تُعَدّ النجوم من أكثر الهياكل إثارةً للاهتمام في كوننا، وتتنوع أحجامها وأعمارها. 🪐 لكن هل هناك حدود لكتلة النجوم؟ 🤔 الإجابة نعم، وهناك سبب كمومي يحظر وجود نجوم بكتلٍ فائقة. في هذا المقال، سنكتشف أسرار فيزياء الكم وراء هذه الظاهرة المذهلة في علم الفلك.

يعتمد تكوين أكبر الهياكل في الكون، مثل النجوم والمجرات والثقوب السوداء، على الزمن. ⏱️ بعد الانفجار العظيم، لم تكن هذه الهياكل موجودة، بل استغرق تكوينها وقتاً طويلاً، من عشرات إلى مليارات السنين. ⏳ السبب في ذلك، أن انتشار الإشارات، بما فيها الإشارات الجاذبية، محدود بسرعة الضوء. 💡 وحتى لو كانت هناك كميات كبيرة من المادة في مكان واحد، فإنها تحتاج وقتًا طويلاً لتُجمع وتتكون من هذه الهياكل.

• عشرات إلى مئات الملايين من السنين للنجوم والثقوب السوداء,
• مئات الملايين من السنين للمجرات,
• حوالي مليار سنة لعناقيد المجرات,
• وعدة مليارات من السنين للشبكة الكونية الليفية.

بالنسبة للنجوم، تأتي بأحجام مختلفة، من أقل من 7.5% من كتلة الشمس إلى ما يصل إلى 260 مرة من كتلة الشمس فقط. 🤯 ولكن هناك حدود نظرية لكتلة النجوم، بحيث لا يمكن أن تكون هناك نجوم بآلاف (أو أكثر) من أضعاف كتلة الشمس. والسبب وراء هذا، كما سنرى، يتعلق بدقة بفيزياء الكم.

المعرفة الحالية لا تتجاوز حدود الكتلة القصوى المعروفة في هذا الوقت. 🧑‍🔬

تتمثل المشكلة في أمرين رئيسيين:

• صعوبة فصل النجوم الفردية في الفضاء، خاصةً النجوم البعيدة. 🔭
• كلما زادت كتلة النجم عند ولادته، كلما قلّ عمره الإجمالي. ⏱️

تُعَدّ مسألة تحديد النجوم عالية الكتلة تحديًا لأنّها نادرة و ذات عمر قصير. 🔥 لكن لماذا لا نجد نجومًا بآلاف من أضعاف كتلة الشمس؟ يتمثل الجواب في فيزياء الكم.

بزيادة كتلة النجم، تزداد درجة حرارة قلبه، ويزداد لمعانه، و يقل عمره. 🔥

في قلب النجوم، يحدث الاندماج النووي، ولكن مع زيادة الكتلة، تزداد درجة حرارة القلب بشكل كبير، وبالتالي يزداد معدل الاندماج بشكل كبير. لكن هل توجد قيود على هذا؟ نعم، عند درجات حرارة عالية جدًا، تصبح فيزياء الكم حيوية.

عند درجات حرارة عالية جدًا، تُنتج أشعة غاما عالية الطاقة أزواج إلكترون-بوزيترون. 💥 يُؤدي هذا إلى انخفاض ضغط الإشعاع في القلب، مما يؤدي إلى انكماش النواة وزيادة درجة حرارتها، وهكذا دواليك. 🌀 يستمر هذا التفاعل المتسلسل حتى يتجاوز النجم عتبة معينة. 🤯

وبهذا، يكون هناك حد أقصى للكتلة التي يمكن أن يصل إليها النجم، مُحددًا بواسطة قوانين فيزياء الكم. 🔭

وإلى جانب ذلك، ربما يقع هذا الحد الأقصى في الكتلة الفائقة عند 130-260 مرة من كتلة الشمس، ويفسد هذا الحد الأقصى النجوم بسبب التفاعلات الكمومية التي نُجريها لتحديد كيفية تكوين النجوم. 💥

في الختام، تُعَدّ النجوم أجسامًا رائعةً، لكن فيزياء الكم تُحدد حدود الكون وخصائصها. 🌟