منكب الجوزاء: الخصائص والتكوين والبنية والتكوين - آرتي - 2025

منكب الجوزاء هو نجم ألفا لكوكبة الجبار ، وهذا هو سبب تسميته أيضًا بألفا أوريونيس. إنه نجم من نوع العملاق الأحمر ، أكبر النجوم حجمًا ، ولكن ليس بالضرورة الأكثر كتلة.

على الرغم من كونه نجم ألفا من Orion ، إلا أن Betelgeuse للوهلة الأولى ليس الأكثر سطوعًا في الكوكبة ، لأن Rigel -beta Orionis- هو الأكثر تميزًا. ومع ذلك ، في الأشعة تحت الحمراء والطيف القريب من الأحمر ، منكب الجوزاء هو الأكثر سطوعًا ، وهي حقيقة مرتبطة مباشرة بدرجة حرارة سطحه.

الشكل 1. كوكبة الجبار وأربعة من نجومها الرئيسية ، بما في ذلك منكب الجوزاء. المصدر: Pixabay.

هذا النجم تمت ملاحظته بالتأكيد منذ العصور القديمة من قبل البشر الأوائل ، بسبب لمعانه الكبير. من حيث السطوع ، عادة ما تكون عاشر سطوع في سماء الليل ، وكما قلنا ، فهي الثانية في السطوع في كوكبة الجبار.

وصف علماء الفلك الصينيون في القرن الأول منكب الجوزاء بأنه نجم أصفر. لكن مراقبين آخرين مثل بطليموس أشاروا إليها على أنها برتقالية أو حمراء. بعد ذلك بكثير ، خلال القرن التاسع عشر ، لاحظ جون هيرشل أن سطوعه متغير.

ما يحدث هو أن جميع النجوم تتطور ، ولهذا يتغير لونها بمرور الوقت ، حيث يطرد الغاز والغبار من أكثر الطبقات السطحية. هذا أيضا يغير لمعانها.

الخصائص العامة

منكب الجوزاء هو المثال المميز للنجم الأحمر العملاق ، والذي يتميز بوجود نوع طيفي K أو M والسطوع من النوع الأول.

هم نجوم ذات درجة حرارة منخفضة. في حالة منكب الجوزاء ، يُحسب أنه حوالي 3000 كلفن ، ترتبط درجة الحرارة واللون ، على سبيل المثال قطعة من الحديد الساخن حمراء اللون ، ولكن إذا زادت درجة الحرارة فإنها تتحول إلى اللون الأبيض.

على الرغم من أن عمر منكب الجوزاء لا يتجاوز 8 ملايين سنة ، إلا أنه تطور بسرعة خارج التسلسل الرئيسي ، لأن وقوده النووي قد نفد وتضخم إلى أبعاده الحالية.

هذه النجوم العملاقة لها أيضًا لمعان متغير. في السنوات الأخيرة ، تضاءل سطوعه ، الأمر الذي أثار قلق المجتمع العلمي ، على الرغم من أنه يتعافى مؤخرًا.

فيما يلي خصائصه الرئيسية:

- المسافة: من 500 إلى 780 سنة ضوئية.

- الكتلة: بين 17 الى 25 كتلة شمسية.

- نصف القطر: ما بين 890 إلى 960 نصف قطر شمسي.

- السطوع: بين 90.000 إلى 150.000 درجة سطوع شمسي.

- حالة التطور: العملاق الأحمر.

- الحجم الظاهر: +0.5 (مرئي) -3.0 (نطاق الأشعة تحت الحمراء J) -4.05 (نطاق الأشعة تحت الحمراء K).

- العمر: ما بين 8 و 10 مليون سنة.

- السرعة الشعاعية: +21.0 كم / ثانية

ينتمي منكب الجوزاء إلى الطبقة الطيفية M ، مما يعني أن درجة حرارة الغلاف الضوئي منخفضة نسبيًا. تم تصنيفها كنوع M1-2 Ia-ab.

في مخطط Yerkes للتصنيف الطيفي ، تعني اللاحقة Ia-ab أنها عملاق من اللمعان المتوسط. يستخدم الطيف المضيء من منكب الجوزاء كمرجع لتصنيف النجوم الأخرى.

يُحسب قطر منكب الجوزاء بين 860 إلى 910 مليون كيلومتر وكان أول نجم يقاس قطره عن طريق قياس التداخل. هذا القطر يمكن مقارنته بقطر مدار كوكب المشتري ، لكنه ليس أكبر العملاق الأحمر.

