ما النجوم مصنوعة من. النجوم وتطورها

ما العناصر الكيميائية التي تتكون منها مختلف الأجسام المحيطة بنا - الهواء والماء والأرض والصخور والنباتات والحيوانات؟ ما هي الشمس والنجوم مصنوعة من؟

لطالما كانت هذه الأسئلة تهم الإنسان.

بالفعل في القرن الماضي ، تم إجراء تحليلات مفصلة للعديد من الصخور التي تشكل الكرة الأرضية. كانت النتيجة غير متوقعة. مع وجود كل مجموعة متنوعة من الصخور الموجودة في قشرة الأرض ، اتضح أنها تتكون أساسًا من بضعة عناصر كيميائية - السيليكون والأكسجين والحديد والألمنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم وبعضها الآخر. هذه العناصر هي جزء من قشرة الأرض في شكل مركبات مع الأكسجين.

الأهم من ذلك كله في القشرة (إلى العمق)

16 كم) من الأكسجين ؛ انها تشكل حوالي 50 في المئة من جميع المواد. الجزء الرابع من القشرة الأرضية هو السيليكون. حوالي سبعة إلى ثمانية في المئة من وزنها يقع على حصة من الألومنيوم وحوالي أربعة - على حصة من الحديد. المغنيسيوم والكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم مجتمعة تشكل ما يزيد قليلا عن 10 في المئة من كتلة قشرة الأرض. ويتألف عدد قليل فقط من مادة قشرة الأرض من العناصر الكيميائية الثمانية المتبقية ،

بعض هذه العناصر ، مثل القصدير والنحاس والكروم والنيكل وغيرها ، في الأرض في شكل مجموعات خام - رواسب خام.

تنتشر العناصر الأخرى في قشرة الأرض.

وتشمل هذه ؛ على سبيل المثال ، سكانديوم ، الهافنيوم وغيرها. تسمى هذه العناصر "نادرة" ، على الرغم من أن العدد الإجمالي لمثل هذه العناصر "النادرة" في الأرض ليست صغيرة جدًا. في كثير من الأحيان هناك أكثر من العناصر العادية ، "ليست غير شائعة". وبالتالي فإن العنصر "النادر" من الزركونيوم في قشرة الأرض هو عدة مرات أكثر من الرصاص.

وتسمى هذه العناصر "نادرة" لأنها منتشرة في الأرض واستخراجها من الصخور مهمة تستغرق وقتًا طويلاً للغاية.

مع العمق ، تتغير النسبة المئوية للعناصر الكيميائية. تحتوي على الحديد والمغنيسيوم ، ويقلل من كمية الأكسجين والصوديوم والبوتاسيوم والألومنيوم والسيليكون. وفقا للعلماء ، جوهر الأرض يتكون أساسا من الحديد.

يتم إجراء دراسة لتوزيع العناصر الكيميائية وتاريخها في قشرة الأرض بواسطة علوم الشباب - الكيمياء الجيولوجية. تم إنشاء هذا العلم من خلال أعمال العلماء السوفياتيين البارزين V.I. Vernadsky و A.E. Fersman.

التركيب الكيميائي للمواد والأصل "الحي" العضوي "ضعيف" للغاية. عشرات الآلاف من الهيئات العضوية المتنوعة للطبيعة تتكون أساسًا من 6-8 مواد - الكربون والنيتروجين والأكسجين والهيدروجين وبعضها الآخر.

تم تحديد تكوين الهواء أيضا. مكوناته الرئيسية هي النيتروجين والأكسجين (بالإضافة إلى هذه العناصر ، يحتوي تكوين الهواء على غازات الأرجون والنيون والهيليوم والكريبتون وزينون وثاني أكسيد الكربون).

وبالتالي ، فإن المواد الكيميائية التي تشكل جدول Mendeleev تشكل مجموعة متنوعة من المواد ذات الطبيعة المتحركة وغير الحية.

في الوقت الحالي ، يعرف الكيميائيون ، على سبيل المثال ، العناصر الكيميائية التي تشكل جزءًا من أجسام الحيوانات. وهنا يتبين أننا نلتقي مع العناصر ذاتها - الأكسجين والكربون ، والنيتروجين والكالسيوم ، والكبريت والفوسفور ، والصوديوم والبوتاسيوم.

في القرون الماضية ، اعتقد العديد من العلماء أن أجسام الطبيعة غير الحية والحيوية هي أشياء لا تضاهى. شيء واحد ، على سبيل المثال ، الحجر "الميت" وآخر تمامًا هو نوع من الكائنات الحية النباتية أو الحيوانية. الحجر وأي هيئة أخرى ذات طبيعة غير مألوفة يمكن تعلمها من أجل صنعها بشكل مصطنع. يزعم أنه من المستحيل الحصول على أي مادة من الحياة البرية بشكل مصطنع. وتشارك "قوة الحياة" الخاصة في إنشائها.

هذه الآراء كانت مدعومة بفارغ الصبر من قبل رجال الكنيسة. لقد رأوا فيها تأكيدًا لوجود روح غير واضحة وغامضة ومراوغة.

لقد دحض العلم هذه الآراء غير العلمية. منذ حوالي 120 عامًا ، تم إنتاج اليوريا لأول مرة بشكل مصطنع ، وهي مادة تم إنشاؤها مسبقًا فقط عن طريق الكائنات الحية.

بعد ذلك بقليل ، طور الكيميائي الروسي الشهير ن. ن. زنين إعداد قاعدة الصبغة ، الأنيلين ، من البنزين. سابقا ، تم الحصول على الأنيلين من صبغة طبيعية - النيلي.

