جدول المحتويات
القزم الابيض (white dwarf )
القزم الابيض نوع من أنواع النجوم في الفضاء المحيط بمجرتنا مجرة درب التبانة أو الطريق اللبني (Milkyway ) وله حجم صغير في حدود حجم الكوكب ولكن كثافة عالية ،قد تصل إلى أضعاف كثافة الشمس ،والوانها ما بين اللون الأبيض والأصفر.
والاقزام البيضاء ،نجوم قليلة اللمعان في السماء بالرغم من كونها داكنة وصغيرة الحجم كحجم كوكب الزهرة فهي تحتوي كثافة مادية عالية جداً
حيث إن كثافة مادتها قدر كثافة الكثير من النجوم ،وهذه المادة في داخل القزم الابيض مكدسة بشكل مضغوط حيث تكون كثافة السنتيمتر المكعب ما بين طن الى عشرة أطنان من المادة تقريباً ،والارجح أن السبب في أن نجوم الاقزام البيضاء لا تولد طاقة ،تحت هذه الظروف الخيالية من تكدس المادة .
والاقزام البيضاء في الواقع هي نجوم تحتضر وسطوحها ساخنة بدرجة غير اعتيادية ،لان حجمها الصغير يحد من مساحة السطح الذي يخرج منه الإشعاع.
يصل قطر النجم القزم الابيض عدة الألف الكيلومترات فقط إلى عشرة آلاف كيلومتر اي ان حجمها يقرب من حجم الأرض ،وتبلغ درجة حرارة سطحها في البداية من ١٠٠٠٠ إلى ١٠٠٠٠٠ درجة مما يجعلها تبدو ذات ضوء أبيض ثم يبدأ القزم الأبيض يفقد حرارته بسبب قلة التفاعلات الداخلية فيه وقلة وقوده النووي فيبرد ويصبح بعد مليارات السنين قزما اسود .
تتكون معظم الاقزام البيضاء من عنصر الكربون والاوكسجين والتي قد تكون تكونت أثناء الاندماج النووي فيه لعناصر الهيدروجين والهيليوم ٫ تبلغ كثافة النجم القزم الابيض نحو طن / سنتيمتر مكعب.
وتحت هذا الضغط العظيم يصل فيها الغاز إلى حالة انفطار (فيزياء ) كما يسميها العلماء. وهذه الحالة تعني انشطار مستويات الطاقة في نظام يتبع ميكانيكا الكم إلى مستويات ثانوية.
ويتحكم في القزم الأبيض قوى تنبع من مبدأ استبعاد باولي ،وطبقا له فلا يمكن لاي الكترون شغل نفس مستوى الطاقة في بلازما القزم الأبيض ،وطبقا لميكانيكا الكم تتوزع مستويات الطاقة الممكنة بحيث تزيد المسافة بينها تزايد عكسياً مع ضمور حجم النجم.
ونظراً لإشغال مستويات الطاقة في المستويات التحتية ينشأ عن الضغط الناشئ عن قوى الجاذبية أن تشغل الالكترونات مستويات الطاقة العليا في البلازما وينتج عن ذلك ضغطا مضادا يقاوم الضغط الناشئ عن الجاذبية.
فإذا كانت كتلة النجم في البدء ١,٤٤ من كتلة الشمس فلا يمكن تعادل تلك القوتان بذلك الشكل من العجيب أن قطر القزم الابيض يعتمد على كتلة الالكترون ،اي أن أحد المقاييس الكونية متعلق بأحد المقاييس الذرية أو تحت الذرية مباشره.
كذلك يعتمد التوازن في النجوم النيوترونية على سريان مبدأ استبعاد النجم بدلاً عن الالكترونات وينتج عنها نيوترونات هي بمفردها مكونات النجم النيوتروني.
وتبلغ كثافة الاقزام البيضاء كثافة عالية ( ١طن / سنتيمتر مكعب) بحيث تنطبق عليه نظرية النسببية الخاصة لاانشتاين فهو يبدي ظاهرة انزياح الأهم في مجال جاذبيته .
مميزات القزم الأبيض
حتى الآن يتم توثيق حوالي ٩٠٠٠ نجم مصنفة على أنها اقزام بيضاء وليس من السهل اكتشافها بسبب لمعانها الضعيف ويوجد عدد غير قليل من الاقزام البيضاء في المنطقة المجاورة للشمس ،اكتشف العديد منها من قبل الفلكيين جي كويير، ودبليولوتين في أوائل القرن العشرين لذلك تحت دراسة خصائصه الرئيسية بسهولة نسبية حسب التقنية المناخية أبرزها:
- حجم صغير يضاهي كوكب .
