أكثر إشراقا من الشمس، وأكثر حرارة من الصيف في إسرائيل

الصيف الإسرائيلي لم يصل بعد إلى ذروته والعديد منا يرغب بالفعل في بعض الراحة. لقد ضرب الهامسين الأول بالفعل، وأصبحت ساعات النهار المبهرة أطول، وحتى الأمسيات والصباح لم تعد بمثابة فترة راحة من الحرارة. لذلك دعونا نحصل على بعض النسب ونتحدث عن المكان الأكثر سخونة وألمع وألمع شيء في الكون بأكمله.

بواسطة: بار حايون، محرر موقع وكالة الفضاء الإسرائيلية, وزارة العلوم والتكنولوجيا

عندما يكون ضوء الشمس في الخارج شديدًا بشكل خاص، نقول إن الشمس تعمي. ويفضل علماء الفلك الحديث عن السطوع، أي "شدة الضوء المرئي للجسم". كلما زاد الضوء الصادر عن جسم ما، أصبح أكثر سطوعًا، ولكن ما يخدع العين بالطبع هو المسافة. تظهر لنا الشمس باعتبارها الجسم الأكثر سطوعًا (في الواقع من الصعب أن نتخيل درجة أكبر من السطوع) ولكن ذلك فقط لأنها قريبة نسبيًا. ولذلك، من أجل مقارنة سطوع الأجسام المختلفة، يستخدم علماء الفلك وحدة قياس تسمى السطوع المطلق، أي سطوع الجسم عندما يفترض أنه على مسافة معينة وثابتة من الأرض.

وبهذا المقياس، فإن شمسنا المبهرة هي بالفعل أقل إثارة للإعجاب مما تبدو عليه. أحد ألمع النجوم في المجرة، على سبيل المثال، نجم يحمل الاسم الأرضي LBV 1806-20، يضيء أكثر من مليوني مرة من سطوع الشمس. إن الفرق بين سطوع الشمعة وأضواء الملعب الكاشفة لا يقترب حتى من الفرق بين سطوع الشمس وسطوع LBV 2-1806. ولكن حتى سطوعه خافت مقارنة بالنجم الذي يعتبر حاليا الأكثر سطوعا في الكون: R20a136 الذي يضيء 1 مليون مرة أكثر سطوعا من الشمس.

لا يهم حجم

ومن المثير للاهتمام أن نعرف أنه عندما يتعلق الأمر بالوضوح، فإن الحجم لا يهم. أكبر نجم تم اكتشافه في الكون حتى الآن هو UY in Shield. نصف قطرها أكبر بـ 1700 مرة من نصف قطر الشمس وحجمها أكبر بـ 5 مليارات مرة. ماذا يعني؟ ألقِ نظرة على الصورة التالية لـ UY في الدرع:

إذا أردنا أن نعرض لكم صورة لشمسنا بجانب هذه الصورة ولكن مع الحفاظ على النسبة الصحيحة، فإنها لن تغطي حتى بكسل واحد على شاشة الكمبيوتر. إذا كانت الأرض بحجم كرة البحر، فإن شمسنا بالنسبة إليها ستكون بحجم مبنى من سبعة طوابق وUY في الدرع - أكبر من أربعة جبال إيفرست مجتمعة! النجم R136a1 أيضًا صغير نسبيًا مقارنة بهذا الوحش، ولكن بما أنه مضغوط إلى كتلة أكبر فهو أيضًا أكثر سطوعًا.

ولكن ماذا سيحدث لو دخلنا في مسابقة السطوع وليس النجوم فقط. ما هو إذن ألمع شيء في الكون، والذي بالمقارنة مع ألمع النجوم لا يكون حتى مصباحًا خافتًا نفدت بطارياته؟

ألمع في الكون

أول مرشح يتبادر إلى ذهني للحصول على لقب "ألمع شيء في الكون" هو المستعر الأعظم - وهو انفجار هائل من أشعة جاما يحدث عندما ينهي نجم كبير حياته. ويطلق مثل هذا الانفجار طاقة تعادل تلك التي ستطلقها شمسنا خلال فترة وجودها بأكملها، أي حوالي عشرة مليارات سنة. لكنه لا يزال ليس أعظم سطوع في الكون؛ هذا العنوان ينتمي إلى Quasar.

