ال النجوم هي المحركات الفيزيائية المدهشة في الكون. إنها تشع الضوء والحرارة ، وتخلق عناصر كيميائية في قلبها. ومع ذلك ، عندما ينظر المراقبون إليهم في سماء الليل ، كل ما يرونه هو آلاف النقاط الدقيقة للضوء. بعضها يظهر محمرًا ، والبعض الآخر أصفر أو أبيض ، أو حتى أزرق. تعطي هذه الألوان في الواقع أدلة على درجات حرارة وأعمار النجوم ومكان وجودها في فترات حياتها. علماء الفلك "فرز" النجوم حسب ألوانها ودرجات حرارتها ، والنتيجة هي رسم بياني مشهور يسمى مخطط Hertzsprung-Russell. مخطط H-R هو مخطط يتعلمه كل طالب فلك في وقت مبكر.
تعلم الرسم البياني H-R الأساسي
بشكل عام ، الرسم البياني H-R هو "مؤامرة" درجة الحرارة مقابل. اللمعان. فكر في "اللمعان" كطريقة لتحديد سطوع الكائن. درجة الحرارة هي شيء نعرفه جميعًا ، بشكل عام كحرارة جسم. يساعد على تحديد شيء يسمى النجم الطبقة الطيفية ، التي اكتشفها علماء الفلك أيضًا من خلال الدراسة أطوال موجات الضوء التي تأتي من النجم. لذلك ، في مخطط H-R القياسي ، يتم تصنيف الفئات الطيفية من النجوم الأكثر سخونة إلى أروع ، مع الأحرف O و B و A و F و G و K و M (وإلى L و N و R). تمثل هذه الفئات أيضًا ألوانًا محددة. في بعض الرسوم البيانية H-R ، يتم ترتيب الحروف عبر السطر العلوي من المخطط. تقع النجوم الزرقاء البيضاء الساخنة على اليسار وتميل النجوم الباردة إلى أن تكون أكثر نحو الجانب الأيمن من الرسم البياني.
يتم وصف مخطط H-R الأساسي كما هو موضح هنا. يسمى الخط المائل تقريبًا التسلسل الرئيسي. ما يقرب من 90 في المئة من النجوم في الكون موجودة على طول هذا الخط في وقت واحد من حياتهم. يفعلون هذا بينما لا يزالون يدمجون الهيدروجين في الهيليوم في نوىهم. في النهاية ، ينفد الهيدروجين ويبدأ في دمج الهيليوم. هذا عندما يتطورون ليصبحوا عمالقة وفائقين. على الرسم البياني ، تنتهي هذه النجوم "المتقدمة" في الزاوية اليمنى العليا. قد تسلك النجوم مثل الشمس هذا المسار ، ثم تتقلص في النهاية لتصبح الأقزام البيضاء، والتي تظهر في الجزء السفلي الأيسر من المخطط.
العلماء والعلم وراء مخطط H-R
تم تطوير مخطط H-R في عام 1910 من قبل الفلكيين Ejnar Hertzsprung و Henry Norris Russell. كان كلا الرجلين يعملان مع أطياف النجوم - أي أنهما كانا يدرسان ضوء النجوم باستخدام مطياف. تقوم هذه الأدوات بتكسير الضوء إلى أطوال موجية مكونة. الطريقة التي تظهر بها الأطوال الموجية النجمية تعطي مؤشرات للعناصر الكيميائية في النجم. يمكنهم أيضًا الكشف عن معلومات حول درجة حرارته وحركته عبر الفضاء وقوة المجال المغناطيسي. من خلال رسم النجوم على الرسم البياني H-R وفقًا لدرجة الحرارة والفئات الطيفية واللمعان ، يمكن لعلماء الفلك تصنيف النجوم إلى أنواعها المختلفة.
اليوم ، هناك إصدارات مختلفة من الرسم البياني ، اعتمادًا على الخصائص المحددة التي يريد علماء الفلك رسمها. يحتوي كل مخطط على تخطيط مماثل ، حيث تمتد النجوم الأكثر سطوعًا نحو الأعلى وتنحرف إلى أعلى اليسار ، وعدد قليل في الزوايا السفلية.
لغة مخطط H-R
يستخدم الرسم البياني H-R مصطلحات مألوفة لجميع علماء الفلك ، لذا يجدر تعلم "لغة" الرسم البياني. ربما سمع معظم المراقبين مصطلح "الحجم" عند تطبيقه على النجوم. إنه مقياس سطوع النجم. ومع ذلك ، قد نجمة يظهر مشرقة لسببين:
- يمكن أن تكون قريبة إلى حد ما وبالتالي تبدو أكثر إشراقًا من مسافة أبعد
- يمكن أن يكون أكثر إشراقا لأنه أكثر سخونة.
بالنسبة للرسم البياني H-R ، يهتم الفلكيون بشكل أساسي بسطوع "جوهري" للنجم - أي سطوعه بسبب درجة حرارته الفعلية. هذا هو السبب في رسم السطوع (المذكور سابقًا) على طول المحور ص. كلما كان النجم أضخم ، كان أكثر إضاءة. هذا هو السبب في رسم النجوم الأكثر سطوعًا وإشراقًا بين العمالقة والعملاق الفائق في مخطط H-R.
يتم اشتقاق درجة الحرارة و / أو الطبقة الطيفية ، كما ذكر أعلاه ، من خلال النظر إلى ضوء النجم بعناية فائقة. مخفية داخل أطوالها الموجية هي أدلة حول العناصر الموجودة في النجم. الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا ، كما هو موضح في عمل الفلكي سيسيليا باين جابوشكين في وقت مبكر 1900s. يندمج الهيدروجين لصنع الهيليوم في القلب ، ولهذا السبب يرى الفلكيون الهيليوم في طيف النجم أيضًا. ترتبط الطبقة الطيفية ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة النجم ، وهذا هو السبب في أن النجوم الأكثر سطوعًا في الفئتين O و B. أروع النجوم في فئتي K و M. كما أن أروع الأجسام خافتة وصغيرة الحجم ، وحتى الأقزام البنية.
هناك شيء واحد يجب أخذه في الاعتبار هو أن الرسم البياني H-R يمكن أن يوضح لنا ما هو النجم النجم الذي يمكن أن يصبحه النجم ، ولكنه لا يتنبأ بالضرورة بأي تغييرات في النجم. لهذا السبب لدينا الفيزياء الفلكية - الذي يطبق قوانين الفيزياء على حياة النجوم.