منطقة الحمل الحراري

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
رسم توضيحي لبنية الشمس ونجم عملاق أحمر ، يُظهر مناطق الحمل الحراري فيهما. هذه هي المناطق الحبيبية في الطبقات الخارجية للنجوم.

منطقة الحمل الحراري في النجم هي طبقة غير مستقرة بسبب الحمل الحراري. وفي هذه المنطقة، تنتقل الطاقة بشكل أساسي أو جزئي عن طريق الحمل الحراري. أما في منطقة الإشعاع ، فتنتقل الطاقة عن طريق الإشعاع والتوصيل .

يتكون الحمل الحراري النجمي من حركة كتلة البلازما داخل النجم والتي عادة ما تشكل تيار حمل حراري دائري مع صعود البلازما الساخنة وهبوط البلازما المبردة.

يُعبّر معيار شوارزشيلد عن الظروف التي تكون فيها منطقة ما في النجم غير مستقرة تجاه الحمل الحراري. فكتلة من الغاز ترتفع قليلاً ستجد نفسها في بيئة ذات ضغط أقل من البيئة التي أتت منها. ونتيجة لذلك، تتمدد الكتلة وتبرد. إذا بردت الكتلة الصاعدة إلى درجة حرارة أقل من محيطها الجديد، بحيث تصبح كثافتها أعلى من كثافة الغاز المحيط، فإن انعدام طفوها سيؤدي إلى هبوطها عائدةً إلى مكانها الأصلي. مع ذلك، إذا كان تدرج درجة الحرارة حادًا بدرجة كافية (أي تتغير درجة الحرارة بسرعة مع المسافة من مركز النجم)، أو إذا كان للغاز سعة حرارية عالية جدًا (أي تتغير درجة حرارته ببطء نسبيًا أثناء تمدده)، فإن كتلة الغاز الصاعدة ستبقى أكثر دفئًا وأقل كثافة من محيطها الجديد حتى بعد التمدد والتبريد. عندها سيؤدي طفوها إلى استمرارها في الارتفاع. تُسمى المنطقة التي يحدث فيها هذا في النجم بمنطقة الحمل الحراري.

نجوم التسلسل الرئيسي

في نجوم التسلسل الرئيسي التي تزيد كتلتها عن 1.3 ضعف كتلة الشمس، تتسبب درجة الحرارة العالية في النواة في حدوث الاندماج النووي للهيدروجين إلى هيليوم بشكل رئيسي عبر دورة الكربون-النيتروجين-الأكسجين (CNO) بدلاً من سلسلة تفاعلات البروتون-بروتون الأقل حساسية لدرجة الحرارة . يشكل التدرج الحراري العالي في منطقة النواة منطقة حمل حراري تعمل على مزج وقود الهيدروجين ببطء مع ناتج الهيليوم. تغطي منطقة الحمل الحراري في نواة هذه النجوم منطقة إشعاعية في حالة توازن حراري، وتخضع لخلط ضئيل أو معدوم. [ 1 ] في النجوم الأكثر ضخامة، قد تمتد منطقة الحمل الحراري من النواة إلى السطح. [ 2 ]

في نجوم التسلسل الرئيسي التي تقل كتلتها عن 1.3 كتلة شمسية تقريبًا، يحتوي الغلاف الخارجي للنجم على منطقة يؤدي فيها التأين الجزئي للهيدروجين والهيليوم إلى رفع السعة الحرارية. وتتسبب درجة الحرارة المنخفضة نسبيًا في هذه المنطقة في ارتفاع عتامة العناصر الأثقل بما يكفي لإنتاج تدرج حراري حاد. ينتج عن هذا المزيج من الظروف منطقة حمل حراري خارجية، يمكن رؤية قمتها في الشمس على شكل حبيبات شمسية. أما نجوم التسلسل الرئيسي منخفضة الكتلة، مثل الأقزام الحمراء التي تقل كتلتها عن 0.35 كتلة شمسية ، [ 3 ] بالإضافة إلى نجوم ما قبل التسلسل الرئيسي على مسار هاياشي ، فهي ذات حمل حراري في جميع أنحائها ولا تحتوي على منطقة إشعاع. [ 4 ]

في النجوم الرئيسية المشابهة للشمس، والتي لها نواة إشعاعية وغلاف حملي، تسمى المنطقة الانتقالية بين منطقة الحمل الحراري ومنطقة الإشعاع منطقة التاكوكلين .

العمالقة الحمر

في النجوم العملاقة الحمراء ، وخاصة خلال مرحلة الفرع العملاق المقارب ، يتغير عمق منطقة الحمل الحراري السطحي خلال مراحل احتراق الغلاف. ويؤدي هذا إلى حدوث ظاهرة التجريف ، وهي عبارة عن مناطق حمل حراري عميقة جداً وقصيرة الأمد تنقل نواتج الاندماج إلى سطح النجم. [ 5 ]

مراجع

  1. ↑ بيرند، ر.؛ مايدر، أ. (2001). "تكوين النجوم الضخمة من خلال زيادة معدل التراكم". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 373 : 190-198 . arXiv : astro-ph/0105054 . Bibcode : 2001A & A...373..190B . doi : 10.1051/0004-6361:20010585 . S2CID 18153904 . 
  2. ↑ مارتينز، ف.؛ ديباني، إ.؛ روسيل، د.؛ ماهي، ل. (2013). "دليل على تطور شبه متجانس كيميائيًا للنجوم الضخمة حتى معدنية شمسية". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 554 : A23. arXiv : 1304.3337 . Bibcode : 2013A & A...554A..23M . doi : 10.1051/0004-6361/201321282 . S2CID 54707309 . 
  3. ↑ راينرز، أنسغار؛ باسري، جيبور (مارس 2009). "حول الطوبولوجيا المغناطيسية للنجوم الحملية جزئيًا وكليًا". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 496 (3): 787-790 . arXiv : 0901.1659 . Bibcode : 2009A & A...496..787R . doi : 10.1051/0004-6361:200811450 . S2CID 15159121 . 
  4. ↑ دانتونا، ف.؛ مونتالبان، ج. (2003). "كفاءة الحمل الحراري واستنزاف الليثيوم قبل التسلسل الرئيسي". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 212 : 213-218 . arXiv : astro-ph/0309348 . Bibcode : 2003A & A...412..213D . doi : 10.1051/0004-6361:20031410 . S2CID 2590382 . 
  5. ↑ ليبزيلتر، ت.؛ ليدرير، م. ت.؛ كريستالو، س.؛ هينكل، ك. هـ.؛ سترانييرو، أ.؛ أرينجر، ب. (2008). "نجوم فرع العملاق المقارب في عنقود NGC 1846 متوسط ​​العمر في سحابة ماجلان الكبرى". علم الفلك والفيزياء الفلكية . 486 (2): 511. arXiv : 0805.3242 . Bibcode : 2008A & A...486..511L . doi : 10.1051/0004-6361:200809363 . S2CID 18811290 . 

للمزيد من القراءة

  • هانسن، كارل جيه؛ كاولر، ستيفن دي؛ وتريمبل، فيرجينيا (1994). باطن النجوم: المبادئ الفيزيائية، والبنية، والتطور . مكتبة علم الفلك والفيزياء الفلكية (  الطبعة الثانية). برلين: سبرينغر. ISBN 978-0-387-20089-7.
  • زيليك، مايكل؛ غريغوري، ستيفن أ. (1998). مدخل إلى علم الفلك والفيزياء الفلكية (  الطبعة الرابعة). أستراليا: بروكس/كول. ISBN 978-0-03-006228-5.