معرفة خواص النجوم من قياسات الإشعاع المنبعث منها

الضوء الصادر من النجم أو من موقعها بعد تلاشيها يحمل معلومات كثيرة عن النجم مثل مقدار الكتلة ، و الكثافة ، و الحجم ، و درجة حرارة النجوم.

أولاً كتلة النجوم

بسبب كبر كتلة النجوم نقارنها بخصائص الشمس لقياس الكتلة واللمعان (السطوع) ونصف القطر النجمي، وباستخدام الوحدات الشمسية الموضحة بالجدول :

فإذا كان ضياء النجم أشد 1000 مرة من ضياء الشمس ، فتكون كتلة هذا النجم تعادل 2.4 كتلة شمسية ، و يبلغ أحد أكثر النجوم المعروفة ضخامة هو “إيتا كارينا“، حيث كتلته أضعاف كتلة الشمس (100 – 150) مرة كما أنه يعمر عدة ملايين من السنين فقط. 

الحد الأقصى لكتل النجوم

 الدراسات العلمية أثبتت أن الحد الأعلى لكتل النجوم في العصر الحالي للكون هو 150 كتلة شمسية.

و السبب في هذا الحد غير معروف تماماً ، و هو نتيجة حد إدنجتون الذي يحدد الحد الأقصى للضياء الذي يمكن أن يمر من خلال الغلاف الجوي للنجم بدون طرد غازات إلى الفضاء.

و مع ذلك ، فقد تم قياس كتلة نجم اسمه نجم  (R 136 A1) في التجمع النجمي (RMC 136A) و تبلغ 265 كتلة شمسية.

   كتل النجوم الثنائية والثلاثية

يمكن تعيين كتل النجوم خاصة الثنائية و الثلاثية منها‏ ، إما بصرياً أو طيفيا بتطبيق قانون الجاذبية‏.‏

 و الدراسات أثبتت أن النجوم أكبر من 150 كتلة شمسية مثل R136نشأت من خلال تصادم وتلاحم بين نجوم ضخمة في أنظمة مزدوجة، لاحتمال تكوّن نجوم ذات كتلة أكبر من 150 كتلة شمسية.

و أول نجوم تكونت بعد الانفجار العظيم كانت ضخمة تصل كتلتها إلى 300 كتلة شمسية أو أكثر، بسبب إنعدام وجود العناصر الأثقل من الليثيوم في تكوينها.

 فهذا الجيل من الضخامة عبارة عن نجوم قديمة انطفئت منذ وقت طويل غير أنها توجد حاليا فقط في البحوث النظرية.  

النجوم الصغيرة

أصغر نجم تبلغ كتلة (93) مرة لكتلة المشتري ، وهو النجم ((AB Doradus C و يوجد في نظام زوجي (AB Doradus AA) ، و يحدث فيه إندماج الهيدروجين ، و يكون النجم (Doradus C) معادن مثل المعادن التي تكونها الشمس. و في دراسة حديثة للنجوم الصغيرة تشير إلى أن الحد الأدنى لحجم النجم يبدو حوالي 8.3 % من كتلة الشمس.

الأقزام البنية

هي النجوم صغيرة الكتلة تكون فيها نسبة المعادن منخفضة جدا، وهي تكون بلون رمادي بني واضح بين النجوم و الكواكب الغازية العملاقة. 

النجوم العملاقة

هي النجوم التي لديها جاذبية سطحية أقل بكثير من نجوم التسلسل الرئيسي ، و إنخفاض جاذبية سطحها يسبب ضغط الإشعاع الشديد فيها فهي تطرد بعض غازاتها السطحية إلى الفضاء، و تجدها مغلفة في سحابة غازية حولها تخرج منها مع عواصف النجم ، و هي تصعب عملية رصدها. 

