النجوم: اللون والبنية والكتلة

نحن على الأرض نرى النجوم في السماء كنقاط لامعة صغيرة من الضوء. لكن في الواقع، إنها كرات ضخمة من الغازات شديدة الحرارة، تُنتج كميات هائلة من الطاقة. تُشع تلك الطاقة من النجوم كضوء شديد السطوع لدرجة أننا نراه من على بعد كبير جدا. أنظر للأعلى! يمكن أن ترى بنفسك أن بعض النجوم أكثر سطوعا من غيرها. هل يعني ذلك أن النجوم الأكثر سطوعا تُشع ضوءً أكثر؟ همم، لنرى... أنظر لمصباح الضوء في غرفتك ولمصباح الشارع في نهاية شارعك. بالتأكيد يُضيء مصباح الشارع ضوءً أكثر، لكن المصباح الصغير يبدو أكثر توهجا. هذا لأن مصباح الضوء أقرب بكثير منك. عندما نتحدث عن النجوم، نسمي ذلك بالقدر الظاهري لأنه يصف مدى ظهور سطوعها لنا على الأرض. الشمس على سبيل المثال تبدو أنها تُشع أكثر بكثير من النجم الشمالي - بولاريس. القدر الظاهري للشمس أكبر. لكن بولاريس يُشع طاقة تزيد بأكثر من ألفي مرة عن الشمس! كمية الطاقة التي يُصدرها النجم في الواقع هي ضياء النجم. لذا فمدى ظهور النجم بسطوع من على الأرض - أي قدره الظاهري - يتوقف على كمية الطاقة التي يُشعها - ضياؤه - وكذلك مدى بعده عن الأرض. الضياء متعلق أيضا بدرجة الحرارة - النجوم الأكثر حرارة تُشع طاقة أكثر، لذا فهي أكثر سطوعا. لكن كيف نعرف مدى حرارة النجم؟ إن أشعلت عود كبريت، فاللهب الأقرب للعود حيث الحرارة هي الأعلى يكون أزرقا، لكنه اللهب الأبعد للأعلى يكون أبرد، فيتوهج بالبرتقالي أو الأحمر. نفس الشيء للنجوم - الضوء الذي تُشعه له ألوان مختلفة - من الأزرق والأبيض، إلى الأصفر والبرتقالي والأحمر. اللون الذي نراه يتوقف على حرارة السطح. أحيانا يمكن رصد الفروقات بمجرد النظر إليها! لكن العلماء كعلماء الفلك يستخدمون أدوات خاصة لتحليل الضوء المنبعث من النجوم بدقة أكبر. إحدى تلك الأدوات، المِطياف، يعمل كالموشور شيئا ما. إنه يُقسم الضوء إلى ألوان مخطوط مختلفة - الطيف. جميع العناصر أيضا لها أطياف مميزة. بمقارنة أنماط تلك الخصائص بطيف الضوء المنبعث من النجم، يستطيع العلماء تحديد العناصر التي يتكون منها النجم - بنيته. أول عالم يفهم بنية الشمس والنجوم الأخرى هو سيسيليا باين. بفضل هذه الطريقة واكتشافات سيسيليا، عرفنا أن معظم النجوم تتكون من الهيروجين والهيليوم، وجزء من العناصر الأخرى. تساعدنا الوسائل كالمطيافية على معرفة الكثير عن النجوم، لكن كتلة النجوم بخلاف الشمس بقيت لغزا لزمن طويل. حُلَّ ذلك اللغزُ عندما اكتشف علماء الفلك أنه أحيانا يدور نجمان حول بعضهما، فتتكون أنظمة ثنائية. بدراسة الوقت الذي تتطلبه النجوم لإكمال دورة كاملة، وحجم الدورة، يمكن للعلماء أخيرا حساب كتلة كل من تلك النجوم، فقرروا مقارنتها بالشمس، وبهذه الطريقة، أصبحت الكتلة الشمسية وحدة قياس معيارية للتعبير عن كتلة النجوم الأخرى. كتلة بعض النجوم أقل من 0.1 (صفر فاصلة واحد) كتلة شمسية، بينما كتلة أكثر نجم نعرفه في الكون كتلة أثقل بـ 265 مرة من الشمس. قد تبدو جميع النجوم متماثلة عند النظرة الأولى، لكننا أصبحنا نعرف مدى اختلافها، ومن يدري كم من المزيد تبقى لاكتشافه ...؟