الدرس الثاني: معلومات أساسيـــــــــــة
السلام عليكم جميعـــــــــــــــا
انتهى درسنا الأول بحمد الله، ونرجوا من الله العلي القدير ان يكون قد وضع اللبنة الاساسية الاولى في هذا الصرح الذي نأمل ان يعلو شامخا متماسكا، بنقاشكم وتفاعلكم...
صراحة كنت أود البدء في تكوين النجوم بأنواعها والعناقيد وأشكالها، لكنني لاحظت أن الموضوع لن يستقيم إلا بشرح مبسط مسبق، عن تكون الهيليوم في البداية، الانكماش الجاذبي،السقوط الحر المعتمد على قوة الجاذبية وحدها، ومعلومات بسيطة محدودة عن تقسيم الغازات إلى كلاسيكية وكوانتية...
لذا فلنبدأ على بركة الله:
[glow1=FF0000][align=center]تكـــــــــــــــوّن الهيليوم[/align][/glow1]
الآن لنبدأ عند الحرارة ما بين 10^10 – 10^9 كلفن
قلنا من قبل أنه عند هذه الحرارة يصطدم البروتون بالنيترون مكونا نظير الهيدروجين؛ الديتريوم، لكن هذا الديتريوم له طاقة ربط قليلة جدا لذا ما إن يتكون حتى يتفكك..
النيترون أيضا غير مستقر n e + p + antineutrino + energy.
أيضا Energy + p n + positron + neutrino
تلاحظ أنه وفي وهذه المرحلة ( وبسبب ان العملية الأولى عمر نصفها قليل ) يزداد عدد البروتونات ..
مع انخفاض درجة الحرارة تقل النسبة بين عدد النيترونات الى عدد البروتونات..
بعض مرور بضع دقائق تقل هذه النسبة من 1/5 إلى 1/7..
الآن عند درجة حرارة 10^9 كلفن :
تبدأ انوية الديتريوم بالإستقرار فالتكوّن:
[align=center]
http://members.lycos.co.uk/mamsphys002/q1.jpg
[/align]
تسمى هذه العملية Radiative Capture (وأظن الاسم واضح:Radiative لأنها تطلق فوتون، وCapture بسبب حبس البروتون للنيترون )
تتنافس العملية السابق مع العملية التالية:
[align=center]
http://members.lycos.co.uk/mamsphys002/q2.jpg
[/align]
وتسمى هذه العملية Photo disintegration
الآن تتوالى العملية ، وذلك بحبس الديتروم لبروتون أو نيترون، وذلك حسب التفاعلات التالية :
[align=center]
http://members.lycos.co.uk/mamsphys002/q3.jpg
[/align]
:التريتيريوم هو نواة هيدروجين تحتوي بروتون واحد ونيترونان)
حيث 42He: يمثل نواة مستقرة..
ولست أدري كيف ستخرج المعادلات هنا!!
المهم، في هذه المرحلة ، يصبح الكون متكونا من الهيدروجين، والهيليوم، التريتريوم ، والقليل جدا من العناصر الخفيفة مثل الليثيوم( ولا تنس بطبيعة الحال أنه مع تقدم الزمن يزداد عدد البروتونات)
تصبح نسبة الهيليوم وافرة مع انخفاض درجات الحرارة، لاحظ أننا قلنا أن النسبة بين عددn /عددp =1/7
هذا معناه: 2 نيترون مع 14بروتون --> 16 كتلة ذرية
لكن نحن نعرف ان الكمية السابقة تعطينا فقط نواة هيليوم واحدة، ويتبقى 14 بروتون..
وحسب المعادلة المعروفة لتكون الهيليوم 2n +2p 42He
إذن، 16 كتلة ذرية/ 4كتلة ذرية ( اللازمة لتكون واحد هيليوم) = 4
لذا الباقي من الهيليوم:4/16=1/4=25% هيليوم
و 75% هيدروجين
وهذا شرح النسبة التي ظهرت في الدرس الأول...
