شمس

قد تتفاجأ عندما تعلم أن الفضاء بين النجوم ليس مجرد فراغ بل إنه مليء بالغازات والعناصر والغبار – مما لا شك فيه أنه ينتشر بشكل ضئيل للغاية – ولكنه يعد اللبنات الأساسية للنجوم والكواكب.

الفضاء بين النجوم – المسافة بين النجوم – ليس مجرد مساحة فارغة بل إن هناك الكثير من “الأشياء” ، بما في ذلك الهيدروجين (70٪) والهيليوم (28٪) ، التي تشكلت في الانفجار العظيم الذي جعل الكون يتحرك هذا بالإضافة إلى 2٪ الأخرى من “الأشياء” في الفضاء بين النجوم وهي غازات وغبار أثقل ، و التي تتكون من العناصر الأخرى التي تتكون داخل النجوم وتنبعث في الفضاء بواسطة المستعرات العظمى. 

المواد في الفضاء بين النجوم منتشرة جدا لكن كثافتها تتفاوت من مكان إلى آخر ، لكن الكثافة النموذجية تبلغ حوالي ذرة واحدة لكل سنتيمتر مكعب. ومع ذلك ، حتى أكثر المناطق كثافة في الفضاء بين النجوم تعتبر فراغًا، مقارنة بالهواء الأرضي.

تتحكم شمسنا في الظروف المحيطة بنظامنا الشمسي ، ولكن خارج ذلك يوجد الفضاء بين النجوم وكل ما يحتويه، يسمي علماء الفلك هذا الفضاء بين النجوم بالوسط النجمي.

الوسط النجمي هو المكان الذي تتكون فيه النجوم والتي بدونها لم نكن لنوجد، ولم تكن هناك بقع سميكة ورقيقة تتكثف في بقع أكثر سمكًا أصبحت في النهاية نجومًا ، فإن الكون كله سيكون مجرد سحابة من الغازات المملة والباردة التي لا حياة لها. تسمى الأجزاء السميكة من الوسط النجمي بالسحب الجزيئية – وغالبًا ما يشار إليها باسم المشاتل النجمية – الأماكن التي تولد فيها النجوم.

لم يكن للنجوم الأولى كواكب لأنه لم يكن هناك أي مواد في الفضاء بين النجوم بخلاف الهيدروجين والهيليوم. ولكن على مدى مليارات السنين من تاريخ عالمنا ، الوضع تغير.

لقد تغير لأن النجوم نفسها بدأت بشكل متزايد في صنع عناصر أكثر تعقيدًا في تصميماتها الداخلية، عندما تكبر أضخم النجوم وتموت ، فإنها تنفجر على شكل مستعرات عظمى ، وتطلق عناصرها في الفضاء بين النجوم. وهكذا أصبح من الممكن للنجوم أن تتشكل مع الكواكب ولكوكب واحد على الأقل نعرفه ، الأرض ، أن يأوي كائنات حية.

بالنظر إلى محتويات الفضاء بين النجوم ، والعملية التي تولد من خلالها النجوم والكواكب ، يبدو من المحتمل جدًا أن الكواكب الأخرى تستقبل كائنات حية أيضًا.

الشمس هي نجمنا المحلي والتي يبلغ عرضها حوالي 870.000 ميل (1.4 مليون كيلومتر) ، وقطرها أكبر بمئة مرة من قطر كوكب الأرض. سيستغرق الأمر أكثر من 965000 كوكب أرض لملء حجم الشمس حيث أن الأرض تعد واحدة من أصغر الكواكب في نظامنا الشمسي.

ينبعث تيار من الجسيمات المشحونة من الطبقات العليا من الغلاف الجوي للشمس ؛ يُعرف تيار الجسيمات هذا بالرياح الشمسية.