على الرغم من حجمه الكبير ، إلا أنه أكبر من شمسنا بـ 10 إلى 20 مرة فقط. لكن كتلته كبيرة بما يكفي لتسرع تطوره النجمي ، لأن عمر النجم هو معكوس مربع من كتلته.

التكوين والتطور

بدأ منكب الجوزاء ، مثل كل النجوم ، كسحابة ضخمة من غاز الهيدروجين والهيليوم والغبار الكوني مع عناصر كيميائية أخرى ، والتي تكثفت حول نقطة مركزية وزادت من كثافة كتلتها.

هناك دليل على أن هذا هو الحال في تكوين العناقيد النجمية ، التي تقع بشكل عام داخل السدم المكونة من مادة بين نجمية باردة ومتفرقة.

الشكل 2. سديم IC396 مع العديد من النجوم في مرحلة التكوين. تم التقاط الصورة بالأشعة تحت الحمراء ، حيث يمتص السديم الطيف المرئي. المصدر: ناسا / سبيتزر.

تشكيل النجم وحياته وموته معركة أبدية بين:

• الجاذبية ، والتي تميل إلى تكثيف كل المادة في نقطة واحدة و
• الطاقة الحركية الفردية لكل جسيم ، والتي تمارس معًا الضغط اللازم للهروب والتوسع من نقطة الجذب.

عندما تنكمش السحابة الأصلية باتجاه المركز ، يتشكل النجم الأولي الذي يبدأ في إصدار الإشعاع.

يتسبب التجاذب الثقالي في اكتساب النوى الذرية للطاقة الحركية ، ولكن عندما تتوقف في المركز الأكثر كثافة من النجم الأولي ، فإنها تصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا وبالتالي تبدأ في التألق.

عندما يتم الوصول إلى النقطة التي تكون فيها نوى الهيدروجين معبأة بإحكام وتكتسب طاقة حركية كافية للتغلب على التنافر الكهروستاتيكي ، تبدأ القوة الجذابة القوية في العمل. ثم يحدث اندماج النوى.

في الاندماج النووي لنواة الهيدروجين ، تتشكل نوى الهيليوم والنيوترون ، بكميات هائلة من الطاقة الحركية والإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا بسبب فقدان الكتلة في التفاعل النووي.

هذه هي الآلية التي تتصدى للضغط الثقالي للنجم ، من خلال الضغط الحركي وضغط الإشعاع. طالما كان النجم في هذا التوازن ، يُقال إنه في التسلسل الرئيسي.

مرحلة العملاق الأحمر

العملية الموصوفة أعلاه لا تدوم إلى الأبد ، على الأقل بالنسبة للنجوم الضخمة جدًا ، حيث يتحول الهيدروجين إلى هيليوم ، وينضب الوقود.

وبهذه الطريقة ، يتناقص الضغط الذي يصد الانهيار الثقالي ، وبالتالي يتم ضغط قلب النجم ، في نفس الوقت الذي تتسع فيه الطبقة الخارجية ويهرب جزء من الجسيمات ، الأكثر نشاطًا ، إلى الفضاء ، مكونًا سحابة من الغبار تحيط بالنجم.

عندما يحدث هذا ، يتم الوصول إلى حالة العملاق الأحمر وهذه هي حالة منكب الجوزاء.

الشكل 3. منكب الجوزاء ، عملاق أحمر بحجم 800 شمس إلى 130 فرسخ فلكي في كوكبة الجبار ، يظهر قرصه النجمي. (المصدر: HST).

في التطور النجمي ، تحدد كتلة النجم زمن الحياة والموت.

عملاق خارق مثل منكب الجوزاء له عمر قصير ، ويمر عبر التسلسل الرئيسي بسرعة كبيرة ، بينما تتوهج الأقزام الحمراء الأقل ضخامة بشكل متواضع لملايين السنين.

يقدر عمر منكب الجوزاء بـ 10 ملايين سنة ويعتبر في المراحل النهائية من دورته التطورية. يُعتقد أنه في غضون 100000 عام أو نحو ذلك ، ستنتهي دورة حياته بانفجار مستعر أعظم كبير.

الهيكل والتكوين

منكب الجوزاء له قلب كثيف محاط بغطاء وجو يبلغ قطره 4.5 أضعاف قطر مدار الأرض. ولكن في عام 2011 تم اكتشاف أن النجم محاط بسديم ضخم من المواد التي نشأت منه.

يمتد السديم المحيط بمنكب الجوزاء 60 مليار كيلومتر من سطح النجم ، أي 400 ضعف نصف قطر مدار الأرض.