النجوم العملاقة لديها من الإتساع بحيث أنها تشمل الأرض و الشمس على بعدهما هذا بعكس نجوم النسق الأساسي المتوسطة الكتلة فتكون أسطحها محددة ؛ و كذلك أسطح الأقزام البيضاء التي هي شديدة الكثافة.

ثانياً كثافة النجوم

تتفاوت النجوم في أحجامها‏ ، و بالتالي تتفاوت في كل من كثافة مادتها و كتلتها‏ ، و بصورة عامة:  “تقل كثافة النجم كلما زاد حجمه و بالعكس‏ ، تزداد كثافته كلما قل حجمه‏” ، و قد لوحظ أن كثافة مادة النجوم تتفاوت بين واحد من مائة من متوسط كثافة الشمس ‏(المقدرة عند المركز  كج/م3 ، أي (162.2 جم/سم³)‏ ، إلي 1000كجم/سم³ في العماليق العظام ،‏ و (610‏ طن‏/‏سم‏3)‏ في الأقزام البيض.

و ‏‏ في النجوم النيوترونية أي (1.5 مليار طن/سم³) ، وإلي أضعاف مضاعفة لتلك الكثافة في النجوم الخانسة الكانسة ‏(الثقوب السود‏) ، التي تبلغ كثافة مادتها (آلاف المليارات طن/سم³) و تختفي النجوم و المجرات عند الإقتراب منها.

و تعتبر كثافة النجم دالة قوية علي مرحلة تطوره‏: “فكلما زادت كثافة النجم‏ ، كان أكبر عمراً و أقرب إلي نهايته من النجوم الأقل كثافة”‏.

و نجد أيضا

1- النجوم النابضات كثافتها آلاف المرات مثل كثافة الحديد.

2– شبيهات النجوم كثافتها أقل من كثافة الشمس.

3- مجموعات من النجوم تسمى السابحات في الفضاء تخترق مجرتنا اللبنية من حين لآخر فإذا صادفت خلال مرورها المجموعة الشمسية و أصطدمت بها فإن في ذلك الهلاك والفناء المحقق.

وهذا لن يحدث لأن الحق سبحانه و تعالى يقول: ﴿إِنَّ اللَّهَ يُمْسِكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ أَن تَزُولَا وَلَئِن زَالَتَا إِنْ أَمْسَكَهُمَا مِنْ أَحَدٍ مِّن بَعْدِهِ إِنَّهُ كَانَ حَلِيمًا غَفُورًا ﴿41﴾ (سورة فاطر)

4- توجد في الكون أنماط من الماده لا نعرف شبيه لها على الأرض. 

ثالثاً أحجام النجوم

تتفاوت النجوم في أحجامها تفاوتاً كبيرا‏ً فمنها:

1- العماليق العظام ‏:(Supergiants)

التي تزيد أقطارها عن 400 ضعف قطر الشمس‏ (أي نحو 560 مليون كيلومتر‏). 

2- الأقزام البيض ‏:(White Dwarfs)

التي لا تتعدي أطوال أقطارها (0.01) من طول قطر الشمس في المتوسط‏ (أي لا تتعدي ‏14000‏ كم‏).‏ التي لا تتعدي أطوال أقطارها (0.01) من طول قطر الشمس في المتوسط‏ (أي لا تتعدي ‏14000‏ كم‏).‏ 

 3- النجوم النيوترونية ‏(Neutron Stars)

التي لا يتعدي طول قطر الواحد منها 16 كيلومترا‏. 

