ملف شامل عن علم الفلك

دراسة النجوم


النجوم العشرون الأكثر لمعاناً

--------------------------------------------------------------------------------

اسم النجم مسافة (سنة ضوئية)
1 - الشِّعرى اليمانية 8,8
2 - سُهَيْل 98
3 - الظلمان الألفي 4,3
4 - السماك الرامح 36
5 - النسر الواقع 26
6 - العيوق 46
7 - رجل الجبار
(رجل الجوزاء اليسرى) 900
8 - الشعرى الشامية 11
9 - منكب الجوزاء 300
10 - أكير نار 114
11 - الظلمان البيتي 490
12 - النسر الطائر 16
13 - االكروسس الألفي 370
14 - الثور 68
15 - السنبلة 220
16 - قلب العقرب 400
17 - رأس هرقل 35
18 - فم الحوت 23
19 - ذنب الدجاجة 1600
20 - الكروسس البيتي 490

يدرس الفلكيون ثلاث مميزات رئيسية من ضوء النجم: اللمعان، واللون، والطيف. ويوضح اللمعان كمية كتلة النجم، بينما يوضح اللون درجة حرارة سطح النجم، ويبين الطيف حركة النجم، والتركيب الكيميائي، ودرجة الحرارة. ويستخدم الطيف أيضًا لتمييز النجوم الأقزام من النجوم العملاقة.

ويناقش هذا الفصل بعض الأدوات والطرق التي يستعملها الفلكيون لدراسة النجوم.


قياس اللمعان. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى مقياس الضوء (الفوتوميتر) لقياس لمعان النجوم، ويضعون الجهاز على تلسكوب، ويدخل ضوء النجم الفوتوميتر وينتج تيارًا كهربائيًا فيه. ويوضح جهاز قياس كهربائي لمعان النجوم، بوحدات شدة التيار الكهربائي.

يقارن الفلكيون لمعان النجوم باستعمال رقم يسمى قدر النجم. ويكون النجم الألمع، أقل قدرًا فنجم قدره 1,00 يكون ألمع من آخر قدره 2,00.

وتملك النجوم الألمع أقدارًا صغيرة، وبالتالي تكون أقل من صفر ـ وهذا يعني أن أقدارها تكون أرقامًا سالبة. وبهذا فإن نجمًا قدره -1,00 يكون ألمع من آخر بقدر 1,00، ولكن بالتالي ليس ألمع من نجم بمقدار - 2,00.

يقيس الفوتوميتر لمعان النجم، كما يظهر من الأرض. ويسمي الفلكيون هذا اللمعان قدر النجم الظاهري. وإذا عرف الفلكيون كم يكون بُعد النجم، فإنهم يتمكنون من حساب قدره المطلق، الذي يوضح سطوع النجم. والقدر المطلق هو لمعان النجم، عندما يكون عند المسافة المتفق عليها وهي 32,6 سنة ضوئية من الأرض.


قياس اللون. ضوء النجم مكون من توليفة من الألوان. وتبث النجوم الأشد سخونة الضوء الأزرق أكثر من الضوء الأحمر. وتعطي النجوم التي تكون سطوحها أقل درجة حرارة الضوء الأحمر أكثر من الضوء الأزرق. يقيس الفلكيون شدة زرقة ضوء النجم وحمرته بإمرار الضوء خلال مرشحات ألوان، ومنها إلى فوتوميتر.

ويستعمل الفلكيون مرشحًا أزرق لفصل الضوء الأزرق من الألوان الأخرى، والمرشح الأحمر لفصل الضوء الأحمر عن الألوان الأخرى.


قياس الطَّيف. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى المطياف أو مرسمة الطيف لقياس طيف نجم. يفكك المطياف ضوء النجم وينشره إلى طيف. ويعطي كل عنصر شكلاً مختلفًا من الطيف معتمدًا على درجة الحرارة. ويستطيع الفلكيون تحديد التركيب الكيميائي ودرجة حرارة النجم بوساطة طيفه.

ويوضح الفلكيون طيف النجم بواحد من الحروف التالية: و،ب،أ،ف،ج،ك،م. ويمثل كل حرف نطاقًا طيفيًا. والنطاق الطيفي للنجم له علاقة دقيقة بدرجة حرارته. فالنجوم الزرقاء، على سبيل المثال، تنتمي إلى النطاق الطيفي "و"، والنجوم الصفراء تكون نجوم "ج"، وصُنفت النجوم الحمراء بالنوع "م". وتظهر الألوان ودرجة الحرارة المتعلقة بالنطاق الطيفي في مخطط هيرتزبرونج ـ راسل، الموضح في هذا القسم.