في مراحلهم النهائية ، يطرد العمالقة الحمر المواد إلى الفضاء المحيط بكمية هائلة في وقت قصير نسبيًا. تشير التقديرات إلى أن منكب الجوزاء يفرز ما يعادل كتلة الشمس في 10000 سنة فقط. هذه مجرد لحظة في زمن النجوم.

فيما يلي صورة للنجم وسديمه ، تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب VLT الموجود في سيرو بارانال ، أنتوفاجاستا ، تشيلي بواسطة ESO (المنظمة الأوروبية للبحوث الفلكية في نصف الكرة الجنوبي).

في الشكل ، الدائرة الحمراء المركزية هي بشكل صحيح نجم منكب الجوزاء ، ويبلغ قطرها أربعة أضعاف ونصف مدار الأرض. ثم يتوافق القرص الأسود مع منطقة ساطعة للغاية كانت مقنعة للسماح لنا برؤية السديم الذي يحيط بالنجم ، والذي ، كما قيل ، يمتد حتى 400 ضعف نصف قطر مدار الأرض.

تم التقاط هذه الصورة في نطاق الأشعة تحت الحمراء وتم تلوينها بحيث يمكن رؤية المناطق المختلفة. اللون الأزرق يقابل أقصر الأطوال الموجية والأحمر إلى الأطول.

الشكل 4. الدائرة الحمراء الصغيرة في الوسط هي نجمة منكب الجوزاء ، والدائرة السوداء هي إخفاء منطقة شديدة السطوع. حول الدائرة السوداء يمكنك رؤية السديم المكون من مادة طردها النجم. (المصدر: ESO-VLT)

العناصر الموجودة في منكب الجوزاء

مثل كل النجوم ، يتكون منكب الجوزاء بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم. ومع ذلك ، نظرًا لأنه نجم في مراحله النهائية ، يبدأ بداخله في تجميع عناصر أثقل أخرى من الجدول الدوري.

تشير ملاحظات السديم المحيط بمنكب الجوزاء ، المكون من مادة ألقاها النجم ، إلى وجود غبار السيليكا والألومينا. هذه المادة هي التي تشكل معظم الكواكب الصخرية ، مثل الأرض.

يخبرنا هذا أن ملايين النجوم المشابهة لمنكب الجوزاء كانت موجودة في الماضي ، وتوفر المواد التي تكونت الكواكب الصخرية في نظامنا الشمسي ، بما في ذلك الأرض.

توهين منكب الجوزاء

في الآونة الأخيرة ، منكب الجوزاء هو خبر في الصحافة الدولية ، منذ بداية أكتوبر 2019 بدأ ضوءه يخفت بشكل ملحوظ ، في غضون بضعة أشهر فقط.

على سبيل المثال ، في يناير 2020 ، انخفض سطوعه بمعامل 2.5. ومع ذلك ، بحلول 22 فبراير 2020 ، توقف التعتيم وبدأ في استعادة سطوعه.

يشير هذا إلى الطيف المرئي ، ولكن في طيف الأشعة تحت الحمراء ظل سطوعه مستقرًا إلى حد ما على مدار الخمسين عامًا الماضية ، مما دفع علماء الفلك إلى الاعتقاد بأنه ليس اختلافًا ضوئيًا مثل الذي يحدث في المراحل المؤدية إلى انفجار سوبرنوفا.

على العكس من ذلك ، يتعلق الأمر بامتصاص وتشتت النطاق المرئي للطيف الكهرومغناطيسي ، بسبب سحابة الغبار التي طردها النجم نفسه.

سحابة الغبار هذه شفافة للأشعة تحت الحمراء ، ولكن ليس للطيف المرئي. من الواضح أن سحابة الغبار السميك المحيطة بالنجم تتحرك بسرعة بعيدًا عنه ، لذا فإن كتف Orion ، الصياد الأسطوري ، سيبقى بالتأكيد في السماء لفترة أطول.

المراجع

1. أسترونو. منكب الجوزاء. تم الاسترجاع من: astronoo.com.
2. باساتشوف ، ج. 2007. الكون: علم الفلك في الألفية الجديدة. الطبعة الثالثة. طومسون بروكس / كول.
3. البذور ، م 2011. أسس علم الفلك. الطبعة السابعة. سينجاج ليرنينج.
4. افتح النافذة. علاقة اللمعان الشامل. تم الاسترجاع من: media4.obspm.fr
5. ويكيبيديا. منكب الجوزاء. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.com
6. ويكيبيديا. جمعية Orion OB1 النجمية. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.com