- كثافة عالية.
- إضاءة منخفضة .
- درجات حرارة في حدود ١٠٠٠٠ و ٤٠٠٠٠ كلفن .
- لديهم مجال مغناطيسي .
- لديهم جو من الهيدروجين والهيليوم .
- مجال الجاذبية الشديدة .
- فقدان الطاقة المنخفض بسبب الإشعاع المنخفض
وهذا هو سبب تبريدها ببطء شديد بفضل درجة الحرارة واللمعان من المعروف أن أنصاف اقطارها صغيرة جدا ،القزم الأبيض تشبه درجة حرارة سطحيه درجة حرارة الشمس بالكاد يصدر جزء من الف من لمعانه لذلك يجب أن يكون سطح القزم صغير جدا هذا المزيج من درجة الحرارة العالية ونصف القطر الصغير يجعل النجم يظهر باللون الابيض.
فيما يتعلق بهيكلها يفترض أن لديها نواة صلبة ذات طبيعة بلورية محاطة بالمادة في الحالة الغازية .
هذا ممكن بسبب التحولات المتعاقبة التي تحدث في المفاعل النووي للنجم ،من الهيدروجين والهيليوم ومن الهيليوم إلى الكربون ومن الكربون إلى العناصر الثقيلة ٫ أنه احتمال حقيقي ،لان درجة الحرارة في لب القزم منخفضة بما يكفي لوجود مثل هذه النواة الصلبة.
في الواقع تم اكتشاف قزم أبيض مؤخرا يعتقد أن نواته ألماس قطرها ٤٠٠٠ كيلو متر تقع في كوكبة ألفا سنتوري على بعد ٥٣سنه ضوئية من الأرض.
ما الفرق بين القزم الابيض والنجم النيوتروني.
القزم الأبيض والذي يطلق عليه أيضاً اسم القزم المتحلل وهو بقايا نجمية ،تتكون في الغالب من مادة متحللة بالإلكترون .
القزم الابيض كثيف جدا ،تماثل كتلته كتلة الشمس ومع ذلك فإن حجمها مماثل لحجم الارض .
أما النجم النيوتروني كما يوحي الإسم ،تتكون هذه النجوم حصريا من النيوترونات ،يحدث هذا لأن النواة الناتجة عن موت النجوم ضخمة للغاية ،وتضغط جاذبيتها عليهما أكثر فأكثر ،مما يتسبب في اندماج البروتونات والالكترونات في النيوترونات.
ما هو لون القزم الأبيض ؟
نجوم القزم البيضاء التي سميت بهذا الاسم بسبب اللون للاكتشافات الاولى ،تتميز بإضاءة منخفضة ونصف قطر مماثل لنصف قطر الارض.
ما هو لون النجم النيوتروني ؟
يرتبط لون النجم النيوتروني بسرعه الضوء في مادة النجم ،وهو مؤشر على مدى احتمالية وجود هذا النوع من النجوم ،ويشير اللون الأزرق الداكن إلى احتمال وجود نجوم نيوترونية.
الخطوط السوداء هي استقراء للكثافات العالية والمنخفضة.
ما هو وزن القزم الأبيض ؟
يبلغ حجم العديد من الاقزام البيضاء تقريباً حجم الأرض ،يتراوح متوسط كتلتها بين ١_٠,٥ كتلة شمسيه
ما هو وزن النجم النيوتروني ؟
تبلغ كتلة النجم النيوتروني النموذجي حوالي ١,٤ مرة كتلة شمسنا مع الأخذ بالاعتبار أن قطر شمسنا يبلغ حوالي مئة ضعف قطر الارض.
كيف يتكون القزم الأبيض
تتشكل الاقزام البيضاء بعد أن تستنفذ النجوم حتى ١٠ كتل شمسيه من اندماج الهيليوم وتخضع لمرحلة عملاقه حمراء ،ثم يقذفون معظم طبقات سطحهم ويخلقون سديما كوكبيا حول النواة الساخنة ويتحول في النهاية إلى قزم أبيض صغير .
عندما تصل النجوم ذات الكتلة المنخفضة إلى نهاية حياتها ،فأنها تتحول الى عمالقة حمراء ،تاركة وراءها فقط قلباً ساخنا منهارا يعرف بالقزم الأبيض بعد مليارات السنين سوف يبرد هذا اللب تماما ليصبح قزما اسود.