لماذا تختلف ألوان النجوم؟

يربط قانون فيينا بين اللون النجمي ودرجة الحرارة النجمية وتهيمن الألوان الزرقاء على ناتج الضوء المرئي للنجوم شديدة الحرارة مع الكثير من الإشعاع الإضافي في الأشعة فوق البنفسجية.

من ناحية أخرى تبعث النجوم الباردة معظم طاقة الضوء المرئي بأطوال موجية حمراء مع مزيد من الإشعاع المنبعث من الأشعة تحت الحمراء.

لماذا تختلف ألوان النجوم؟

• عبر التاريخ كان البشر يحدقون في النجوم في رهبة وذهول بالعين المجردة، تبدو معظم النجوم بيضاء بالنسبة لهم وعندما يأتي الضوء من النجوم عبر الغلاف الجوي للأرض يبدو أنها تتلألأ.
• حتى قبل حوالي مائتي عام اعتقد كل من درس النجوم أن كل النجوم كانت بيضاء والجزء المذهل هو أن النجوم تأتي في جميع ظلال قوس قزح تقريبًا.
• عندما بدأ العلماء في تعلم المزيد عن موجات الضوء والضوء أدركوا أن هناك أنواعًا مختلفة من الضوء ويمكن أن تكون الأطوال الموجية واسعة أو معبأة بإحكام.
• أثناء دراستهم للكواكب بدأوا في إدراك أنه يمكن إدراك الضوء في ظلال مختلفة من الألوان بناءً على الطول الموجي وأن الطول الموجي يمكن أن يتغير بناءً على درجة حرارة النجم.

ألوان النجوم

تم تطوير نوع من الفيزياء العلمية يسمى إشعاع الجسم الأسود واستمروا في فحص درجات الحرارة والألوان المختلفة ويبدو أن النجوم ذات درجات الحرارة الأكثر برودة لديها طاقة مشعة بدرجات اللون الأحمر للطيف اللوني الكهرومغناطيسي.

في حين أن النجوم ذات درجات الحرارة الأكثر سخونة لديها طاقة مشعة بدرجات اللونين الأزرق والأبيض للطيف اللوني الكهرومغناطيسي.

هذا يجعل النجوم الأكثر برودة تظهر باللون الأحمر والنجوم ذات درجات الحرارة الأعلى تظهر باللون الأزرق أو الأبيض. من بارد إلى حار ، يمكن أن تظهر الألوان الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق، إذا كنت تتذكر ألوان قوس قزح ، فسترى أنها بنفس الترتيب.

هناك عامل مهم آخر يمكن أن يغير لون النجوم، إذا كان للنجم أي عناصر في غلافه الجوي فيمكنه تغيير طول موجة الضوء وسيؤدي ذلك إلى تغيير اللون الذي نقيسه أو نلاحظه.

قد يفسر هذا سبب وجود العديد من الألوان المختلفة في النجوم التي تتم دراستها.

مؤشرات اللون للنجوم

من أجل تحديد اللون الدقيق للنجم  يقيس علماء الفلك عادةً السطوع الظاهر للنجم من خلال المرشحات التي ينقل كل منها الضوء فقط من نطاق ضيق معين من الأطوال الموجية (الألوان).

مثال بسيط على الفلتر في الحياة اليومية هو زجاجة مشروبات غازية بلاستيكية ذات لون أخضر  والتي عندما توضع أمام عينيك لا تسمح إلا للألوان الخضراء بالمرور.

مجموعة واحدة من المرشحات شائعة الاستخدام في علم الفلك تقيس السطوع النجمي بثلاثة أطوال موجية تقابل الضوء فوق البنفسجي والأزرق والأصفر.

وتم تسمية المرشحات: U (فوق بنفسجي) ، B (أزرق) ، و V (مرئي ، للأصفر). تنقل هذه المرشحات الضوء بالقرب من أطوال موجية تبلغ 360 نانومتر (نانومتر) ، 420 نانومتر ، و 540 نانومتر ، على التوالي.

عادة ما يتم التعبير عن السطوع الذي يتم قياسه من خلال كل مرشح بالمقادير، الفرق بين أي اثنين من هذه المقادير بين الأزرق والمقادير المرئية (B - V) يسمى مؤشر اللون.

بالاتفاق بين علماء الفلك تم تعديل مقادير الأشعة فوق البنفسجية والأزرق والبصرية لنظام UBV لإعطاء مؤشر لوني قدره 0 لنجم تبلغ درجة حرارة سطحه حوالي 10000 كلفن مثل Vega.

وتتراوح مؤشرات اللون B-V للنجوم من -0.4 للنجوم الأكثر زرقة مع درجات حرارة تبلغ حوالي 40.000 كلفن إلى +2.0 للنجوم الأكثر احمرارًا ، مع درجات حرارة حوالي 2000 كلفن.

ومؤشر B-V للشمس حوالي + 0.65. لاحظ أن مؤشر B – V دائمًا ما يكون "أكثر زرقة" ناقص اللون "الأحمر" حسب الاصطلاح.

لماذا نستخدم مؤشر اللون إذا كان يشير في النهاية إلى درجة الحرارة؟ لأن سطوع نجم من خلال مرشح هو ما يقيسه علماء الفلك بالفعل ونحن دائمًا نشعر براحة أكبر عندما تتعلق بياناتنا بكميات قابلة للقياس.

درجة حرارة النجوم

أبرد النجوم هي النجوم الحمراء ودرجة حرارتها حوالي 3000 درجة مئوية ، حيث تبلغ درجة حرارة شمسنا حوالي 6000 درجة مئوية وتتوهج باللون البرتقالي / الأصفر.

وتبلغ درجة حرارة النجوم الخضراء حوالي 10000 درجة مئوية والنجوم الزرقاء  وهي الأكثر سخونة ، تبلغ حوالي 25000 درجة مئوية.

تستهلك أكبر النجوم في الكون كل طاقتها بسرعة أكبر بكثير من النجوم الأصغر وهذا يعني أن عمرهم قصير جدًا.

وتعتبر شمسنا نجمة متوسطة الحجم وهي في منتصف دورة حياتها. ولكن ما زال أمامه أيضًا ملايين وملايين السنين حتى يتألق لنا بشكل مشرق.
لذلك يعتمد لون النجم على درجة الحرارة بالإضافة إلى أي مساهمات في الغلاف الجوي قد تضطر إلى تشويه درجة الحرارة القابلة للقياس.

وطور العلماء معدات حساسة للغاية تعمل مع التلسكوبات لمراقبة وملاحظة ألوان قوس قزح للنجوم التي يمكننا رؤيتها. هذا هو علم التحليل الطيفي ويمكن للعلماء اكتشاف ليس فقط لون النجم ولكن أيضًا مما يتكون النجم بالفعل، ستساعد عناصر النجم في تصنيف الأنظمة الشمسية والمجرات التي نكتشفها.

الملخص:

• النجوم لها ألوان مختلفة وهي مؤشرات لدرجة الحرارة.
• تميل أكثر النجوم سخونة إلى الظهور باللون الأزرق أو الأزرق المائل للأبيض
• بينما تظهر أروع النجوم باللون الأحمر.
• مؤشر اللون للنجم هو الفرق في المقادير المقاسة عند أي طولين موجيين وهو أحد الطرق التي يقيس بها علماء الفلك درجة حرارة النجوم ويعبرون عنها.