4- النجوم الخانسة الكانسة‏ أو ما يعرف باسم الثقوب السود

التي يتضاءل فيها قطر النجم إلي ما لا يستطيع العقل البشري أن يتصوره‏ ، و هي صورة واقعية راهنة تعيد إلي الأذهان نقطة البداية الأولي ‏(الرتق‏) التي إنفجرت فخلق الله سبحانه و تعالي منها كل السماوات و الأرض (الفتق) مع الفارق الشاسع بين النقطتين في تناهي الحجم و الكتلة‏ ، و كم الطاقة و درجة الحرارة و غير ذلك من الصفات‏ ، و الثقوب السوداء المنتشرة في الفضاء تتشكل بعد تقلص نجم كبير حول نفسه. هذا النجم تزداد كثافته و جاذبيته باستمرار لدرجة أنه ما من شيء يمر بالقرب منه إلا و ينجذب إليه مستقرا في قراره بلا رجعة ، حتى الضوء نفسه لا يفلت من قبضته القوية. 

و يظن العلماء بأن حرارة الأجرام التي يبتلعها الثقب هي مصدر لأشعة إكس المنبعثة من الثقوب السوداء و التي يمكن إستقبالها من الأرض. كما تؤكد الدراسات الفلكية بأن مركز مجرتنا درب التبانة ما هو إلا ثقب أسود عظيم بدليل الشكل الحلزوني للمجـرة.                                      

و لكنها رحمة الله‏ سبحانه وتعالي‏‏ بنا، أن يبقي لنا في صفحة السماء ما يمكن أن يعين أصحاب البصائر علي تدبر الخلق الأول‏ ، و على تصور إمكانية إفنائه‏ ، و إعادة خلقه من جديد‏.‏

• 

رابعاً درجات حرارة النجوم

تتفاوت النجوم في درجة حرارة سطحها بين ‏2300‏ درجة مطلقة في النجوم الحمراء‏ ، و أكثر من خمسين ألف درجة مطلقة في النجوم الزرقاء‏ ، و يتم قياس درجة حرارة سطح النجم بعدد من التقنيات و منها:

1- قياس شدة خطوط الإمتصاص الطيفية لأشعة النجم

تقاس درجة الحرارة من مقدار شدة خطوط طيف الإمتصاص في مراحل مختلفة من التأين و الإثارة ، و تسمي درجة الحرارة المقاسة باسم درجة الحرارة الطيفية ‏(Spectral Temperature). 

2- قياسات لون النجم

لإن إشعَاعُه يخضع لقوانين إشعاع الجسم الأسود‏ ، فإذا كانت درجة حرارة النجم منخفضة نسبيا‏ ، مالت معظم الإشعاعات التي يصدرها إلي اللون الأحمر‏ ، و إذا كانت درجة حرارته عالية مالت إشعاعاته إلي الزرقة‏ ، وتسمي درجة الحرارة المقاسة بإسم “درجة حرارة اللون”.

و تتفاوت النجوم أيضا في درجة حرارة جوفها بين عشرات الملايين في نجوم النسق الرئيسي‏ ، و مئات البلايين من الدرجات المطلقة في المستعرات و ما فوقها‏.

و بالأمكان تقدير درجة حرارة النجم من خلال لونه ، و لون النجم ذو دلالات كثيرة تساعد العلماء و المراقبين على معرفة الكثير من المعلومات ، كالعمر و الخواص مثل ، درجة حرارتة و كتلتة و غيرها.

 و فيما يلي بعض الأمثلة مع الشرح: 

1- نجم أزرق

هي النجوم ذات الكتلة الكبيرة ، و الأكثر سطوعا ، و درجة حرارة سطحها تبلغ 35.000ºc و لذلك هي النجوم الأشد حرارة. 

2- النجوم البيض

تأتي في المرتبة الثانية من حيث الكتلة والسطوع , و تصل درجة حرارة سطحها إلى 10.000ºc.

3- النجوم الصفراء

درجة حرارة سطحها تبلغ 6.000ºc مثل الشمس.

4- النجوم البرتقالية

درجة حرارة سطحها تبلغ 4.700ºc.

5- الأقزام الحمراء

و كما يدل عليها إسمها فهي الأبرد ، و الأصغر كتلة ، و الأقل سطوعاً ، و تبلغ درجة حرارة سطحها 3.000ºc فقط.