اليوم ، يصنع الكيميائيون بشكل مصطنع عدة مئات من المواد ذات الأصل "الحي" ، ولكن أيضًا يتسلمون المواد العضوية التي لا تنشئها الحياة البرية!

وهكذا ، يثبت العلم الآن الوحدة المادية للعالم من حولنا.

جميع الأجسام العديدة ذات الطبيعة الحيوية وغير الحية تتكون من أصغر جزيئات المواد - ذرات العناصر الكيميائية المختلفة. يتم تحديد عدد هذه العناصر الكيميائية ووحدتها عن طريق قانون الطبيعة العظيم - القانون الدوري للد.

ولكن السؤال الآخر الذي يطرح نفسه يتطلب إجابة. ما هي المادة ، وما العناصر التي تتكون منها الأجرام السماوية والنجوم والكواكب؟ هل قانون منديليف صالح أيضا للكون؟

العلم الحديث يعطي الجواب و "لكن هذا السؤال. نعم عادلة

منذ العصور القديمة ، لاحظ الناس سقوط "الأحجار السماوية" - النيازك. في العصور السابقة ، كانت هذه الحجارة في كثير من الأحيان حتى تعبد باسم "رسل الآلهة". حاليا ، نحن نعلم أن النيازك هي أجزاء من الأجرام السماوية الأخرى في الكون.

بطبيعة الحال ، من المثير للاهتمام معرفة العناصر الكيميائية التي تتكون منها "الأحجار السماوية".

أظهرت التحليلات العديدة للنيازك ، سواء من الحجر أو الحديد ، أن شظايا المادة التي تأتي إلينا من أعماق الكون تتكون من نفس العناصر الكيميائية التي يجمعها الجدول الدوري.

لا يوجد عنصر جديد غير معروف لنا على الأرض في النيازك!

تم الآن تحديد تكوين الأجرام السماوية المتوهجة - الشمس والنجوم. أشعة الضوء التي جاءت إلى الأرض من النجوم البعيدة روى عن هذا الرجل.

في منتصف القرن الماضي ، أعطى الفيلسوف المثالي O. Comte ، الذي يحاول إثبات أن معرفتنا بالطبيعة محدودة ، المثال التالي: لن يعرف الشخص أبدًا ما هي النجوم والشمس ، وما هي درجة حرارة هذه الأجرام السماوية ، وما إلى ذلك. - هذه هي الأجرام السماوية المتوهجة. حتى لو افترضنا أنه في المستقبل البعيد ، سيقوم الناس ببناء طائرة بين الكواكب ، لا يزالون غير قادرين على الاقتراب من سطح الشمس والنجوم ، لأن درجة حرارة هذه الأجرام السماوية مرتفعة للغاية.

نفى العلم الحجج الخاطئة لهذا الفيلسوف.

بعد بضع سنوات فقط من هذا البيان الذي أدلى به كومت ، تم اكتشاف طريقة جديدة ومثمرة لدراسة الأجرام السماوية - التحليل الطيفي.

باختصار ، جوهر هذه الطريقة هو كما يلي: الضوء الأبيض الذي نلاحظه في الحياة ، في ظل ظروف معينة ، يتحلل إلى أشعة ملونة. ويمكن ملاحظة ذلك من خلال تجربة بسيطة للغاية. ضع في مسار شعاع الضوء قطعة من الزجاج تشبه إسفين ، ما يسمى المنشور ثلاثي السطوح (الشكل 9).

عبر هذا المنشور ، يغير الضوء اتجاهه المستقيم أو ، كما يقولون ، ينكسر فيه ويتحلل في وقت واحد إلى أشعة ملونة. يتم تشكيل ما يسمى الطيف من الأشعة الملونة. في الطيف ، من المعتاد التمييز بين سبعة ألوان: الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والأزرق والبنفسجي ، وتتحول إلى بعضها البعض.

يفسر هذه الظاهرة بحقيقة أن أشعة الألوان المختلفة تنكسر بشكل مختلف في قطعة ثلاثية من الزجاج - الأشعة الحمراء تنحرف أقل من غيرها في المنشور ، والبنفسجي أكثر من جميع الأشعة الأخرى.

دراسة الأطياف الضوء من مصادر مختلفة ، اكتشف العلماء سمة واحدة منها. الضوء الذي يأتي من المواد الصلبة والسوائل الحارة يعطي دائمًا طيفًا مستمرًا ، أي خطوط ملونة فيه تتبع بعضها تلو الأخرى ودائماً بنفس الترتيب.

يتم الحصول على طيف مختلف تمامًا إذا كان الضوء ينبعث من الأبخرة الحارة في أي مادة. يتكون هذا الطيف من خطوط ملونة رقيقة مفصولة بخطوط داكنة. يسمى هذا الطيف شريط الطيف.

واتضح أن لكل عنصر كيميائي طيف خط خاص به ، يختلف عن العناصر الأخرى. على سبيل المثال ، يعطي بخار الصوديوم المتوهج طيفًا يتكون من خط أصفر مزدوج ؛ توجد في طيف بخار عنصر الليثيوم عناصر مميزة - خط أحمر وواحد برتقالي ؛ تظهر أبخرة البوتاسيوم ذات اللون الأحمر الحار خطين مميزين - الأحمر والبنفسجي ، إلخ.

