علماء الفلك رسموا حياة الشمس وكيف تنتهي "قصتها"!

وبغض النظر عن الفضول، يمكن أن تساعدنا نماذج التطور النجمي في فهم الكون وعالمنا.

وقالت عالمة الفلك أورلا كريفي من مرصد دو لا كوت دازور في فرنسا: "إذا لم نفهم شمسنا - وهناك العديد من الأشياء التي لا نعرف عنها - كيف يمكننا أن نتوقع فهم كل النجوم الأخرى التي تشكل مجرتنا الرائعة". 

ونحن نعلم بالفعل بشيء من التفصيل ما سيحدث في مستقبل شمسنا، وستستمر في الازدياد حرارة خلال مليارات السنين القليلة القادمة، وفي النهاية ينفد الهيدروجين ليندمج في لبها.

وسيبدأ اللب في الانكماش، وهي عملية تجلب المزيد من الهيدروجين إلى المنطقة المحيطة باللب مباشرة، وتشكل غلافا هيدروجينيا، ثم يبدأ هذا الهيدروجين في الاندماج، وإلقاء الهيليوم في اللب، في عملية تسمى احتراق القشرة.

وخلال هذا، سيتمدد الغلاف الجوي الخارجي للشمس كثيرا، ربما حتى يصل إلى مدار المريخ، ما يحوله إلى عملاق أحمر: سديم كوكبي، وسينهار قلبه ليصبح قزما أبيض، وقد يستغرق تريليونات السنين حتى يبرد تماما.

لكن توقيت نهاية التسلسل الرئيسي يعتمد على الخصائص الفردية لكل نجم. وأفضل طريقة للعثور على ذلك هي البحث في مجرة ​​درب التبانة عن النجوم الشبيهة بالشمس في مراحل مختلفة من حياتها، ثم نسجها في جدول زمني يصوغ ماضي نجمنا ومستقبله.

إقرأ المزيد

هل يمكن للكون أن "يرتد" إلى الأبد؟!

ومع أحدث إصدار للبيانات من مشروع رسم خرائط Gaia Milky Way التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، أصبح لدينا الآن الجدول الزمني الأكثر تفصيلا لحياة الشمس حتى الآن.

وتتمثل مهمة Gaia الأساسية في رسم خريطة لمجرة درب التبانة بأعلى دقة حتى الآن، وهي مجهزة بمجموعة من الأدوات لهذه المهمة. فهي تتعقب مواقع وحركات النجوم في السماء، مع أخذ ملاحظات مفصلة عن سطوع كل نجم وتصنيفه الطيفي.

ويمكن استخدام هذه القيم لتحديد عوامل مثل التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة، ويمكن أيضا رسمها في خط بياني يُعرف باسم مخطط هيرتزبرونج-راسل، والذي يعطي تقديرا لعمر النجم.

ويمكن القول إن كتلة النجم لا تتغير حقا مع تقدمه في العمر؛ لكن درجة حرارته تتغير، بشكل كبير، بناء على الاندماج النووي الذي يحدث في اللب النجمي، والذي يُلاحظ كتغيرات في السطوع.

وتصنف شمسنا على أنها نجم تسلسل رئيسي من النوع G، أو قزم أصفر (على الرغم من أنها ليست صفراء في الواقع)، وهي مثال نموذجي إلى حد ما من نوعه.

ويبلغ عمرها حوالي 4.57 مليار سنة، أو حوالي منتصف عمر تسلسلها الرئيسي. وهي أيضا قادرة على الاندماج النووي الحراري الأساسي، وتوليد درجة حرارة سطح تبلغ 5772 كلفن. وهذا يعني أن النظر إلى النجوم الأخرى من النوع G يجب أن يعطينا فكرة جيدة جدا عن كيف يمكن لشمسنا أن تستمر في حرق الوقود، ومتى قد تتلاشى في النهاية.

وبدأت كريفي وفريقها في البداية في تمشيط بيانات Gaia لأنهم أرادوا رصد النجوم بدقة مع درجات حرارة "أبرد" نسبيا تتراوح بين 3000 و10000 كلفن. وذلك لأن النجوم ذات درجة الحرارة المنخفضة تميل إلى أن تكون أصغر، وتعيش أطول من النجوم الأكثر سخونة؛ لذلك، يمكن للنجوم أن تكشف المزيد عن التاريخ والتطور النجمي لمجرة درب التبانة والكون الأوسع.

ونظرا لأن نطاق درجة الحرارة هذا يشمل نجوما مثل الشمس، يمكن استخدام البيانات للتركيز على النجوم ذات الكتلة والتركيب الكيميائي المماثل للشمس. ونتج عن ذلك 5863 نجما شبيها بالشمس عبر مخطط هيرتزبرونج-راسل بأكمله.

ومن خلال تحديد أكثر النجوم شبها بالشمس فقط، تمكنت كريفي وزملاؤها من تأكيد توقيت زوالها.

وبما يتفق بشكل عام مع التوقعات السابقة لعمر الشمس، ستبلغ درجة حرارتها ذروتها عند حوالي 8 مليارات سنة من العمر، وستتحول إلى نجم عملاق أحمر يبلغ من العمر حوالي 10 إلى 11 مليار سنة. والحياة على الأرض، للتسجيل، لم يتبق منها سوى مليار سنة، ما لم نفعل شيئا كارثيا، أو حدث شيء كارثي لنا. وذلك لأن سطوع الشمس يزداد بنحو 10% كل مليار سنة؛ ما يعني أنه كذلك تزداد درجة الحرارة أيضا، ويبدو هذا التغيير صغيرا، لكنه سيجعل الأرض غير صالحة للحياة كما نعرفها.

ولكن لا يزال هناك عمل يجب القيام به. يمكن أن يخبرنا كتالوج Gaia الجديد للنجوم الشبيهة بالشمس المزيد عن كيف ولماذا نحن هنا. ويمكننا معرفة ما إذا كانت النجوم الشبيهة بالشمس تتصرف جميعها بنفس الطريقة، على سبيل المثال، والأهم من ذلك، البحث عن المزيد من أنظمة الكواكب التي تشبه النظام الشمسي.

وفي الوقت الحالي، لم نعثر على أي نظام يبدو قادرا على إيواء حياة متقدمة تقنيا كما نعرفها، لكن الإجابات موجودة، إذا تمكنا من العثور عليها.

المصدر: ساينس ألرت