النجوم

الباب العاشر
النجوم
استنتج بالبرهان أن الكواكب تدور حول الشمس بانتظام والقمر يدور حول الأرض. ابن الشاطر (ولد سنة 704 هجرية).

يتكون الباب العاشر من خمسة فصول:
1- خواص أساسية للنجوم وفيه ندرس أنواع النجوم وبعض خصائصها.
2- النجوم المتغيرة.
3- فكرة مختصرة عن تركيب النجوم وما يدور بداخلها من تفاعلات نووية.
4- مهد النجوم وهى السحب بين نجميه وهى سحب ضخمة يحدث انكماش في أجزاء منها لتتكون النجوم الجديدة.
5- قصة حياة النجوم وهى من المواضيع المثيرة والمليئة بالمعجزات حيث نستعرض تفاصيل حياة الشمس وكيفية تطورها في المستقبل وكذلك تتطور النجوم الكبيرة وأخيراً نتعرف على النهاية التى يمكن أن تنتهى إليها النجوم من أقزام بيضاء ونجوم نيوترونية وثقوب سوداء.
الفصل الأول
خواص أساسية للنجوم
إن عالم النجوم كبير متنوع ملئ بالأسرار والعجائب التي بهرت البشرية وعلمتنا الكثير عن الكون وأعماقه. وحينما ينظر أحدنا إلى السماء في ليلة صافية فسوف يرى أعدادا كبيرة من النجوم، وإذا نظر من خلال عدسة التلسكوب فإن عدد ما يراه من نجوم سيزيد بشكل هائل. ونحصل على المعلومات المختلفة عن النجوم من خلال تسجيل حركتها (السنوية) أو من خلال دراسة الطيف الصادر عنها والذي نفهم من خلاله الكثير من الخصائص الفيزيائية للنجوم، درجة لمعانها ودرجة حرارتها، بل وتركيبها أيضاً. وتوجد ثلاث خصائص رئيسية مهمة نحتاج لتعيينها من خلال الأرصاد :
1- بعد النجم.
2- لمعان النجم.
3- طيف النجم.

أقدار النجوم Stars magnitudes
قسم أسلافنا النجوم من حيث اللمعان إلى أقدار بحيث تكون النجوم اللامعة من القدر الأول (+1) والأقل لمعاناً من القدر الثاني (+2) وهكذا حتى أخفت النجوم التي رصدوها كانت من القدر السادس وهى أقصى حدود الرصد بالعين البشرية. وكان العرب يستخدمون النجوم في اختبار القدرة البصرية عند الناس فمن يستطيع أن يرى نجوم القدر السادس فبصره 6\6 ومن يرى فقط نجوم القدر الخامس يكون بصره 5\6 وهذا التدريج في قدرة البصر أخذناه عنهم. ونلاحظ أن أبو الحسن الصوفي في تصنيفه للنجوم كان يضع تقسيمات فرعية للأقدار الستة المعروفة. وبعد ظهور التلسكوبات أصبحت لدى الإنسان القدرة على رصد نجوم خافتة جداً حتى قدر (+30) باستخدام تلسكوب هابل. كما تم اعتبار أقدار بالسالب لتعبر عن أجرام أشد لمعاناً وبهذا فإن القمر يكون من القدر (-12.6) وكلما زاد اللمعان كان القدر ذا رقم أصغر بالسالب.
وضع الفلكيين علاقة بسيطة بين لمعان النجوم وأقدارها وذلك لمعرفة لمعان النجم بدلالة قدره magnitude وبالعكس. والبداية هي أن نفترض أن النسبة بين لمعان نجمين من القدر الأول b1 إلى القدر السادس b6 يساوي 100 أي أن:
ومن ثم فإن:

ومن ثم يمكن وضع مقياس لأقدار النجوم بحيث إن نسبة اللمعان لنجمين تساوى 2.5 مرفوعة لأس مساو للفرق بين قدريهما، فلو افترضنا أن القدر واللمعان لكل من الشمس ونجم آخر هما على التوالى : b1,m1 & b2,m2 فإن نسبة لمعانهما b1/b2 تحسب بالعلاقة،
هذه هي المعادلة بشكلها العام. ويمكن إعادة صياغتها على الوجه التالي:
وبالتالي فإن نجمان لهما نسبة لمعان (2.5)4 فإن نسبة اقدراهما هي 5: 1 بحيث يكون النجم الأول من القدر 1 والثانى من القدر5. وبالطريقة نفسها يمكن حساب الأقدار لأى نجم من معرفة درجة لمعانه أو بمعنى أصح من (قدرته الإشعاعية)، والقاعدة أن أقدار النجوم تقل بتزايد لمعانها والعكس صحيح. ويمكن من خلال هذه القاعدة البسيطة أن نلاحظ أنه إذا كان نجما أو مجرة لها فرق قدر عن شمسنا قيمته 10 فإن لمعانها يزيد 10 آلاف مرة ، والفارق في القدر بمقدار 15 يقابله فرق في اللمعان مقداره مليون. وبهذه الطريقة نلاحظ أن التغيرات في القدر أرقاما صغيرة ويقابله في اللمعان تزايد بشكل كبير. ومن العلاقات المهمة أيضا تلك العلاقة بين اللمعان والبعد. حيث يقل لمعان النجم b مع زيادة بعده عنا r تبعا للعلاقة الفيزيائية التالية:
القدرة الظاهرى Apparent magnitude
وللنجوم قدر ظاهرى وهو الذي نرصده لها، وبالطبع فإن الشمس لها أصغر قدر ظاهرى -26.7 أي أعلى لمعان ظاهري، ويليها القدر الظاهرى للقمر -12.6، ثم الزهرة بقدر -4.4 ثم المريخ والمشتري في حدود -2 ، ألمع النجوم وهو الشعرى اليمانية فقدره -1.5، أما بلوتو فله قدر ظاهرى مقداره +14.9 . والعين البشرية لا تستطيع أن ترى نجوما أعلى من القدر السادس. والإشارة السالبة تعنى قدراً أصغر بينما الموجبة تعنى قدراً أكبر. والمفروض أن القدر من الخواص الملازمة للنجوم، فإذا حدث تغير لهذا القدر فهذا يعنى أن النجم غير مستقر وأنه من النجوم المتغيرة أو الموجودة في نظام ثنائى. ولكن لا نستطيع من خلال القدر الظاهرى للأجرام أن نحكم على شخصيتها ومدى لمعانها بشكل حقيقي، فقد يكون القدر الظاهرى لنجم ما صغير لقربه منا بينما القدر الظاهرى لنجم بعيد عنا كبيرا وهو في الأصل لامع. كذلك نلاحظ أن القمر ظاهريا ألمع من كوكب الزهرة رغم أن كوكب الزهرة أكبر بكثير من القمر ولكن لقرب القمر وبعد الزهرة النسبي نرى القمر أكثر لمعانا من الزهرة. ونفس المقارنة يمكن أن نعقدها بين أي من النجوم والقمر مثلا. ولذلك تعارف الفلكيون على قدر آخر أسموه القدر المطلق وفكرته هو البحث عن وسيلة نلغي بها تأثير المسافات على لمعان النجوم.

القدر المطلق Absolute magnitude
إذا تصورنا كرة نصف قطرها 10 بارسك والشمس في مركزها وافترضنا أن كل النجوم قد وضعت على سطح هذه الكرة فإن القدر الذي نرصده لهذه النجوم سوف نسميه القدر المطلق