متى ستتفجر الشمس؟

كيف سيعرف العلماء متى ستسير الشمس في بداية النهاية؟

«كل الأشياء سوف ترحل» كما يقول جورج هاريسون، المغني وكاتب الأغاني في فرقة بيتلز. ووفقاً لعقود من النماذج الرياضية والفلكية، فإن الشمس من بين هذه الأشياء.
إذاً، متى من المتوقع أن تنطفئ الشمس؟
رغم أن موت شمسنا، هذا النجم المتوسط، محتم خلال مليارات من السنين في المستقبل. فإن «حياة» الشمس في المرحلة الحالية، التي تعرف باسم «التسلسل الرئيسي» ستنتهي بعد ٥ مليارات سنة من الآن. وفي هذا التسلسل الرئيسي يسمح اندماج الهدروجين للشمس بأن تشع طاقة، ويوفر ما يكفي من الضغط لمنع النجم من الانهيار بتأثير كتلته.
تقول عالمة الفيزياء الفلكية باولا تيستا: «عمر الشمس أقل من ٥ مليارات سنة بقليل. وهي نوع من النجوم متوسطة العمر. وهذا يعني أن عمرها سيكون بحدود ١٠ مليار عام أو ما إلى ذلك».

بعد أن تكون الشمس قد أحرقت معظم الهيدروجين في لبها، ستنتقل إلى طورها التالي وهو عملاق أحمر. وعند هذه النقطة بعد ٥ مليارات سنة تقريباً، ستتوقف الشمس عن توليد الحرارة عن طريق الاندماج النووي. وسيصبح لبها غير مستقر وسينكمش، وفقاً لناسا.
وفي غضون ذلك، سيتمدد الجزء الخارجي من الشمس، الذي سيكون ما يزال حاوياً على الهيدروجين. وسيتوهج بلون أحمر وهو يبرد. وبالتدريج سيبتلع هذا التمدد الكواكب القريبة من الشمس، أي عطارد والزهرة. وسيزيد شيئاً فشيئاً الرياح الشمسية إلى الدرجة التي تنهي حقل الأرض المغناطيسي، وتجردها من غلافها الجوي.

وبكل تأكيد ستكون هذه أخباراً سيئة لأي حياة تبقت على الأرض حينها. وذلك إذا افترضنا أن أي من الأحياء قد نجا مع زيادة إشعاع الشمس بنسبة ١٠٪، والذي يتوقع له أن يبخّر مياه المحيطات خلال ١- ١.٥ مليار عام. وهذا ما أكدته دراسة عام ٢٠١٤. كما قدرت دراسة جرت عام ٢٠٠٨ أن الشمس خلال ملايين السنوات الأولى من تمددها، يحتمل أنها ستتلف البقايا الصخرية على الأرض.

اندماج الهيليوم

سيبدأ اندماج الهليوم المتبقي من اندماج الهيدروجين في الشمس، لينتج الكربون والأوكسجين. وذلك قبل أن تنهار الشمس في النهاية نحو مركزها. وتخلف وراءها سديماً كوكبياً رائعاً -هيكل حار من البلازما المتبقية- في طبقاتها الخارجية، وذلك أثناء انكماشها وتحولها إلى جثة فضائية بحجم الأرض، ذات كثافة وحرارة عاليتين، تعرف باسم القزم الأبيض.
وسيُرى السديم الكوكبي لمدة ١٠ آلاف سنة فقط، وهذه غمضة عين بالنسبة للزمن الكوني.
ومنذ تلك المرحلة، ستقضي بقايا الشمس مليارات السنين وهي تبرد، وذلك قبل أن تصبح جسماً غير مشع.
وليصل العلماء إلى الجدول الزمني للشمس ولجميع النجوم من وزنها النسبي، كانوا بحاجة لمعرفة كيفية إصدارها الطاقة. وهذا كان صعباً قبل أن يتمكنوا من أخذ الاندماج النووي في الكتل النجمية بعين الاعتبار.

العلم وفهم النجوم

تقول تيستا، التي تبحث آليات ارتفاع الحرارة لانبعاثات أشعة إكس وسيرورتها، مثل التوهجات الشمسية في الطبقات الخارجية من غلاف الشمس: «كثير من العلم حديث نسبياً، كما في القرن المنصرم. وجزء هام من فهم آلية عمليات النجوم يأتي من فهم التفاعلات النووية والاندماج النووي. لذا قبل الثلاثينيات من القرن المنصرم، كانت إحدى الأفكار الرئيسية عن آلية عمل النجوم، أن الطاقة كانت تنتج فقط من طاقة الجاذبية».
وحالما فهم علماء الفضاء والفيزياء الفلكية الاندماج النووي، ومع اقتران ذلك مع بيانات الانبعاث التي رصدت لعدة نجوم، أصبحوا قادرين على الإتيان بنماذج أكثر كمالاً عن عمر النجوم.
فعن طريق الجمع بين الكثير من المعلومات المتنوعة، المأخوذة من نجوم كثيرة، يمكن لعلماء الفلك والفيزياء الفلكية بناء نموذج لكيفية تطور النجوم. وهذا يعطينا تقديراً أكثر دقة عن عمر الشمس الذي يقدر بين ٤.٦ إلى ٤.٧ مليار عام.
وهذا العمر أكده تحديد عمر أقدم الأحجار النيزكية المعروفة اعتماداً على النشاط الإشعاعي. فهذه الأحجار النيزكية تشكلت من السديم النجمي نفسه. وهو قرص دوار من الغاز والغبار، تشكلت منه الشمس والأجرام الكوكبية في النظام الشمسي.
وبفضل هذه الوسائل يفهم العلماء جيداً متى سينطفئ نور الشمس وتختفي إلى الأبد.

ملخص المقال

من المتوقع أن ينتهي عمر الشمس في المستقبل. فوفقاً للعلماء إن الشمس نجم متوسط، عمره الآن ٥ مليارات عام، وسيبقى ٥ مليار عام أخرى تقريباً. فبعد أن تستنفد الشمس معظم الهيدروجين في لبها، ستصبح عملاقاً أحمر. حيث ستنكمش، ويتمدد الجزء الخارجي ويتوهج بلون أحمر وهي تبرد. بعدها ستخلف سديماً كوكبياً، ثم تتحول إلى قزم أبيض. وبالاعتماد على تطور العلم، وتقدير عمر أقدم حجر نيزكي تكون من السديم النجمي الذي تكونت منه المجموعة الشمسية، قدر العلماء عمر الشمس وما تبقى منه.