قزم أبيض

صورة التقطها تلسكوب هابل للنجمين الشعرى اليمانية أ والشعرى اليمانية ب. ويُرى الشعرى اليمانية ب, الذي هو قزم أبيض كنقطة خافتة بجانب الشعرى اليمانية أ شديد اللمعان.

القزم الأبيض (White dwarf)، وهو نوع من أنواع النجوم في الفضاء المحيط بمجرتنا مجرة درب التبانة، أو الطريق اللبني (Milky Way)، وله حجم صغير في حدود حجم الكوكب ولكن كثافته عالية، قد تصل إلى أضعاف كثافة الشمس. وألوانها ما بين اللون الأبيض والأصفر.

والأقزام البيضاء نجوم قليلة اللمعان في السماء وبالرغم من كونها داكنة وصغيرة الحجم كحجم كوكب الزهرة، فهي تحوي كثافة مادية عالية جدا، حيث إن كثافة مادتها قدر كثافة الكثير من النجوم، وهذه المادة في داخل القزم الأبيض مكدسة بشكل مضغوط حيث تكون كثافة السنتمتر المكعب ما بين طن إلى عشرة أطنان من المادة تقريبا، والأرجح أن السبب في أن نجوم الأقزام البيضاء لا تولد الطاقة النووية لاستنفاد طاقتها وماتبقى هو مجرد رماد نووي (أي مواد غير صالحة للتفاعل النووي)، لا ينفع لتوليد الطاقة، تحت هذه الظروف الخيالية من تكدس المادة.

والأقزام البيضاء في الواقع هي نجوم تحتضر وسطوحها ساخنة بدرجة غير إعتيادية، لإن حجمها الصغير يحد من مساحة السطح الذي يخرج منه الأشعاع.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التكوين والبنية

يصل قطر النجم القزم الأبيض عدة آلاف الكيلومترات فقط إلى عشرة آلاف كيلومتر، أي أن حجمها يقرب من حجم الأرض. وتبلغ درجة حرارة سطحها في البداية من 10000 إلى 100.000 درجة مما يجعلها تبدوذات ضوء أبيض. ثم يبدء القزم الأبيض يفقد حرارته بسبب قلة التفاعلات الداخلية فيه وقلة وقوده النووي فيبرد ويصبح بعد مليارات السنين قزما أسودا.

تتكون معظم الأقزام البيضاء من عنصر الكربون والأكسجين، التي تكون قد تكونت أثناء الاندماج النووي فيه للعناصر الهيدروجين والهليوم.

وتبلغ كثافة القزم الأبيض نحو طن/سنتيمتر مكعب. وتحت هذا الضغط العظيم يصل فيها الغاز فيه إلى حالة انفطار (فيزياء) كما يسميها العلماء. هذه الحالة تعني انشطار مستويات الطاقة في نظام يتبع ميكانيكا الكم إلى مستويات ثانوية.

مقارنة بين أحجام القزم الأبيض پگاسي B (في الوسط) والشمس (إلى اليمين) والنجم بيجازي A. وتبلغ درجة حرارة سطح بيجازي B نحو 35.500 درجة كلفن بينما تصل درجة حرارة سطح الشمس 6.500 درجة فقط.

ويتحكم في القزم الأبيض قوي تنبع من مبدأ استبعاد باولي. وطبقا له فلا يمكن لإلكترونين شغل نفس مستوى الطاقة في بلازما القزم الأبيض. وطبقا لميكانيكا الكم تتوزع مستويات الطاقة الممكنة بحيث تزيد المسافة بينها تزايدا عكسيا مع ضمور حجم النجم.

ونظرا لاشغال مستويات الطاقة في المتسويات التحتية ينشأ عن الضغط الناشئ عن قوي الجاذبية أن تشغل الإلكترونات مستويات الطاقة العليا في البلازما. وينتج عن ذلك ضغطا مضادا يقاوم الضغط الناشئ عن الجاذبية. فإذا كانت كتلة النجم في البدء 1,44 من كتلة الشمس فلا يمكن تعادل تلك القوتان بذلك الشكل.

ومن العجيب Hن قطر القزم الأبيض يعتمد على كتلة الإلكترون، أي أن أحد المقاييس الكونية متعلق بأحد المقاييس الذرية أو تحت الذرية مباشرة. كذلك يعتمد التوازن في النجوم النيوترونية على سريان مبدأ استبعاد باولي، والذي فيه تشغل النيوترونات مستويات الطاقة في النجم، بدلا عن الإلكترونات في القزم الأبيض، حيث تمتص البروتونات الإلكترونات وينتج عنها نيوترونات هي بمفردها مكونات النجم النيوتروني.

وتبلغ كثافة الأقزام البيضاء كثافة عالية (1 طن/ سنتيمتر مكعب) بحيث تنطبق عليه نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين فهو يُبدي ظاهرة انزياح نحو الأحمر في مجال جاذبيته، وقد شوهد ذلك عملليا وأثبته العلماء.

ويعلق العلماء فوق ذلك أملا كبيرا في العثور على مزدوج نجمين من الأقزام البيضاء، حيث تنتج عنهما موجات جاذبية لم تشاهد بعد، ولكن يبذل العلماء جهودا لمشاهدتها عمليا. ولهذا قررت انجلترا وألماني على توحيد الجهود والعمل على تنفيذ بناء مرصد بالاقمار الصناعية يسمى ليزا ((LISA (Detektor) لتحسس موجات الجاذبية وإثبات تواجدها، حيث تتنبأ بها نظرية أينشتاين.


المصادر

اقرأ أيضاً

وصلات خارجية