عند النظر إلى كيفية اختلاف لون النجم ولمعانه، نجد أن النجوم تشكّل مجموعات لطيفة ومتسقة تساعدنا على فهمها ليس بوصفها كائنات ساكنة ولكن بوصفها كيانات متطورة. يمثل مخطط هرتسبرونج - راسل الذي سمي بذلك تيمنا بهنري راسل نفسه، ويُعرف اختصارًا بمخطط إتش آر) كل نجم بنقطة على رسم بياني حيث يحدد لون النجم مكانه على الإحداثيات الأفقية، ويحدد لمعان النجم مكانه على الإحداثيات العمودية. إذا اخترت مجموعة من النجوم ورسمت كل نجم على مخطط هرتسبرونج - راسل، فستجد أن النجوم غير موزعة بالتساوي عبر المخطط، بل تشكّل مجموعات وخطوطًا بدلا من ذلك. والسبب في ذلك أننا عندما ننظر إلى نظام نجمي، فإننا نرى الكثير من النجوم، جميعها في مراحل مختلفة من حياتها. فلكل منها مراحل حياة وسماتها قابلة للتقسيم إلى عائلات وأجيال. اشتهرت باين جابوشكين بالإشارة إلى نجوم معينة على أنها أصدقاء لها وإضفاء طابع إنساني عليها؛ يمكنني فهم السبب الذي دفعها إلى ذلك فبالنظر إلى أي نظام نجمي، فإنك في الواقع تلتقط لقطة لحظية لتطور هذا النظام النجمي. ولأننا على دراية بكيفية تطور حياة الإنسان، فعندما نلتقط صورة لعائلة كبيرة، فإننا ندرك من الأعضاء الجدد ومن كبار السن، ومَن تربطهم صلة قرابة وثيقة يمكننا تصنيف البشر إلى مجموعات تقريبية: الرضع والأطفال والمراهقين والشباب ومتوسطي العمر وكبار السن. ذلك، ومع عند النظر إلى مجموعة من النجوم، يصعب علينا فهم أي النجوم ربما يكون قد نشأ مع أي نجم آخر وأيها يمر بمراحل عمره الأخيرة، ولكن تتضح الفئات العمرية المختلفة على هيئة هذه المجموعات والمسارات المختلفة التي تظهر على مخطط هرتسبرونج-راسل. يمثل كل مسار ومجموعة مرحلة مختلفة من حياة النجوم ومن ثَمَّ أرى أنه من الخطأ وصف النجم بأي طريقة ثابتة فالنجم كيان متطور، منذ لحظة الانهيار الأولى في سحابة غازية، وحتى لحظة زواله العنيف في كثير من الأحيان.

شكل 1: مخطط هرتسبرونج- راسل في الأنظمة النجمية الشابة، تقع غالبية النجوم في النسق الأساسي. وفي الأنظمة الأكبر سنا، تطورت معظم النجوم ذات الكتلة الأكبر (الأكثر) سخونة خارج النسق الأساسي، وتحولت إلى عمالقة أو أقزام بيضاء.

يخبرنا مخطط هرتسبرونج- راسل عند أبسط مستوياته أن هناك نسقًا أساسيا يمتد على نحو مائل عبر منتصف الرسم البياني، حيث تقضي معظم النجوم 90٪ من حياتها. ويعتمد موقع النجم في النسق الأساسي على كتلة ذلك النجم أو بشكل متكافئ درجة حرارته، حيث تقع شمسنا في الثلث الأول من النسق الأساسي من ناحية الجزء السفلي. وسيبقى نجم مثل شمسنا في النسق الأساسي لحوالي 9 مليارات سنة، مرّ منها ما يقرب من 4.6 مليارات سنة. ومن النسق الأساسي، يهاجر نجم متوسط الكتلة إلى مرحلة العملاق الأحمر، ويتضخم حجمه لدرجة أنه عندما تصل شمسنا إلى هذه المرحلة، فستكون على وشك الوصول إلى مدار الأرض ما يحدث بعد ذلك يعتمد على كتلة النجم. فإذا كان النجم يقع بالقرب من الحد الأدنى للمقياس، فسوف ينفد مصدر الطاقة الخاص به ولن يتبقى سوى بقايا صغيرة تعرف باسم القزم الأبيض. أما إذا كان على الجانب الأكثر ضخامة، فسينفجر على شكل مستعر أعظم، حيث يدمر نفسه ويطلق قدرًا كبيرًا من الطاقة يضاهي الطاقة التي تصدر من جميع النجوم الأخرى في المجرة في انفجار مفاجئ. وإذا نجا قلب النجم من الانفجار، فقد يستقر في حالة من الخمول الدائم في صورة نجم نيوتروني، وهو نجم ثقيل جدا تبلغ كتلته كتلة شمسين محشورتين في مجال بحجم مدينة صغيرة. وإذا كانت بقايا النجم الناجية ضخمة بدرجة كبيرة، فحينها سينهار ما تبقى من النجم بالكامل، ويتشكل ثقب أسود إن السرعات التي تنتقل بها النجوم على طول هذه المسارات تكون محكومة بكتلة النجم نفسه. فالنجوم الأكبر حجما تحرق وقودها بمعدل أسرع، مما يؤدي إلى قصر عمرها. وبالتالي، إذا رصدنا نظامًا قديمًا جدًّا، فسنجد أن معظم النجوم الكبيرة الكتلة قد تجاوزت حد الكتلة الكبيرة للنسق الأساسي، ودخلت في مرحلة العملاق الأحمر أو أنهتها تماما كما هو الحال في صورتنا العائلية فإذا رأينا واحدة بعد مرور 30 عامًا، فمن المرجح أن يكون بعض من أفراد العائلة الأكبر سنًا قد أصبحوا متقدمين في السن أو للأسف لم يعد لهم وجود في الصورة على الإطلاق.

