كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته؟ وكيفية تحديد ألوان النجوم من الحرارة؟ النجوم يحدث بداخلها الكثير من التفاعلات النووية بين الغازات الداخلية يتولد عنها حرارة هائلة، بالإضافة إلى تطور الأمر لحدوث انفجار ينتج عنها طاقة كبيرة جدًا.
كما أنه اتضح من خلال دراسة الفلك والنجوم أن كل نجم تختلف حرارته عن الآخر وبالتالي يختلف لونه، ومن خلال موقع الماقه سنتعرف على إجابة سؤال كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته؟
كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته
النجوم أجسام توجد في الفضاء الخارجي، وهي مختلفة في حجمها وشكلها ولونها، الأمر الذي ألقى بالكثير من التساؤلات في عقول العلماء تتمثل في ربط العلاقة بين اللون ودرجة الحرارة الخاصة بالنجم، وظلوا يبحثوا في سبب وجود كل تلك الاختلافات، التي تتمثل في التالي:
- إذا ارتفعت الحرارة يتحول لون النجم بين الأزرق والبنفسجي، وكلما انخفضت الحرارة يتغير لونه بين الأحمر والبرتقالي، والنجوم متوسطة الحرارة مثل الشمس يكون لونها بين الأصفر والأبيض.
- يمكن تحديد درجة حرارة النجم عن طريق الطيف المرئي (وهو شعاع النجم الذي يراه البشر من السماء في الصباح أو في المساء)، حيث إن الطيف عبارة عن طاقة كهرومغناطيسية يسيطر عليها اللون الأزرق عندما تكون حرارتها أكبر ما يكون.
- يحدث هذا بسبب وجود الأشعة فوق البنفسجية بنسبة كبيرة.
- النجوم ذات الحرارة المنخفضة أو كما يطلق عليها بالنجوم الباردة تفقد الكثير من الأشعة فوق البنفسجية الخاصة بها، وتأخذ مكانها أشعة تحت الحمراء، لهذا السبب يبدأ اللون بالتدرج بين الأصفر والبرتقالي حتى تصل إلى اللون الأحمر الذي يعتبر أقل حرارة ممكنة للنجوم.
معلومات اخرى عن ارتباط لون النجم بدرجة الحرارة
استكمالًا للإجابة على سؤال كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته، هناك بعض المعلومات الأخرى التي تبرهن على صدق السبب واستخدامه في إثبات خطأ نظرية أخري، وتتمثل تلك المعلومات في التالي:
- هناك نظرية تنص على أن اختلاف لون النجم يرجع إلى بعد المسافة أو قربها من الزاوية التي تم مشاهدته منها، وبناءً على ما ذكرناه فتلك النظرية خاطئة وباطلة.
- عند وصول النجم لأكبر حرارة ممكنة وهي 40 ألف كلفن يكون من النجوم ذات اللون الأزرق.
- إذا وصل النجم إلى أقل درجة حرارة ممكنة وهي 2000 كلفن يكون من النجوم التي لونها أحمر.
- اللون البرتقالي للشمس يكون بسبب أن درجة حرارتها تبلغ 6000 كلفن فقط لا غير، وبالرغم من ذلك فإن الطول الموجي للشمس لونه أصفر مائل إلى الأخضر.
- لكن البشر لا يروا الأشعة الخضراء أو الزرقاء التي تصدر من الشمس وهذا بسبب التقائها مع غاز النيتروجين المتواجد على سطح الكرة الأرضية، والذي يعمل بدوره على بعثرة الموجات القصيرة الخاصة بالأشعة التي تحتوي بداخلها على كميات أكبر من الحرارة.
كيفية تحديد ألوان النجوم من الحرارة
يمكن من خلال معرفة درجة حرارة النجم تحديد اللون الخاص به، وتحديد العلاقة بين درجة الحرارة ولون النجم، ويقوم العلماء بمعرفتها من خلال التالي:
- عن طريق عملية قياس معقدة يتم قياس السطوع الظاهري للنجم عن طريق استخدام مرشحات.
- من خلال المرشحات يتم نقل الضوء في حيز ضيق مما يؤدي إلى إصابة الضوء بانكسار، ومن خلال ذلك يظهر اللون الذي يتكون منه.
- حيث يوجد ثلاثة أنواع من المرشحات يتم استخدامها من قبل العلماء، حتى يتم معرفة اللون الذي تتكون منه الأشعة.
- هناك مرشح لونه بنفسجي ومرشح مرئي أصفر، ومرشح أزرق اللون.
- تعمل المرشحات على طول موجي يبلغ 360 نانومتر للأشعة فوق البنفسجية و420 للأشعة الزرقاء و540 نانومتر للأشعة المرئية الصفراء.
- النجوم التي تتجاوز حرارتها 10000 كلفن درجة السطوح الخاصة بها تكون صفر، بمعنى أن الإنسان البشري سيكون غير قادر على أن يراها أو يشعر بأشعتها، وهذا ما اتفق عليه علماء الفلك الموجودين في العالم كله.
