17: تحليل ضوء النجوم

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197329

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

كل ما نعرفه عن النجوم - كيف تولد، وما هي مكوناتها، ومدى بعدها، ومدة عيشها، وكيف ستموت - نتعلم من خلال فك تشفير الرسائل الواردة في الضوء والإشعاع الذي يصل إلى الأرض. ما الأسئلة التي يجب أن نطرحها، وكيف نجد الإجابات؟

يمكننا أن نبدأ رحلتنا إلى النجوم من خلال النظر إلى سماء الليل. من الواضح أن النجوم لا تبدو جميعها بنفس السطوع، كما أنها ليست جميعها بنفس اللون. لفهم النجوم، يجب علينا أولاً تحديد خصائصها الأساسية، مثل درجات الحرارة، وكمية المواد التي تحتوي عليها (كتلتها)، ومقدار الطاقة التي تنتجها. نظرًا لأن شمسنا نجمة، بالطبع يمكن استخدام نفس التقنيات، بما في ذلك التحليل الطيفي، المستخدمة لدراسة الشمس لمعرفة شكل النجوم. عندما نتعلم المزيد عن النجوم، سنستخدم هذه الخصائص لبدء تجميع أدلة للمشكلات الرئيسية التي نهتم بحلها: كيف تتشكل النجوم؟ إلى متى يبقون على قيد الحياة؟ ما هو مصيرهم النهائي؟

17.1: سطوع النجوم
يُطلق على إجمالي الطاقة المنبعثة من النجم في الثانية اسم لمعانه. إن مدى سطوع النجم من منظور الأرض هو سطوعه الواضح. يعتمد السطوع الواضح للنجم على كل من لمعانه وبعده عن الأرض. وبالتالي، فإن تحديد السطوع الظاهري وقياس المسافة إلى النجم يوفران معلومات كافية لحساب لمعانه.
17.2: ألوان النجوم
النجوم لها ألوان مختلفة، وهي مؤشرات لدرجة الحرارة. تميل النجوم الأكثر سخونة إلى الظهور باللون الأزرق أو الأزرق والأبيض، في حين أن أروع النجوم هي الحمراء. مؤشر اللون للنجم هو الفرق في المقادير المقادير المقايسة بأي طولين موجيين وهو إحدى الطرق التي يقيس بها علماء الفلك درجة حرارة النجوم ويعبرون عنها.
17.3: أطياف النجوم (والأقزام البنية)
ترجع الاختلافات في أطياف النجوم بشكل أساسي إلى الاختلافات في درجة الحرارة وليس التكوين. يتم وصف أطياف النجوم من حيث الفئات الطيفية. من أجل خفض درجة الحرارة، تكون هذه الفئات الطيفية هي O و B و A و F و G و K و M و L و T و Y. وتنقسم هذه الفئات أيضًا إلى فئات فرعية مرقمة من 0 إلى 9. تمت إضافة الفئات L و T و Y مؤخرًا لوصف الأجسام الشبيهة بالنجوم المكتشفة حديثًا - الأقزام البنية بشكل أساسي - والتي تكون أكثر برودة من M9. لدينا الشمس من نوع G2.
17.4: استخدام الأطياف لقياس نصف قطر النجوم وتكوينه وحركته
يمكن أن يعلمنا تحليل طيف النجم جميع أنواع الأشياء بالإضافة إلى درجة حرارته. يمكننا قياس التركيب الكيميائي المفصل وكذلك الضغط في الغلاف الجوي. من الضغط، نحصل على أدلة حول حجمه. يمكننا أيضًا قياس حركتها نحونا أو بعيدًا عنا وتقدير دورانها.
17E: تحليل ضوء النجوم (تمارين)

الصورة المصغرة: يُظهر هذا التعرض الطويل ألوان النجوم. يتم توفير الحركة الدائرية للنجوم عبر الصورة من خلال دوران الأرض. تنجم الألوان المختلفة للنجوم عن درجات الحرارة المختلفة. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ESO/A.Santerne).