كان اكتشاف هذه الميزة الرائعة - قدرة المواد على إعطاء طيف الانبعاث الخاص بها يختلف عن غيرها عندما تكون في حالة غازات ساخنة ، أساس تحليل طيفي حساس بشكل غير عادي). باستخدام طريقة البحث هذه ، في السنوات الأولى من تطبيقها ، تم اكتشاف العديد من العناصر الكيميائية الجديدة غير المعروفة سابقًا (بما في ذلك الغاليوم المذكور سابقًا). محتوى هذه العناصر في الأرض مشتت للغاية ، لذلك في وقت سابق استحوذت على انتباه الباحث. أتاحت طريقة البحث الطيفي للأجسام الطبيعة اكتشاف ملايين ومليارات الجرام من مادة ما.

جعل كل جسم بسيط جديد يشعر بمزيج من مزيج جديد من خطوط الألوان في الطيف ، طيف خط جديد.

دراسة طيفية لأشعة الضوء القادمة من الأجرام السماوية ، وسمحت لنا بتحديد العناصر التي تتكون منها النجوم.

حتى قبل فتح أطياف الخط ، لوحظ أن طيف أشعة الشمس ، الذي كان لفترة طويلة يعتبر صلبًا ، ليس مستمرًا بالفعل ، ولكنه يتقاطع مع العديد من الخطوط الداكنة الرقيقة.

تم العثور على الإجابة على هذه الخطوط بعد اكتشاف التحليل الطيفي. اتضح أن الخطوط المظلمة تتشكل في الطيف لأن الضوء في مسارها يمر عبر أزواج غير مضيئة من بعض العناصر. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا مر الضوء عبر أبخرة البوتاسيوم المبردة ، ثم في الطيف المستمر ، في الأماكن التي تكون فيها الخطوط الملونة لهذا العنصر باللون الأحمر والأرجواني ، سيظهر خطان مظلمان على التوالي.

تسمى هذه الأطياف ، التي تتكون من خطوط داكنة على خلفية العصابات الملونة ، أطياف الامتصاص.

كما ساعد أطياف الامتصاص في معرفة تكوين الأجرام السماوية.

أظهرت دراسة طيف امتصاص أشعة الشمس أن أشعة الشمس تمر في طريقها من خلال أزواج أكثر برودة بكثير من العناصر الكيميائية - الحديد والهيدروجين والهيليوم والصوديوم والكالسيوم والسيليكون وغيرها.

السؤال الذي يطرح نفسه: أين هذه الأزواج؟ لم يكن من الصعب الإجابة عليه. من المعروف أنه في جو الأرض لا توجد أبخرة لجميع تلك العناصر التي يتحدث عنها ضوء الشمس. لا يمكن أن تكون هذه العناصر أيضًا في الفضاء بين النجوم ، ولهذا السبب. أطياف امتصاص الضوء القادمة من نجوم مختلفة مختلفة. هذا يعني أن ضوء النجوم المختلفة يلتقي بعناصر كيميائية مختلفة (في شكل أبخرة مبردة وغير مضيئة) في طريقه إلى الأرض. من الواضح أن كل تلك العناصر الكيميائية التي يتحدث عنها ضوء الشمس وضوء النجوم ، تكون في شكل أبخرة بالقرب من الشمس نفسها ، بالقرب من النجم نفسه في طبقاته الخارجية الباردة. يجب أن تكون العناصر التي اكتشفتها الدراسة جزءًا من هذه الأجرام السماوية.

أظهرت دراسة أجريت على أطياف أشعة الشمس أن جو الشمس يتكون أساسًا من أبخرة عناصر كيميائية مثل الصوديوم والحديد والكالسيوم والسيليكون وغيرها. الجزء الأكثر كثافة من الغلاف الجوي الشمسي - الكروموسفير - يحتوي بشكل رئيسي على الهيدروجين ، وكذلك الهليوم.

أثبتت دراسة أطياف الأجرام السماوية بإقناع لا يمكن دحضه الوحدة المادية للكون. أظهر العديد من أطياف الشمس ، النجوم ، السدم أنه لا يوجد أحد من الأجرام السماوية لديه عناصر لا يمكن أن نعرفها نحن سكان الأرض ، ولا توجد عناصر غير مدرجة في الجدول الدوري لعناصر د. لذلك ، في الوقت الحاضر ، تم بالفعل العثور على أكثر من 60 عنصرًا كيميائيًا على الشمس ، وكلها معروفة لنا وفقًا للجدول الدوري.

يتكون عالم النجوم بأكمله ، الكون بأسره ، المتنوع بلا حدود ، من نفس المواد الأساسية للكون. العالم ، بكل تنوعه ، عالم بطبيعته!

"... السؤال الذي يطرح نفسه: بالطبع أو عدد لا حصر له من العناصر؟" ، كتب D. I. Mendeleev في عام 1871 في مقالته "الشرعية الدورية للعناصر الكيميائية" وأجاب: "إذا حكمنا من خلال القيود ، وإذا جاز التعبير ، إغلاق نظام العناصر المعروفة حتى يومنا هذا ، استنادا إلى حقيقة أنه في أحجار النيزك ، على الشمس والنجوم ، هناك نفس العناصر التي نعرفها ، استنادا إلى حقيقة أنه في الأوزان الذرية العالية ، يتم تنعيم خصائص العناصر ... يمكننا أن نعتقد أن عدد العناصر المتاحة لنا محدود للغاية ، وإذا كان هناك عدد قليل العناصر الثقيلة الجديدة داخل كتلة الأرض ، وعددها وكميتها محدودة للغاية. "

منذ حوالي 20 عامًا ، تم تقديم الوسيط بين النجوم على شكل غاز ساخن (بدرجة حرارة T \u003d 10 4 K) ، حيث تطفو السحب الباردة (T \u003d 10 2 K). هذا النموذج المكون من مكونين مكّن من شرح العديد من الظواهر ، لكن بحلول منتصف السبعينيات ، وتحت ضغط الحقائق الجديدة ، كان لا بد من التوضيح: تشير الأشعة فوق البنفسجية الموجودة خارج الغلاف الجوي إلى وجود غاز ساخن للغاية (T \u003d 10 6 K) ، وملء معظم حجم المجرة ، والملاحظات الراديوية الأرضية لنا غاز جزيئي بارد جدا (T \u003d 10 K) ، تم جمعه في السحب الضخمة بالقرب من الطائرة المجرة.