الكوازار هو ظاهرة تسببها الثقوب السوداء. الثقب الأسود عبارة عن كتلة ضخمة من المادة التي انهارت على نفسها. لكن في حالة الكوازارات، فهذه ثقوب سوداء ضخمة للغاية تقع في مراكز المجرات. وقبل أن تُبتلع المادة والغازات المحيطة بالثقب الأسود داخله، فإنها تدور حوله بسرعة هائلة ويتسبب اصطدامها فيما بينها في انبعاث أضخم طاقة نعرفها (انظر:محاكاة لما يبدو عليه، من مسافة). كتلة الثقب الأسود الموجود في مركز الكوازار هائلة ويمكن أن تساوي كتلة 40 مليار شمس مثل شمسنا (التصوير). سطوع الكوازار 3C 273 (תמונה) أكبر بـ 4 تريليون مرة (أي ألف مرة مليار) من حجم الشمس. ولو كان على بعد 30 سنة ضوئية، أي سبعة أضعاف المسافة إلى بروكسيما سنتوري، أقرب نجم إلى الأرض، لكان يلمع بنفس سطوع شمسنا.

ومن المفارقات أنه يمكنك القول أن ألمع شيء في الكون، الكوازار، نتج عن أحلك شيء في الكون، الثقب الأسود.

ساخنة قدر الإمكان

إذن الكوازارات هي ألمع الأجسام في الكون، لكن ما هو الأكثر سخونة؟ نحن نعلم أن هناك قاعًا للبرودة: فمن غير الممكن أن تكون درجة الحرارة أقل من الصفر المطلق، أي 273.15 درجة مئوية تحت الصفر. ولكن إلى أي مدى يمكنك الصعود؟

لنبدأ صغيرًا، هنا على الأرض. البراكين على سبيل المثال، حيث تصل درجة حرارة الحمم الساخنة إلى أكثر من ألف درجة، وفي باطن الأرض تصل درجة الحرارة إلى حوالي 5,700 درجة، وهي تقريبًا نفس درجة الحرارة على سطح الشمس. تصل درجة حرارة قلب الشمس نفسها بالفعل إلى حوالي 15 مليون درجة، ولكن حتى هذا لا يزال بعيدًا عن كونه المكان الأكثر سخونة في الكون. في السنة 2009 تم اكتشاف سحابة غازية تبعد عنا خمسة مليارات سنة ضوئية وتقدر درجة حرارتها بـ 300 مليون درجة. وفي المستعر الأعظم الذي ذكرناه، يمكن أن تصل الحرارة إلى تريليون درجة.

ولكن ماذا تعني الحرارة البالغة تريليون درجة؟

حاول أن تفكر في الماء الذي نقوم بتسخينه في الغلاية. ومع ارتفاع درجة الحرارة، تنفصل جزيئات الماء المكونة من ذرات الأكسجين والهيدروجين عن بعضها البعض حتى تتشكل فقاعات الهواء ويتبخر الماء. وفي درجات حرارة أعلى، كما هو الحال في شمسنا، حتى الذرات نفسها لا تبقى غير مبالية ومنفصلة عن الإلكترونات المحيطة بها. عند تريليون درجة يحدث شيء أكثر غرابة: تتفكك نوى الذرات نفسها وتذوب البروتونات والنيوترونات التي تشكلها ببساطة. عند درجة الحرارة المرتفعة هذه، تتوقف المواد التي نعرفها تمامًا عن كونها ما هي عليه.

لكن أعلى درجة حرارة تم قياسها كانت أقرب بشكل مدهش مما كنا نتوقعه (انتظر بشدة): هنا، على الأرض. وكجزء من تجربة في مسرع الجسيمات في مختبر بروكهافن الوطني في نيويورك بالولايات المتحدة، تمكن العلماء من خلق درجة حرارة تصل إلى 4 تريليون درجة. لقد كان بالطبع لفترة قصيرة جدًا، أقل من جزء من المليار من الثانية وفقط على عدد من الذرات.

من الناحية النظرية، لم يتبق سوى وقت ومكان واحد يمكن افتراض ارتفاع درجة الحرارة فيه. ولهذا يجب أن نعود حوالي 13.8 مليار سنة إلى الانفجار الكبير، وهي اللحظة التي نشأ فيها الكون الذي نعرفه. ووفقا لبعض النظريات، في اللحظات التي تلت الانفجار الأعظم مباشرة، وصلت درجة الحرارة إلى حوالي 141 نونيليون درجة مئوية. العدد غير مليون هو الذي بعده ثلاثون صفراً، أي ألف مرة مليار مرة مليار مرة مليار. وهذا في الواقع لا يمكن مقارنته بأي شيء، ولا حتى بالهمسين الإسرائيلي.

كيف تشكلت شمسنا، وهل يمكننا الوصول إليها، وهل يمكن أن تنفجر؟ اقرأ المزيد من المقالات حول الشمس على موقع وكالة الفضاء الإسرائيلية.