مخطط هيرتزبرونج ـ راسل البياني يساعد هذا المخطط البياني الفلكيين في تصنيف ودراسة النجوم. تشير الأعمدة الملونة إلى النطاقات الطيفية المشار إليها بالأحرف وفقًا للحروف ودرجات الحرارة المدونة فوق المخطط البياني. يستدل على النجمـة في المخطط البياني بنقطـة موجودة (1) أفقيًا حسـب النطاق الطيفي للنجمـة و (2) رأسيًا طبقًا للارتفـاع الأقصـى. علـى سبيـل المثـال، تنتمي الشمس للنطاق الطيفي (ف) وذات ارتفـاع أقصـى قدره + 5. تضع هاتان المعلومتان الشـمس ضمـن التتابع الأساسي.
مخطط هيرتزبرونج ـ راسل (هـ ـ ر). يوضح العلاقة بين سطوع نجم ونطاقه الطيفي. سمي المخطط باسم الفلكي الدنماركي إجنار هيرتزبرونج والفلكي الأمريكي هنري نوريز راسل. فقد أوضح هذان الفلكيان، كل بمفرده، فكرة المخطط في مطلع القرن العشرين. ومخطط هيرتزبرونج ـ راسل، رسم بياني فيه القدر المطلق موضح عمودياً، والنطاق الطيفي مُوضَّحٌ أفقياً، وتمثل كل نقطة في الرسم البياني القدر المطلق والنطاق الطيفي لنجم خاص.

والخاصية البارزة لمخطط هيرتزبرونج ـ راسل هي أن النقط التي تمثل معظم النجوم تقع بالقرب من خط قطري. فمعظم النجوم الزرقاء مثلاً، تملك سطوعًا عاليًا، ومعظم النجوم الصفراء تكون متوسطة السطوع، ومعظم النجوم الحمراء أقل سطوعاً. ويسمي الفلكيون هذا التجمع من النقاط في المخطط التتابع الأساسي.

يحدد مخطط هيرتزبرونج ـ راسل أيضًا أنواعًا أخرى من النجوم. فبعض النجوم الحمراء عالية السطوع. وهناك أيضًا النجوم العملاقة والنجوم فوق العملاقة، ويأتي سطوعها العالي من أحجامها الضخمة. بعض النجوم البيضاء تكون ذات سطوع أقل بكثير من سطوع نجوم التتابع الأساسي البيضاء. وهناك النجوم القزمية البيضاء التي تكون أصغر كثيراً من نجوم التتابع الأساسي.

حجم النجم ومسافته. قاس الفلكيون قطر الشمس وحصلوا على قياسات جيدة لحجم نجوم أخرى قليلة. هذه النجوم كبيرة وقريبة نسبيًا من الأرض. لكن كل النجوم الأخرى تكون بعيدة جداً ويصعب قياسها مباشرة. ويحسب الفلكيون حجم هذه النجوم بأخذ قياسات لسطوع النجم ودرجة حرارته.

قاس الفلكيون المسافة لحوالي 10,000 من النجوم الأقرب للأرض باستعمال اختلاف المنظور. وضعت طريقة اختلاف المنظور الزاوي على أساس رؤية النجم من مكانين تفصل بعضهما عن بعض مسافة كبيرة. وتقع هذه الأمكنة في نقط متضادة في مدار الأرض حول الشمس
ومعظم النجوم مسافاتها بعيدة جداً، بحيث لا يمكن قياس مسافاتها بوساطة اختلاف المنظور. ويقيس الفلكيون مسافة هذا النوع من النجوم باعتبار سطوعها بوساطة استعمال مخطط هيرتزبرونج ـ راسل. على سبيل المثال، لو كان النجم من نجوم التتابع الأساسي، لحدِّدَ موقعه في التتابع الأساسي تبعاً لنطاقه الطيفي. ويوضح المخطط السطوع الـذي يوافـق هـذا النطاق الطيفي. ويقيس الفلكيون النطاق الطيفي للنجم وقدره الظاهري. وبذلك يمكنهم تحديد بُعد النجم بحيث يكون قدره المقاس موافقًا للسطوع الموضح بوساطة مخطط (هـ ـ ر).