من المعتاد الآن تمثيل الغاز بين النجوم كوسيط من أربع مراحل (جدول) ، على الرغم من أن هذا النموذج لا يستنفد مجموعة كاملة من الظروف المادية في الفضاء بين النجوم. على سبيل المثال ، لم يتم تقديم بقايا انفجارات المستعرات العظمى (T \u003d 10 8) ، والسدم الكوكبية ، وبعض تكوينات الغاز الأخرى التي لا تتوازن في الضغط مع المراحل الأربع الرئيسية للغاز بين النجوم ، في هذا النموذج. في الواقع ، فإن حجمها وكتلتها في كل لحظة من الزمن ليست مهمة مقارنة بالغاز الموجود بالفعل في المجرة. ومع ذلك ، فإنهم هم الذين يحافظون على توازن المادة والطاقة في هذا الغاز البارد والمكثف باستمرار في النجوم.

الجدول 1 المراحل الرئيسية للغاز بين النجوم

التركيب الكيميائي للغاز البينجمي هو تقريبا نفس التركيب للشمس ومعظم النجوم التي تمت ملاحظتها: 10 ذرات هيدروجين (H) بها ذرة هيليوم واحدة (He) وعدد قليل من العناصر الأخرى الأثقل ؛ معظمهم من الأكسجين (O) والكربون (C) والنيتروجين (N). اعتمادًا على درجة حرارة وكثافة الغاز ، تكون ذراته "في حالة محايدة أو مؤينة ، وهي جزء من الجزيئات أو التكتلات الصلبة - جزيئات الغبار.

بشكل عام ، كل عنصر كيميائي له مجموعة من الشروط التي يكون في ظلها في حالة تأين معينة. ولكن نظرًا لأن الغالبية العظمى من الذرات تنتمي إلى الهيدروجين ، فإن خصائصه تحدد حالة الغاز البينجمي ككل: إن المراحل الحارة والدافئة هي مناطق من الهيدروجين المؤين (يطلق عليها مناطق أو مناطق HII) ، وتحتوي المرحلة الباردة على ذرات هيدروجين محايدة في الغالب (غيوم HI) ، والمرحلة الباردة يتكون بشكل أساسي من الهيدروجين الجزيئي (H2) ، الذي يتشكل ، كقاعدة عامة ، في الأجزاء الداخلية الكثيفة من السحب HI.

تم اكتشاف جزيئات الهيدروجين لأول مرة في الوسط البينجمي في عام 1970 من خطوط امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في أطياف النجوم الساخنة. في نفس العام ، تم العثور على جزيئات أول أكسيد الكربون (CO) في الفضاء بين النجوم من خلال الانبعاثات الراديوية بطول موجة يبلغ 2.6 مم. هذه الجزيئات اثنين هي الأكثر شيوعا في الفضاء ، مع جزيئات H 2 عدة آلاف من الجزيئات ثاني أكسيد الكربون.

دعنا نتعرف على جزيء الهيدروجين ، لأن هذا هو مادة البناء الرئيسية التي تتشكل منها النجوم. عندما تقترب ذرتان من الهيدروجين من بعضهما البعض ، يتم إعادة ترتيب قذائف الإلكترون بشكل حاد: يبدأ كل من الإلكترونات في التحرك حول البروتونات ، وربطهما معًا مثل "غراء" كهربائي. في ظروف الفضاء ، يحدث اتحاد ذرات الهيدروجين في الجزيئات ، على الأرجح ، على سطح جزيئات الغبار ، التي تلعب دور نوع من المحفز لهذا التفاعل.

لا يحتوي جزيء الهيدروجين على قوة عالية جدًا: لتدميره (التفكك) يتطلب طاقة 4.5 فولت أو أكثر. هذه الطاقة لها كوانتا بطول موجة أقصر من 275.6 نانومتر. هناك العديد من الكونتا فوق البنفسجية المماثلة في المجرة - تنبعث منها جميع النجوم الساخنة. ومع ذلك ، فإن جزيء H 2 نفسه يمتص هذه الكوانتا على مضض للغاية. عادة ، يحدث تدمير جزيئات H2 على النحو التالي. ينقل الكم ذو الطاقة 11.2 فولت (لتر \u003d 101.6 نانومتر) أحد إلكترونات الجزيء إلى الحالة المثارة. يرافق الانتقال العكسي إلى الحالة الأرضية ، كقاعدة عامة ، انبعاث نفس الكم ، لكن في بعض الأحيان لا ينبعث الكم ، وتنفق الطاقة على الاهتزازات الجزيئية المثيرة التي تنتهي بانحلالها.

كما هو معروف ، فإن الكمية فوق البنفسجية الصلبة ذات طاقة تفوق 13.6 فولت فولت تؤين ذرات الهيدروجين وبالتالي تمتصها الوسيط بين النجوم تمامًا في المنطقة المجاورة مباشرة للنجوم الساخنة. تنتشر الكميات الأكثر ليونة ، بما في ذلك الطاقة التي تبلغ 11.2 فولت ، دون عوائق تقريبًا في المجرة وتدمير الهيدروجين الجزيئي أينما كان متاحًا لها. إن المكان الوحيد الذي يمكن أن يعيش فيه جزيء H2 لفترة طويلة نسبيًا هو أحشاء غيوم كثيفة من الغاز والغبار ، حيث لا يمكن للحصان فوق البنفسجي اختراق ستارة غبار كثيفة. لكن لسوء الحظ ، للسبب نفسه ، يصبح الوصول إلى الهيدروجين الجزيئي بعيد المنال للمراقبة.

مزيج من أول حالة إلكترونية متحمس لجزيء H2 مع التحولات الكمومية المختلفة يعطي مجموعة من الخطوط الطيفية في نطاق الطول الموجي من 99.1-113.2 نانومتر. عندما يمر ضوء النجم الحار عبر سحابة شفافة أو من خلال الطبقات الخارجية النادرة الغيوم الكثيفة العملاقة ، تتشكل خطوط الامتصاص المقابلة لجزيء H2 في طيفها. تم تسجيلها في السبعينيات باستخدام التلسكوبات الفضائية في أطياف مئة ونصف نجوم قريبة.

ومع ذلك ، فإن الأشعة فوق البنفسجية لا يمكنها أن تخبرنا بأي معلومات كاملة عن توزيع الهيدروجين الجزيئي في المجرة. لا يستطيع أن يسحق أحشاء السحب الضخمة ، حيث يوجد التخزين الرئيسي للغاز البارد ، الجد المباشر للنجوم الفتية. لذلك ، فإن توزيع جزيئات Na في مجراتنا وغيرها يدرس حتى الآن بطرق غير مباشرة: عن طريق توزيع جزيئات أخرى لها خطوط طيفية ملائمة للمراقبة. إن جزيء أول أكسيد الكربون الأكثر شيوعًا في هذا الصدد هو أول أكسيد الكربون ، أي ثاني أكسيد الكربون.

طاقة تفككها 11.1 فولت ، لذلك يمكن أن توجد في نفس المكان مثل الهيدروجين الجزيئي. في مواجهة الذرات والجزيئات الأخرى ، تحفز جزيئات ثاني أكسيد الكربون ثم تنبعث منها خطوط التحولات الدورانية. يمكن ملاحظة أطول طول موجي لها (لتر \u003d 2.6 مم) بسهولة في العديد من مناطق المجرة: يصل لمعان بعض السحب الجزيئية في خط CO إلى عدة لمعان شمسي (L c \u003d 4 · 10 33 erg / s).

تتيح المراقبة الراديوية في خطوط ثاني أكسيد الكربون وبعض الجزيئات الأخرى (HCN ، OH ، CN) تغطية السحابة بأكملها بأكملها ، وجميع مناطقها بظروف مادية مختلفة. تتيح مراقبة عدة خطوط لجزيء واحد تحديد درجة حرارة وكثافة الغاز في كل منطقة. ومع ذلك ، فإن الانتقال من الكثافة المرصودة في خط الانبعاثات لأي جزيء (حتى على نطاق واسع مثل CO) إلى التركيز الكامل ، وبالتالي كتلة الغاز ، يحمل درجة كبيرة من عدم اليقين. علينا أن نضع افتراضات حول التركيب الكيميائي للسحب ، وحول جزء الذرات "المدفونة" في جزيئات الغبار ، وما إلى ذلك. ما زالت القيمة الدقيقة لمعامل الانتقال من شدة خط ثاني أكسيد الكربون إلى عدد جزيئات H2 لا تزال تناقش بقوة. يستخدم باحثون مختلفون قيمة هذا المعامل ، والذي يتراوح بين 2-3 مرات.

وفقا لذلك ، فإن محتوى الغاز الجزيئي في المجرة معروف بنفس الدقة ، إن لم يكن أسوأ. من الصعب تحديد محتوى الغاز الجزيئي بعيدًا عن الشمس ، على سبيل المثال ، بالقرب من مركز المجرة. نظرًا لأن تكوين النجوم يكون أكثر كثافة من تشكيلنا ، على هامش المجرة ، فإن الوسيط بين النجوم يكون أكثر إثراء هناك بالعناصر الثقيلة - منتجات الاندماج النووي الحراري. من المستحيل أن نقول بالضبط بعد ، ولكن إذا أخذنا في الاعتبار التغير في التركيب الكيميائي على طول دائرة نصف قطر القرص المجري ، فإن محتوى عناصر مجموعة CNO في قلب المجرة يجب أن يكون أعلى بثلاث مرات من محيط الشمس.

إذا كان هذا صحيحًا ، إذن ، 3 مرات تقريبًا ، فيجب أن يأخذ الشخص معامل الانتقال СО - Н 2. هذه وغيرها من أوجه عدم اليقين تؤدي إلى ذلك. أن كتلة الغاز الجزيئي في المنطقة الداخلية للمجرة (R<10 кпк) оценивается различными исследователями от 5·10 8 до 3·10 9 М с

من المثير للدهشة ، أن النجوم تتكون من مواد تشكل بقية الكون: الهيدروجين (73 ٪) ، والهيليوم (25 ٪) ، وعناصر أخرى (2 ٪). باستثناء بعض الاختلافات ، والنجوم لديها نفس المواد في تكوينها. تشير نظرية الانفجار الكبير إلى أن الكون كان منذ 13.7 مليار سنة مجالًا كثيفًا لدرجات الحرارة المرتفعة (شديدة الحرارة). بمعنى آخر ، كان الكون بأكمله نجمًا ضخمًا.

لحظة الولادة

كان الجو حارًا جدًا في المجال الكثيف ، كما لو كان بداخله مجرة \u200b\u200bنووية قوية. على نطاق عالمي ، خلال فترة زمنية قصيرة ، تم تحويل الهيدروجين إلى هيليوم باستخدام تفاعل اندماج نووي. كان الكون يتوسع باستمرار ويبرد. وقد أدى ذلك إلى حقيقة أن الهيدروجين والهيليوم قد بردا وبدأا في التجمع معًا بسبب الانجذاب المتبادل. هذه هي لحظة ولادة النجم. كل نجم في تكوينه لديه الهيدروجين والهيليوم بنسبة 73 ٪ و 25 ٪ على التوالي.

مع العلم ما يتكون من النجوم ، ذهب العلماء أبعد من ذلك في دراسة الكون. الأجسام السماوية التي تشكلت أولاً كانت هائلة. على الأرجح أنها انفجرت. ولكن بفضل حياتهم وموتهم ، تشكلت بعض العناصر الثقيلة التي لدينا على الأرض اليوم: الكربون والأكسجين واليورانيوم والذهب.

المجرة

من المعروف أن في الكون أكثر من مجرة \u200b\u200bواحدة. عندما تراقب سماء الليل ، فإنك تطرح على نفسك السؤال الإجباري: ما هي النجوم المصنوعة وكيف يولدون. من الواضح أن النجوم تتشكل منذ نشأة الكون نفسه. ولكن هل تحدث ولادة نجوم جديدة وهل صحيح أن النجوم تموت؟

حسب علماء الفلك أن خمس نجوم جديدة يولدون كل عام في مجرتنا ، تسمى درب التبانة. من بينها المعادن الغنية والمعادن الفقيرة. لدى الأغنياء في تكوينهم عناصر أكثر ثقلًا من النجوم السابقة ، والمعدن فقير أقل. وأتساءل ماذا تصنع النجوم ، باستثناء الهليوم والهيدروجين؟ ما هي العناصر الأخرى المدرجة في تكوينها؟ وكيف تختلف؟

العناصر المكونة

ومن المثير للاهتمام أن نسبة العناصر تظل دائمًا متساوية إلى حد ما. على سبيل المثال ، الشمس غنية بالمعادن. لديها عدد أكبر من العناصر الثقيلة داخل من متوسط \u200b\u200bالنجوم نفسها. ولكن لديها أيضًا نسبة: 71٪ - هيدروجين ، 27.1٪ - هيليوم ، والباقي - نيتروجين ، أكسجين ، كربون. تم تحويل الهيدروجين إلى هيليوم داخل قلب الطاقة الشمسية لمدة 4.5 مليار عام.

وماذا تتكون النجوم ، إلى جانب الهيدروجين والهيليوم؟ هل جميع الأجرام السماوية لها نفس تركيبة العناصر الأخرى؟ هل هذا التكوين هو نفس الشمس أم لا؟

تحدث العالم فيرنادسكي في كثير من النجوم عن مركز أقصى تركيز للطاقة والمادة في المجرة. اليوم ، يتم الحديث عن النجوم بالفعل ليس كتراكم للغاز ، ولكن كأجسام فضائية فائقة الكثافة بكتلة ضخمة. من المفترض أن تكون النجوم غير متجانسة في الهيكل. تتشابه في العناصر الكيميائية ، ولكن لها في نسب مختلفة.

هناك حتى اقتراحات بأن التماثلية للنجمة هي البرق. في مركزها ، مصدر نقطة هو جوهر محاطة غمد البلازما. طبقة الهواء هي حدود الغلاف. يضيء البرق الكروي بألوان وأقطار مختلفة ويدور ويبلغ وزنه من ثمانية إلى عشرة كيلوغرامات.

أبعاد وحجم النجوم

يصف ما سبق النجوم الموجودة في السماء ، لكن لماذا تختلف في الحجم؟ إذا تم تصوير الشمس على شكل كرة يبلغ قطرها عشرة سنتيمترات ، فيمكن الإشارة إلى النظام الشمسي بالكامل في شكل دائرة يبلغ قطرها ثمانمائة متر. ثم سيكون أقرب نجم للشمس ، بروكسيما سنتوري ، 2700 كم. تقع سيريوس على بعد 500 5 كيلومتر ، Altair - على ارتفاع 700 9 كم ، فيغا - على ارتفاع 17000 كم. تقع منطقة Arcturus على بعد 23000 كم من جسمنا الرئيسي ، بينما تقع Chapel على بعد 28000 كم ، و Regulus على بعد 53000 كم ، و Deneb على بعد 350،000 كم.

في الحجم ، تختلف النجوم عن بعضها البعض. الشمس أدنى بكثير في حجمها إلى سيريوس ، Altair ، Procyon ، Betelgeuse و Epsilon من Charioteer. لكنه أكبر عدة مرات من Proxima Centauri وبعض النجوم الأخرى. في مجرتنا ، تعتبر واحدة من أكبر النجوم عملاقًا أحمر يقع في الوسط. هو أكثر من مدار زحل. هذا هو نجم الرمان من Cepheus.

عند مشاهدة النجوم ، لاحظ الناس في العصور القديمة أنها تتراكم في أشكال غريبة تشبه الأشكال المختلفة. وفقا لهذه الأشكال ، فإنها بدأت في إعطاء أسماء.

نجم هنتر

النظر في كوكبة أوريون - حزامه يتكون من ثلاثة نجوم ، في ثلاثة خطوط. يتم إعطاء الاسم تكريما لبطل الأساطير اليوناني القديم - الصياد. اليوم أوريون كوكبة مشهورة جدا ، واحدة من أكبر ، مرئية جدا ومعترف بها. تظهر النجوم الكبيرة لأوريون في كلا نصفي الكرة الأرضية ، حيث يقع حزامه على خط الاستواء السماوي. من أكتوبر إلى أوائل يناير ، يمكن رؤيته في خطوط العرض الوسطى لنصف الكرة الشمالي في المساء ، من أواخر يوليو إلى نوفمبر يمكنك أن ترى ذلك في الصباح. اوريون مفيد كمساعد للبحث عن نجوم أخرى.

في العصور القديمة ، لم يعرف الناس بعد النجوم الموجودة في الفضاء ، لكنهم قاموا بالفعل بوضع خرائط لسماء السماء المرصعة بالنجوم. ثم قام الفنانون ، الذين قاموا بتجميع خريطة نجوم ، بتوصيل الأبراج المحيطة مع أوريون أحيانًا. رمزيًا ، تم تصويره وهو يقف مع كلبي صيد (كلب كبير وصغير) على ضفاف نهر إريدان. في الوقت نفسه ، حارب الكلاب مع الثور. اوريون غنية بشكل غير عادي في الأجسام الساطعة.

ألفا أوريون هو منكب الجوزاء. إنه أحمر ويتجاوز حجم مدار المريخ. لكن Betelgeuse هو أضعف قليلا من بيتا ريجل. إنها نجمة زرقاء وبيضاء ضخمة ، وهي واحدة من ألمع النجوم في السماء المرصعة بالنجوم. خاصةً الأحزمة المدهشة من الأوريون: مينتاكا والنيتاك والنيلام - دلتا وزيتا وإبسيلون على التوالي. هذه ثلاث نجوم ساطعة تقف بجانب بعضها البعض ، وذلك بفضل أوريون التي يمكن تمييزها عن الأبراج الأخرى.

Ursa Major: ما هي النجوم التي تتكون من كوكبة وكيف تشكلت؟

وكما هو معروف ستار ديبر منذ العصور القديمة. لقد اعتبرها الإغريقيان كاليستو ، صاحبة أرتميس ، حبيبة زيوس ، التي تسببت في غضب الإلهة. انتهكت قواعد رفقاء أرتميس ، وتحولت إلى دب ، ووضعت إلهة الكلاب عليها. زيوس ينقذ حبيبته ورفعها إلى الجنة. رغم أنهم يقولون إن زيوس هو الذي حوّل كاليستو إلى دب ، يختبئ خيانة زوجته الغيرة. قام أرتميس بمطاردة الدب عن طريق الخطأ أو بتحريض من داهية هيرا. بشكل عام ، فإن القصة مربكة ، لأنه من المحتمل أن هيرا ، الانتقام من الخيانة ، حولت كاليستو إلى كوكبة. تم ترتيب عملية البحث عن الدب عن طريق الخطأ بواسطة أركاد ، ابن كاليستو. هناك قصص أخرى حول قحافة صغيرة ، عن الطفل زيوس وقحافة مربية له ، يختبئون من كرون. لكن بطريقة أو بأخرى ، نحن نراقب Ursa Major ، جمالها والغموض المرتبط بمظهره.

أتساءل عن النجوم التي تتكون منها Ursa Major وأين يلاحظونها؟ هذه الكوكبة واضحة للعيان في خطوط العرض الوسطى. هنا يشير إلى عدم الدخول. تظهر سبعة من ألمع النجوم في السماء - دلو بمقبض. من السهل جدًا رؤيتها والتمييز بينها وبين الآخرين. تنتمي النجوم إلى فئة الحجم الثاني. من بينها ، فقط النجمة العلوية اليسرى من دلو ما هو الأضعف.

نجمتان

إلى جانب هؤلاء السبعة ، هناك 125 أكثر إشراقًا من الحجم السادس. هذا هو واحد من أكبر الأبراج. تتجاوز حدودها ما يسمى الدلو ، الذي تقع نجومنا على مسافات مختلفة منا ، بدءًا من 50 سنة ضوئية (هذا هو أقرب نجم إلى أليوت).

من بين الأبراج المعروفة ، هناك أيضًا نجوم صغيرة جدًا في عدد النجوم التي تم حسابها. في مسائل علم الفلك ، غالبًا ما يواجه المرء السؤال التالي: أي كوكبة تتكون من نجمتين فقط ، ومكان وجودها في السماء المرصعة بالنجوم. هذا هو نظام إبسيلون للعربة. وهو يتألف من نجمتين - مرئية وغير مرئية. تبدو مرئية في كوكبة Auriga كضخم مصفر ضخمة. درجة الحرارة على سطحه هي 6600 كلفن. إنه أكبر 36 مرة من الشمس. قطرها 190 مرة أكبر من الشمس. ومع ذلك ، حتى حجمه يتلاشى على خلفية النجم الثاني ، قطره 2700 مرة أكبر من قطر الشمس. بداخلها ، يمكنك وضع مدارات جميع كواكب النظام الشمسي بحرية حتى زحل. ومع ذلك ، فإن لمعان هذا العملاق الفائق قوة صغيرة (تقريبًا مثل الشمس). هذا النجم بارد جدا. درجة حرارة السطح هي 1600 ك.

نجوم النيوترون

أثبت وجود النجوم بأحجام ضئيلة ، مقارنة بالشمس ، مؤخرًا نسبيًا. أصبحت حقيقة مثل هذه الأشياء واضحة في عام 1967 ، عندما تم اكتشاف النجوم النابضة. ثم اقترح T. Gold أن هذه النجوم تدور بسرعة تسمى النجوم النيوترونية. تم التنبؤ بوجودهم من قبل علماء الفيزياء النظرية من 30s من القرن العشرين. وكان أول هؤلاء ليو لانداو. ما هي خصوصية هذه الأجرام السماوية ، ماذا يتكون النجم النيوتروني ، وكيف يتشكل؟

دراسة نظرية الأجرام السماوية ، اقترح أن الأجسام النيوترونية يجب أن يكون حجمها حوالي 10 كم. تصل كثافة المادة في وسط هذه النجوم إلى كثافة النواة الذرية: 2.8 × 1014 جرام / سم مكعب. في عام 1934 ، اقترح أن تتكون النجوم النيوترونية من نيوترونات متدهورة وتتشكل عندما تتفجر المستعرات الأعظمية.

في وقت لاحق ، مع اكتشاف النجوم النابضة ، تم تأكيد هذا الافتراض. ولادة النجوم النابضة ظاهرة سماوية كبرى ، مصحوبة بفلاش لنجم المتفجر المتفجر. تحدث هذه الفاشيات مرة واحدة كل 25 عامًا تقريبًا. اتضح أنه على مدى أكثر من 15 مليار سنة (عمر المجرة) ، كان يجب أن يكون قد تشكل بالفعل أكثر من مائة نجم نيوتروني!

النجوم النابضة

وتتمثل الوظيفة الرئيسية للنجم النابض في ظهور حقول كهربائية قوية ، وتمزيق الجسيمات المشحونة من النجم وتسريعها إلى أعلى قيم الطاقة. ويرجع ذلك إلى دوران ووجود مجال مغناطيسي. الجزيئات التي تلقت تسارع تولد كمية من الإشعاع الكهرومغناطيسي (حالة صعبة إلى حد ما). تعمل العمليات الكهروديناميكية المعقدة على تحويل جزء صغير من الطاقة إلى موجات راديو يتم رصدها من النجوم النابضة. مع انسحاب الجسيمات من نجم النيوترون وتسارعها ، تتناقص طاقة الدوران ، وتزيد فترة دوران النجوم النابضة ، ويتباطأ نجم النيوترون بسبب الإشعاع الخاص به!

عند الكبح ، تنخفض الإمكانات الكهربائية. ونتيجة لذلك ، يأتي وقت تتوقف فيه الجسيمات المشحونة عن الوجود ويموت النجم النابض. في الوقت المناسب ، ما يقرب من 10 مليون سنة.

الثقوب السوداء وغيرها من الأجسام الفضاء السحيق

إذا تجاوزت كتلة النجم النيوتروني 3 كتل شمسية ، فلا يمكن لضغط المادة أن يقاوم قوى الجاذبية ، ويختفي النجم تحت الأفق - يتشكل ثقب أسود. تنتمي النجوم النيوترونية (النجوم النابضة والثقوب السوداء) إلى أجسام الفضاء السحيق الموجودة خارج المجموعة الشمسية. هناك أشياء أخرى هناك ، مرتبطة أيضًا بمفهوم الفضاء السحيق: الكواكب الخارجية ، والسدم ، ومجموعات النجوم ، والكوازارات ، والمجرات ، والطاقة المظلمة والمادة المظلمة. كل هذه الأشياء تجذب اهتمامًا كبيرًا من العلماء. بطبيعة الحال ، فإن دراسة الأجرام السماوية ، وخاصة الأجسام الموجودة في الفضاء السحيق ، مهمة للغاية ومهمة لتطوير علم الفلك كعلم وتنفيذ مشاريع علمية كبرى.

كل واحد منا على الأقل ، ولكن أعجب بسماء الليل الجميلة ، المليئة بالعديد من النجوم. هل سبق لك أن تساءلت عن طبيعة النجوم ، ما سر إشراقها الأبدي؟

ما هو النجم وما الذي يتكون منه؟

النجم عبارة عن جسم غازي سماوي ضخم تحدث فيه التفاعلات النووية الحرارية. تصل درجة الحرارة على سطح النجم إلى آلاف كيلفن ، ويقاس بداخله بالملايين.

في البداية ، يشبه تكوين النجم تكوين المادة النجمية. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام التركيبة للحكم على طبيعة الفضاء بين النجوم وتفاعلات الطاقة النووية الحرارية التي تحدث في جسم نجمة أثناء تطورها. معرفة التركيب الكيميائي للنجم ، من الممكن تحديد عمره بدقة.

يتكون الجسم السماوي نفسه من الهيليوم والهيدروجين. تحتوي بعض النجوم أيضًا على أكاسيد التيتانيوم والزركونيوم ، والجذور مثل CH ، CH2 ، OH ، C2 ، C3. تتكون الطبقة العليا من النجم بشكل رئيسي من الهيدروجين: في المتوسط \u200b\u200b، حوالي 1000 ذرة من هيليوم لكل 10 آلاف ذرة ، 5 - الأكسجين وأقل من ذرة واحدة من بعض العناصر الأخرى.

النجوم معروفة حيث يزداد محتوى بعض العناصر الكيميائية زيادة كبيرة. على سبيل المثال ، هناك نجوم السيليكون (مع نسبة عالية من السيليكون) والحديد والكربون. في النجوم الصغيرة نسبيًا ، غالبًا ما يتم العثور على نسبة عالية من العناصر الثقيلة. في واحدة من هذه الأجرام السماوية ، تم العثور على محتوى الموليبدينوم ، أعلى 26 مرة من محتواه في الشمس. كلما زاد عمر النجم ، قل محتوى العناصر الموجودة به ، حيث تحتوي ذراتها على كتلة أكبر من ذرات الهيليوم.