في عام 1944، لاحظ فالتر بادي أن بإمكانه تقسيم النجوم إلى نوعين، لكل منهما مخططات هرتسبرونج- راسل مختلفة جدًّا، اعتمادًا على مواقعها في المجرة. تتكون المجرة الحلزونية عادة من تجمع نجمي في المركز يعرف باسم «الانتفاخ»، بالإضافة إلى «قرص» ذي هيكل على شكل ذراع حلزونية، و«هالة» مطوقة ذات بنية نجمية أكثر انتشارًا. وجدَ بادي أن النجوم الموجودة في المناطق المحيطة بالشمس (أي قرص المجرة) قد شكلت مخطط هرتسبرونج - راسل مختلفًا عن مجموعات النجوم التي تقع بعيدا في هالة درب التبانة، وقد نشأت هذه المخططات أيضًا من البيانات المستمدة من قرص مجرة أندروميدا وهالتها كان بادي أول من روّج فكرة أن نجوم النوع الأول كانت شابة وأن نجوم النوع الثاني كانت كبيرة في السن من خلال ملاحظة أن نجوم الهالة من النوع الثاني الأكبر سنا قد تطورت خارج النسق الأساسي، مما أنتج مخطط هرتسبرونج-راسل مختلفًا عما أنتجته نجوم النوع الأول الأصغر سنًا في القرص. يبدو أن السمة الرئيسية المميزة للنجوم في المجموعتين هي عُمر خطوط المعادن وقوتها في الطيف، ولكن لم يكن يتوفر فهم لهذا التقسيم بمعايير علم الفيزياء.

لقد أقنعت أبحاث سيسيليا باين جابوشكين المجتمع العلمي أن الشمس تختلف في تركيبها عن الأرض وتتكون غالبًا من الهيدروجين. كان الوضع الجديد حتى خمسينيات القرن العشرين هو أن مكونات الشمس، على الرغم من اختلافها عن الأرض، كانت في ذلك الوقت مثل أي نجم آخر. وفُهم خطأً أن اختلاف قوة الخطوط في الأطياف المختلفة تنجم حصريا عن اختلاف درجات حرارة النجوم. في خمسينيات القرن العشرين، اكتُشفَ نجم فقير بالمعادن لديه خطوط معادن باهتة وهنا تعذر تفسير ذلك باختلاف درجة الحرارة وحدها مقارنة بالشمس. ونشأ مجال جديد تمامًا، يُسمى علم الآثار النجمي، الذي سنناقشه بإسهاب في الفصل السابع. أشارت خطوط المعادن الأضعف إلى محتوى معدني داخلي أقل، وعند اقتران ذلك بالنظرية القائلة بوجود مجموعتين مختلفتين من النجوم الصغيرة والكبيرة في السن فإن هذا يعني ضمنًا أن ما يحتويه الكون من معادن قد زاد بمرور الوقت. فنجوم النوع الثاني الأكبر سنا كانت أكثر فقرًا في المعادن من نجوم النوع الأول الشابة. ولقد فهمنا لأول مرة أن هذه المعادن الثقيلة أُنتجت داخل النجوم، وتنتشر في الكون مع انفجار النجوم. وتتشكل النجوم الأصغر سنًا من غاز مشبع بالمعادن بالفعل، مما يمنحها نسبة أعلى من محتوى المعادن. ولولا أن النجوم تنتج الكربون والحديد والنيتروجين، لما كنا موجودين على الإطلاق، أو كما قال عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي كارل ساجان: «نحن مصنوعون من غبار النجوم».