 تخلق الشمس – ورياحها الشمسية – نوعًا من التجويف الذي يغلف نظامنا الشمسي بأكمله ، والمعروف باسم الغلاف الشمسي الذي يشبه البالون ، وبذلك توجد شمسنا وكواكبنا داخل البالون لذا تعتبر المنطقة التي تكون خارج الغلاف الشمسي هي الفضاء بين النجوم.

نبتون ، الأبعد من الكواكب الرئيسية في نظامنا الشمسي ، يشكل 30 ضعف المسافة من الشمس مثل الأرض. نطلق على المسافة من الأرض إلى الشمس وحدة فلكية (AU) ، لذلك يقع نبتون على مسافة 30 وحدة فلكية.

تبلغ حافة الغلاف الشمسي أربعة أضعاف المسافة ، عند حوالي 120 وحدة فلكية. يتحرك الغلاف الشمسي عبر فضاء مجرتنا درب التبانة. وفي أثناء تحركه ، يتلقى جزء الغلاف الشمسي الذي يواجه مركز مجرتنا ضغطًا أكبر من الجانب الذي يواجهه بعيدًا ، لذلك يتمدد الغلاف الشمسي على شكل دمعة.

من المفترض أن يخلق كل نجم بالونه الخاص به حول نفسه لكن عند حواف كل هذه المليارات من “الغلاف الشمسي” ، تتسرب النجوم من الجسيمات والإشعاع الكهرومغناطيسي إلى الفضاء ، مما يغذي الوسط النجمي. بمجرد أن تتجاوز الحافة الداخلية للغلاف الشمسي ، هناك منطقة تسمى صدمة النهاية تشبه منحدرات المياه البيضاء في مجرى مائي.

أخيرًا تتلاشى وتدخل منطقة الغلاف الشمسي ، وهي منطقة يتوازن فيها الضغط الداخلي لتأثير الشمس مع الضغط الخارجي للوسط النجمي.

حول هذا “الفراغ” من الفضاء …

عندما نتحدث عن الفضاء ، غالبًا ما نفكر في الفراغ حيث لا يوجد شيء على الإطلاق نتنفسه. الغلاف الجوي للأرض سميك جدًا عند مستوى سطح البحر. إنه يمتد أعلى بكثير من محطة الفضاء الدولية (ISS) ، لكنه رقيق جدًا لدرجة أنه بعد بضع مئات من الكيلومترات ، يبدو كما لو أنه غير موجود. قد ينتهي الغلاف الجوي للأرض أخيرًا بحوالي 6700 ميل (10800 كم) فوق سطح الأرض ، أو أعلى ، اعتمادًا على من تسأل.

على الأرض عند مستوى سطح البحر ، يحتوي السنتيمتر المكعب من الهواء على 30.000.000.000.000.000.000 جزيء فيه ، أو يمكننا أن نقول 3 مع 19 صفراً بعدها ، ولكن اختصارا ، نكتبها 3 مرات 10 ^ 19. لذلك في حجم أصغر قليلاً  هناك كمية لا يمكن فهمها من الجزيئات.

يوجد في قمة جبل إفرست ما يزيد قليلاً عن 10 ^ 18 جزيء في نفس الحجم ، وعلى ارتفاع محطة الفضاء الدولية (حوالي 350 كم أو ما يزيد قليلاً عن 200 ميل) ، يوجد فقط مليون (10 ^ 6) جزيئات لكل سنتيمتر مكعب – ونفس الشيء بالنسبة للغلاف الجوي الرقيق للقمر.

بالمقارنة ، يحتوي الفضاء بين النجوم على حوالي ذرة واحدة لكل سنتيمتر مكعب في المتوسط ، على الرغم من أن هذا الرقم يختلف من 100000 إلى أقل من 0.01 اعتمادًا على ما إذا كنت في سحابة جزيئية أو في الفضاء بين السحب. في كلتا الحالتين ، يكون الأمر أقرب ما يكون إلى الفراغ المطلق (بدون احتساب الفضاء بين المجرات حيث يكون الرقم أقل …).