وبما أننا انتهينا من تكون الهيليوم، ننتقل الآن إلى الانكماش الجاذبي،
[glow1=FF0000][align=center]الإنكماش الجاذبــــــــــــــــيGravitytiona l Contraction[/align][/glow1]
تعد الجاذبية القوة المحركة الرئيسية في عمليات التحول النجمي؛ فهي التي تتحكم في عمليات الاندماج النووي الحراري، وذلك بسبب قصر المسافات بين الجسيمات مما يجعلها القوة الوحيدة ذات التأثير الأكبر ...
هذه التفاعلات(الاربعة السابقة، وهي تحدث في باطن النجم حيث الحرارة عالية للغاية) تليها عمليات ضغط وانكماش ، مما يهيئ الفرصة لتكون عناصر أثقل مثل الكاربون، الاكسجين والحديد.
المعادلات كثيرة في هذا البند، لكن يكفينا ان نعرف ان الإنكماش بسبب قوة الجاذبية يزيد الضغط كما هو معروف، لكن الضغط الزائد هذا يسبب زيادة الطاقة للجسيمات ، مما يجبرها على التباعد عن بعضها البعض، أي ان هناك عمليتان متعاكستين، الإنكماش الجاذبي الداخلي، وقوة الضغط للخارج.. ينتج عن هذا أن يتولد تسارع (نحو الخارج ) نتيجة الضغط، او ما يعرف بـ Acceleration outward due to pressure gradiant ، وتسارع آخر(نحو الداخل) نتيجة الانكماش الجاذبي ، والمحصلة بين القوتين هي التي تحدد استقرار النجم أو انكماشه(وسيتم شرح نتيجة الانكماش على النجم بالتفصيل في دروس قادمة بإذن الله) ..
السقوط الحر المعتمد على الجاذبية : كلنا يعرف السقوط الحر في حركة المقذوفات، لكننا هنا نتحدث عن تأثير الجابية وحدها على النجم في غياب تأثير الضغط، والذي يمكن اهمال تأثيره في حالة كانت كثافة النجم منخفضة، أي أن الإشعاع يتمكن من مغادرته بسهولة...
لو تخيلنا أن النجم هو عبارة عن قشرة كروية ، فإنه سيبدأ الانكماش نحو الداخل بتسارع محدد( =ثابت الجاذبية×كتلة النجم/مربع نصف القطر) .
والعلاقة عكسية بين طاقة الوضع وطاقة الحركة؛ فمع الانكماش تزداد طاقة الحركة فتقل عندها طاقة الوضع، ومع ازدياد الطاقة الحركية تزداد الحرارة، فيزداد الضغط، مما يؤدي إلى التمدد ((طاقة حركية زائدة--> زيادة في درجة الحرارة--> زيادة في الضغط
--> تمدد expantion )).. وباستخدام قانون حفظ الطاقة يمكن ايجاد السرعة التي ينكمش فيها النجم نحو المركز، ولن نذكرها هنا طلبا للتبسيط..
ويمكن تبسيط الهدف من مفهوم السقوط الحر في الانكماش النجمي، هو انه علاقة تقريبية مبسطة تبين حالة النجم عند فقده لطاقته بسهولة، أو عندما ينكمش فتزداد قدرته على امتصاص الطاقة .
المعلومة الأخيرة التي سنتحدث عنها فقط ذكرا هي أنه عند دراسة حركة الغازات في الفيزياء الفلكية ، فإنه يتم تقسيمها حسب سرعتها إلى قسمين:
1. Classical Gases: non-relativistic particles
وهذه الجسيمات لها سرعة أقل بكثيـــــــــر من سرعة الضوء..
2. Ultra-relativistic particles : Quantum Gases
وسرعة هذه الجسيمات تقترب من سرعة الضوء...
هذه الأساسيات التي سنبني عليها درسنا القادم بإذن الله
من كوارك تحية
وإلى لقاء