- بالنسبة لباقي الأشعة تم ترجمتها عن طريق مؤشر لوني قياسي بحيث إن النجوم الزرقاء تكون شدة حرارتها 4.
- النجوم ذات اللون الأصفر تصل درجة حرارتها إلى 0، والحمراء التي تنخفض درجة الحرارة الخاصة بها عن 2000 كلفن، تصل حرارتها إلى 0.65.
- بالرغم أن تلك المؤشرات تشير إلى درجة الحرارة إلا أنها تساعد على أن تكون عملية القياس دقيقة ونتائجها موثوق فيها.
أهمية تحديد لون النجوم
ساعد تحديد لون النجم العلماء على اكتشاف الكثير من الأشياء، حيث اتضح أن الترابط بين لون النجم ودرجة حرارته حقق أشياء مفيدة كثيرًا، وتكمن الأهمية فيما يلي:
- في عام 1814 لاحظ عالم الفيزياء الألماني جوزيف فراونهوفر عند تحليله لضوء الشمس واستخلاص ألوانه منه، وجود مجموعة من الأطياف موجودة في الأشعة تختلف عن الأطياف المعروفة، حيث وجد خطوط رفيعة لونها داكن أكثر من باقي ألوان الأشعة.
- بمرور الوقت قام مجموعة من العلماء الإنجليز بتحديد عدد من تلك الخيوط، ليكتشفوا احتواء النجوم على بعض العناصر الكيميائية التي تتشابه مع عناصر أخرى موجودة على سطح الكوكب.
- هذا معناه أن النجوم المتواجدة في الفضاء الخارجي مكونة من مجموعة العناصر التي تكونت منها الأرض، وهذا يعطي مميزات للكوكب.
- لهذا السبب عمليات تحليل الطيف النجمي واحدة من العمليات القياسية لعلم الفلك ومعرفة الفضاء، لأن العملية نتج عنها اكتشاف النجوم التي تحتوي بداخلها على عناصر كبيرة من الهيدروجين مثل كوكب الأرض.
الهيدروجين الموجود في أطياف النجوم
استكمالًا لإجابة سؤال كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته قام العلماء برؤية أكثر من حالة لغاز الهيدروجين في الطيف الخاص بالنجوم، وتتمثل هذه الحالات في:
- الهيدروجين لا يمكن رؤيته في الأشعة الصادرة من نجوم عالية الحرارة، حيث تتواجد فقط في تكوين الأشعة ولكن لا يمكن رؤيته أو الاستدلال عليه.
- ذلك لأن الهيدروجين في حالة درجات الحرارة المرتفعة يكون غير قادر على إنتاج خطوط الامتصاص مما يؤدي إلى فقدانه لجزء من خواصه.
- بعكس النجوم التي حرارتها منخفضة تكون مكان مناسب للهيدروجين لينتقل بين مستويات الطاقة وينتج خطوط الامتصاص الخاصة به.
- يقوم النيتروجين بامتصاص الفوتونات التي تتكون من الإلكترونات التي تجعل الغاز له لون وخصائص مرئية.
- من خلال الهيدروجين يتم استنتاج عند السؤال عن كيف يرتبط لون النجم بدرجة حرارته أنه عن طريق التلسكوب النموذجي كلما مر طيف نجم ساخن لا يمكن رؤية خطوط النيتروجين، وعندما يكون بارد يمكن رؤية خطوط الغاز ولكن تختلف درجة الوضوح باختلاف درجة البرودة.
خطوط الهيدروجين المرئية والغير مرئية
توجد علاقة بين الهيدروجين ودرجة حرارة النجوم التي تتمثل في التالي:
- اتفقنا على أن لون النجم يرتبط بدرجة حرارته التي تؤثر بدورها على غاز الهيدروجين الموجود في الأشعة الصادرة من أي نجم.
- اكتشف علماء الفلك أن الهيدروجين يظهر في خيوط عرفت باسم خيوط بلامر، ولكنه لا يظهر بشكل واضح، لهذا درجة الحرارة التي تصل إلى 10000 كلفن تعمل على تحفيز ذرات الغاز بشكل عالي جدًا وتنقلها لمستويات عليا من مستويات الطاقة.
- حيث تعمل ذرات الهيدروجين على امتصاص أكبر قدر تقدر عليه من الفوتونات حتى تصل لدرجة تعرف باسم درجة الإثارة.
- فتقوم بإنتاج خط امتصاص مظلم، كما يقوم كل عنصر كيميائي موجود بإنتاج عنصر آخر يشبهه، وذلك حتى يتم الوصول لمرحلة تعرف باسم مرحلة التأين الممكنة التي تصدر عنها درجة حرارة مناسبة لإنتاج خيوط الامتصاص بشكل جيد.
- الذي بسببه يظهر في الطيف المرئي الخاص بالأشعة التي تصدرها النجوم والتي يقدر البشر على رؤيتها عند سقوطها على سطح الأرض.
