمة منتصف العمر المغناطيسية للشمس وقدم مؤخرًا بعض الأدلة حول تطور مجرة ​​درب التبانة. منذ حوالي 10 مليارات سنة ، اصطدمت مجرتنا بمجرة قزمة. لقد وجد العلماء أن النجوم التي خلفتها تلك المجرة القزمة أصغر سنًا أو في نفس عمر النجوم الأصلية لمجرة درب التبانة. وبالتالي ، ربما تكون مجرة ​​درب التبانة قد تطورت بسرعة أكبر مما كان يعتقد سابقًا.

نظرًا لأن التلسكوبات الفضائية مثل TESS التابع لناسا و CHEOPS التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية تقوم بمسح بقع جديدة من السماء ، سيتمكن علماء الفيزياء الفلكية من معرفة المزيد عن دورة الحياة النجمية والتوصل إلى تقديرات جديدة لمزيد من النجوم.

بصرف النظر عن الفضول حول النجوم في الفناء الخلفي الخاص بنا ، فإن لعصر النجوم آثار تتجاوز نظامنا الشمسي ، من تكوين الكواكب إلى تطور المجرات – وحتى البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.

“في أحد هذه الأيام – ربما سيمر بعض الوقت – يدعي شخص ما أنه يرى علامات الحياة على كوكب يدور حول نجم آخر. السؤال الأول الذي سيطرحه الناس هو ، “كم عمر هذا النجم؟” يقول سودربلوم. “سيكون هذا سؤالا صعبا للإجابة عليه.”

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية