الفضاء النجوم الفضائية المتغيرة

ما هي النجوم المتغيرة الفضائية؟

العديد من النجوم متغيرة فبعضها متغيرات هندسية كما هو الحال في ثنائيات الكسوف التي تم النظر فيها سابقاً والبعض الآخر متغير جوهرياً، أي أن إجمالي إنتاجهم من الطاقة يتقلب مع مرور الوقت، يوجد عدد لا بأس به من النجوم متغير جوهرياً تم العثور على بعض الأشياء من هذا النوع عن طريق الصدفة، ولكن تم اكتشاف العديد منها نتيجة لعمليات البحث المخطط لها بعناية، والنجوم المتغيرة مهمة في علم الفلك لعدة أسباب، ومن هذه الأسباب:

• تظهر عادةً على أنها نجوم في مراحل حرجة أو قصيرة العمر من تطورها وقد توفر الدراسات التفصيلية لخصائصها الضوئية والطيفية والتوزيع المكاني والارتباط بأنواع النجوم الأخرى أدلة قيمة على تاريخ حياة فئات مختلفة من النجوم.

• أنواع معينة من النجوم المتغيرة مثل (Cepheids) المتغيرات الدورية)، و(novas وsupernovas) المتغيرات المتفجرة مهمة للغاية؛ لأنها تجعل من الممكن تحديد مسافات الأنظمة النجمية البعيدة خارج المجرة.

• إذا كان اللمعان الجوهري لمتغير معروف معروفاً ويمكن العثور على هذا النوع من النجوم المتغيرة في نظام نجمي بعيد يمكن تقدير مسافة الأخير من قياس المقادير الظاهرة والمطلقة بشرط أن يكون الامتصاص بين النجوم معروفاً أيضاً.

تصنيف النجوم المتغيرة:

غالبًا ما تُصنف المتغيرات على أنها تتصرف كنجم نموذج أولي ثم يتم تسمية الفئة بأكملها باسم هذا النجم، على سبيل المثال نجوم (RR Lyrae) هي تلك التي يتبع تباينها نمط النجم (RR Lyrae) فيما يلي أهم فئات النجوم المتغيرة جوهرياً:

• المتغيرات النبضية:  هي النجوم التي يُعتقد أن تغيرات الضوء واللون لها تنشأ بشكل أساسي من النبضات النجمية، ومن بين هؤلاء نجوم (Beta Canis Majoris) ونجوم (RR Lyrae) ونجوم (Delta Scuti)، وكلها ذات فترات منتظمة قصيرة تقل عن يوم واحد (Cepheids) وبفترات تتراوح بين 1 و100 يوم ومتغيرات الفترة الطويلة والمتغيرات شبه الدورية والمتغيرات الحمراء غير المنتظمة، وعادة ما تكون ذات فترات غير مستقرة لمئات الأيام.

• المتغيرات المتفجرة أو الكارثية: هي النجوم التي تنتج فيها الاختلافات عن طريق سحب جزء من النجم (عادة الطبقات الخارجية) في بعض العمليات التفجيرية، وهي تشمل نجوم (SS Cygni أو U Geminorum) والنوفا والمستعرات الأعظمية (آخرها انفجارات هائلة تشمل معظم المادة في النجم).

• أنواع متنوعة وخاصة من المتغيرات: هي نجوم (Coronae Borealis) ونجوم (T Tauri) والنجوم المتوهجة والنجوم النابضة (النجوم النيوترونية) ومتغيرات الطيف والمتغيرات المغناطيسية ونجوم الأشعة السينية المتغيرة والنجوم المتغيرة الراديوية.

ما هي النجوم النابضة في الفضاء؟

تشير مجموعة مثيرة للإعجاب من الأدلة إلى أن النبضات النجمية يمكن أن تفسر تقلبات (Cepheids) والمتغيرات طويلة الأمد والمتغيرات شبه الدائرية ونجوم (Beta Canis Majoris) وحتى المتغيرات الحمراء غير المنتظمة، من هذه المجموعة تمت دراسة المتغيرات (Cepheid) بأكبر قدر من التفصيل من الناحية النظرية والملاحظة، إن هذه النجوم منتظمة في سلوكها، يكرر البعض منحنيات الضوء الخاصة بهم بإخلاص كبير من دورة إلى أخرى على مدى فترات عديدة من السنين.

تم العثور على (Cepheids) بخصائص مختلفة في المجتمع بعيداً عن درب التبانة في مجموعات كروية، هذه القيفائيات من النوع الثاني أكثر زرقة من المجموعة الأولى للقيفاء الكلاسيكية التي لها نفس الفترة ومنحنياتها الضوئية لها أشكال مختلفة، تشير الدراسات التي أجريت على منحنيات الضوء والسرعة إلى أن قذائف الغاز تنبثق من النجوم على شكل طبقات متقطعة تتراجع لاحقاً نحو السطح، تُظهر هذه النجوم علاقة بين الفترة واللمعان تختلف عن تلك الخاصة بالسكان الأول من سيفيد وبالتالي لا يمكن تحديد مسافة القيفاوي في نظام نجمي بعيد إلا إذا كان نوع سكانها معروفاً.

المتغيرات المتفجرة من النجوم في الفضاء:

يمكن أن يتأثر تطور عضو في نظام النجم المزدوج القريب بشكل ملحوظ بوجود رفيقه، مع تقدم النجوم في العمر تتضخم الكتلة الأكبر بسرعة أكبر كلما ابتعدت عن التسلسل الرئيسي، يصبح كبيراً جداً بحيث يقع غلافه الخارجي تحت تأثير الجاذبية للنجم الأصغر، تتغذى المادة باستمرار من النجم الأسرع تطوراً إلى النجم الأقل كتلة والذي لا يزال في التسلسل الرئيسي.

(U Cephei) هو مثال كلاسيكي على مثل هذا النظام، حيث تُظهر الأدلة الطيفية تيارات الغاز المتدفقة من النجم الأكثر تطوراً إلى رفيقه الأكثر سخونة، والذي أصبح الآن الأكثر ضخامة من الاثنين، في النهاية سيترك الأخير أيضاً التسلسل الرئيسي ويصبح نجماً عملاقاً فقط ليفقد غلافه الخارجي للرفيق، والذي قد يكون بحلول ذلك الوقت قد وصل إلى مرحلة القزم الأبيض.

يبدو أن (Novas) عبارة عن نجوم ثنائية تطورت من ثنائيات التلامس من نوع (W Ursae Majoris)، وهي أزواج من النجوم تشبه على ما يبدو الشمس في الحجم، ولكنها تدور حول بعضها البعض بينما تتلامس تقريباً، قد يكون أحد الأعضاء قد وصل إلى مرحلة القزم الأبيض، يبدو أن المادة التي تتغذى عليها من رفيقها المنتفخ تنتج عدم استقرار ينتج عنه انفجارات عنيفة أو انفجارات نوفا، يمكن أن تتراوح الفترة الزمنية بين الانفجارات من بضع سنوات إلى مئات الآلاف من السنين.

في المستعرات العادية يبدو أن الانفجار يشمل الطبقات الخارجية فقط، حيث يعود النجم لاحقاً إلى سطوعه السابق في السوبرنوفا الانفجار كارثي، عادة النوفا هي نجوم زرقاء صغيرة أخف بكثير من الشمس على الرغم من أنها أكثر سخونة، عندما يحدث انفجار يمكن أن يضيء النجم بسرعة كبيرة بمقدار 10 درجات أو أكثر في غضون ساعات قليلة، وبعد ذلك يتلاشى، إن معدل التلاشي مرتبط بسطوع المستعر.

متغيرات غريبة من النجوم:

متغيرات (R Coronae Borealis) هي نجوم عملاقة تبلغ درجة حرارة الشمس تقريباً، وتتميز أغلفتها الجوية بكميات زائدة من الكربون وقليل جداً من الهيدروجين، يظل سطوع مثل هذا النجم ثابتاً حتى يخفت النجم فجأة بعدة مقادير ثم يستعيد سطوعه الأصلي ببطء، (يظل لون النجم كما هو أثناء التغيرات في السطوع).

تحدث الخفتات بطريقة عشوائية ويبدو أنها ناتجة عن التركيزات الهائلة للكربون، في بعض الأحيان يتكثف بخار الكربون حرفياً في السخام ويتم إخفاء النجمة حتى تتبخر بطانية الضباب الدخاني، قد يحدث حجاب مماثل في بعض الأحيان في أنواع أخرى من النجوم ذات درجة الحرارة المنخفضة خاصة في المتغيرات طويلة المدى.

النجوم المتوهجة هي أقزام باردة (النوع الطيفي M) التي تظهر توهجات تشبه إلى حد كبير، لكنها أكثر شدة من تلك الموجودة في الشمس، في الواقع تكون التوهجات أحياناً شديدة السطوع لدرجة أنها تطغى على الضوء الطبيعي للنجم، ترتبط التوهجات الشمسية بانبعاث غزير لموجات الراديو، ويبدو أنه تم العثور على أحداث الموجات الراديوية والبصرية المتزامنة في النجوم (UV Ceti وYZ Canis Minoris وV371 Orionis).