غوامض لم تحل. يعمل الفلكيون لفهم البداية والنهاية للحياة النجمية. فهم يحاولون الإجابة عن أسئلة مثل: لماذا تتكون نجوم من مختلف الأحجام؟ وهل تكونت الكواكب برفقتها؟ تتكون النجـوم في مناطـق تكون محجوبة بالغبار، ولكن تقنيات جديدة من علم الفلك الإشعاعي وعلم الفلـك للأشعـة تحت الحمراء تزود الفلكيين بوسائل أخرى تمكنهم من معرفة أماكن ميلاد النجوم. ويبحث الفلكيون أيضًا عن كيفية انفجار النجوم في شكل المستعرات فائقة التوهج، وأي بقايا نجمية خلفها.

وظهور تقنيات جديدة بالتأكيد سوف يساعد في الإجابة عن هذه الأسئلة. ومن ناحية أخرى، قد تتكشف ألغاز جديدة يتحتم على الفلكيين حلها.

معالم في دراسة النجوم

--------------------------------------------------------------------------------

3000 ق.م حدث أول رصد فلكي في الصين.
القرن الثاني قبل الميلاد رسم هيبارخوس، فلكي يوناني، أول قائمة للنجوم التي أظهرت لمعانها ومواقعها.
150م جدول بطليموس، فلكي في مصر، اكثر من 1,000 نجم، وأظهر طريق استعمال الأرقام لتسجيل مواقع النجوم.
830م تمكن الفلكيون العرب والمسلمون من الحصول على درجة خط نصف النهار لأول مرة في التاريخ.
911م وضع الفلكيون العرب والمسلمون أول جداول دقيقة للنجوم الثوابت.
981م اخترع ابن يونس المصري الربع ذا الثقب.
1058م اخترع أبو إسحاق الزرقالي الآلة الفلكية المسماة باسمه الزرقالة.
1225م وضع نصير الدين الطوسي زيج الإيلخاني الذي اعتمدت عليه أوروبا في الفلك زمنًا طويلاً.
1572م أثبت تيخوبراهي، فلكي دنماركي، أن المستعر فائق التوهج الذي رآه كان نجمًا. وأثبت خطأ فكرة عتيقة، وهي أنه لايمكن حدوث تغيير في سحابة السَّموات.
1609-1610م بدأ جاليليو، عالم إيطالي، في استعمال التلسكوب (المقراب) لدراسة النجوم الضعيفة جداً التي لا يمكن أن ترى بالعين المجردة.
1718م راجع أدموند هالي، فلكي بريطاني، مواقع النجوم التي سجلت بوساطة هيبارخوس، ووجد أن بعض النجوم تحركت. وبهذا أظهر أن هذه النجوم لديها حركة ذاتية.
1780م حقق السير وليم هيرشيل، فلكي بريطاني، كثيراً من الاكتشافات بخصوص لمعان النجوم، والنجوم الثنائية، وسحب الغاز والغبار بين النجمين.
1783م شرح جون جوودريك، فلكي بريطاني، مصححًا تغير سطوع نجم رأس الغول، أول نجم متغير معروف، بوساطة اقتراح أنه كان كسوفاً ثنائياً.
1838م فريدريـك بيزل، فلكي ألمــاني وعــالم رياضيــات، هـو أول من قـاس المسافـة لنجم بوساطـة اختــلاف المنظور.
1850م أخذ الفلكيان الأمريكيان وليم وجورج بوند، الأب والابن، أول صورة لنجم بتلسكوب فلكي.
تسعينيات القرن التاسع عشر. أثبت إدوارد برنارد، فلكي أمريكي، أن السحب الداكنة من الغاز والغبار توجد بين نجوم درب اللبانة.
1924م شرح السير آرثر أدنجتون، فلكي بريطاني، العلاقة بين الكتلة ولمعان النجم، وهي فكرة رئيسية في فهم تغيير شكل النجوم.
ثلاثينيات القرن العشرين. فسر هانز بيتي، فيزيائي أمريكي، أن الطاقة تنتج في النجوم بوساطة الاندماج النووي.
1967م اكتشف فلكيو الراديو البريطانيون نجم المنبضات الأول، وهو نجم يرسل موجات راديوية وتبين فيما بعد أن نجوم المنبضات نجوم نيوترونية نابضة قوية تدور بسرعة حول محورها.
1974م حدد الفلكيون أن مصادر بعض الأشعة السينية النابضة هي ثنائيات، بمعنى أن أي نجم من النجوم إما أن يكون نيوترونًا وإما أن يكون ثقبًا أسود.
1987م زاد الفلكيون في معلوماتهم عن انفجار النجوم خلال أرصاد المستعر فوق التوهج 1987أ، أقرب النجوم فوق المستعرة وألمعها خلال 400 سنة.