حالة التأين التي تشير تلك الخطوط إلى وجود الذرة بها. وأظهرت نتائج باين-جابوشكين أنه على الرغم من أن الشمس كانت تحتوي على عناصر موجودة أيضًا على الأرض، مثل الكربون والهيدروجين والهيليوم كانت الوفرة النسبية لهذه العناصر مختلفة تماما. فالنجوم كانت تحتوي على هيدروجين أكثر بمليون مرة من نفحة المعادن البسيطة التي أظهرتها نتائجها. وكان هذا غريبًا جدًّا بالنسبة إلى علماء الفلك في عام 1925، لدرجة أنه على الرغم من كل الأدلة، قيل إن السبب وراء ذلك هو سوء تطبيق النظرية على عملية الرصد. وكان هنري راسل، عالم فلك زميل، «مقتنعًا بوجود خطأ خطير في النظرية الحالية. فمن الواضح أنه من المستحيل أن يكون الهيدروجين أكثر وفرة بمليون مرة من المعادن.» وثقت باين جابوشكين النتائج وأضافت بيانًا توضيحيا مفاده أن الوفرة النجمية للهيدروجين والهيليوم عالية على نحو غير محتمل، ويكاد يكون من المؤكد أنه«ا ليست حقيقية». وحتى مع البيان التوضيحي، أدى نشر مثل هذه النتائج غير المتوقعة إلى الإضرار بسمعتها، وذكر أحد رؤساء العمل المحتملين أنه لا يستطيع النظر في توظيفها لسببين، أولهما أنها امرأة، وثانيهما أنه «شعر بخيبة أمل كبيرة» عند قراءة ورقتها البحثية. ليس الغرض من هذا إلقاء اللوم على راسل أو توبيخ باين-جابوشكين لعدم ثباتها على موقفها. فخلال تلك الفترة، أثارت تلك النتائج الحيرة، وحتى العلماء ذوو الرأي السديد يمكن أن يتشتت انتباههم عن الأدلة عندما تتعارض تمامًا مع نظرتهم المتأصلة إلى العالم. ولا يحتاج المرء سوى النظر إلى عالم الفيزياء الأشهر، ألبرت أينشتاين، وملاحظة مدى تجنبه للاستنتاج القائل بأن الكون يتمدد.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

للحفاظ على سلامتها.. متحف الكفيل يشرع بخطته السنوية لصيانة مقتنياته

شعبة التوجيه الديني تنظّم مسابقةً ميدانية بذكرى هدم قبور أئمة البقيع (عليهم السلام)

العتبة العباسية المقدسة تواصل إحياء ذكرى هدم قبور أئمة البقيع (عليهم السلام)

قسم الشؤون الفكرية يعقد اجتماعه الفصلي الأول لعام 2026م

المزيد

الآخبار الصحية

اكتشاف هام قد يمهّد لعلاج جديد للسمنة

تغييرات بسيطة في نمط الحياة تقلل خطر أمراض القلب بنسبة كبيرة

ليس اللب فقط!.. قشرة وبذور المانغو تخفي فوائد صحية مذهلة

زيادة استهلاك الكالسيوم ومنتجات الألبان يحمينا من مشكلات صحية خطيرة

المزيد

الآخبار التكنلوجية

العلماء الروس يكتشفون طريقة تحسن فرص نجاح زراعة الأسنان

لحظة زمنية خاطفة في الدماغ تتحكم في التعلم والحركة

القمر لم يعد مجرد محطة.. خطوة جديدة تغيّر مستقبل البشرية

العلماء يكتشفون "نوعا جديد تماما" من الكواكب

المزيد

مواضيع ذات صلة

تصنيف النجوم

قياس درجة حرارة النجوم

عصر النجوم الأولى فريد من نوعه

الضوء الأول نشأة النجوم الأولى

آخر الأنباء (الكون بين النعومة والتكتل)

نتائج متضاربة

أبعد الأشياء في الكون

حركات انسيابية (للمجرات)

من أين أتى الكون؟ لماذا لا يلتف على نفسه في كرة؟

الانفجار الكبير

النجوم الأقرب إلينا

نجوم أخرى معروفة