لماذا تختلف ألوان النجوم؟

النجوم هي الأجرام الكونية التي نراها متلألئة في السماء ليلًا. وهي مثل الكواكب والأقمار والأجرام الأخرى، تكون بعدة أحجام وأشكال وألوان. على مدار التاريخ، تمكن علماء الفلك من تمييز عدة أنواع مختلفة من النجوم بناءً على خصائصها الأساسية.

على سبيل المثال، تختلف ألوان النجوم وتتراوح من الأبيض والأزرق والأصفر إلى البرتقالي والأحمر، يرجع هذا الاختلاف بشكلٍ رئيسي إلى تركيبتها ودرجة حرارتها. فجميع النجوم تبعث الضوء الذي يتكون من عدة أطوال موجية مختلفة.

لون النجم لا يبقى ثابتًا طوال الوقت، حيث يمكن أن يتغير لون النجم مع الوقت نتيجة تغير حجمه ودرجة حرارته.

تأثير مكونات النجم

تنبعث من العناصر المكونة للنجم أشعة تتكون من أطوال موجية مختلفة. المكونات الرئيسية للنجوم هي الهيدروجين والهيليوم، كما توجد بعض العناصر النادرة في النجوم الكبيرة. اللون الذي نراه هو مزيج من الأطوال الموجية المختلفة، والتي يشار إليها باسم منحنى بلانك.

يُطلق على الطول الموجي الذي يبعث عنده النجم معظم الضوء “ذروة الطول الموجي” للنجم، وهي ذروة منحنى بلانك. ومع ذلك، فإن الضوء الذي نراه بالعين البشرية يختلف يكون مزيجًا من عدة أطوال موجية. فمثلًا، عندما يتم مزج جميع ألوان الطيف المختلفة بدرجات متساوية تقريبًا، يظهر النجم بلون أبيض،

كل نجم يولد من سديم مكون من غازات وغبار، وكل سديم يختلف عن الآخر. على الرغم من أن معظم السدم تتكون بشكلٍ رئيسي من الهيدروجين، وهو العنصر الرئيسي الداخل في تكوين النجوم، فإن السدم تتضمن أيضًا عناصر أخرى. يمكن أن تساهم هذه العناصر في تحديد نوع ولون الإشعاع النجمي الذي يصدر عن النجم.

إن التغير في اللون الذي تضيفه هذه العناصر إلى النجوم ليس واضحًا جدًا، ولكن يمكن دراسته بفضل الطريقة المعروفة باسم التحليل الطيفي. ومن خلال فحص الأطوال الموجية المختلفة التي ينتجها النجم باستخدام المقياس الطيفي، يمكن للعلماء تحديد العناصر التي يتم حرقها داخل النجم.

تأثير درجة الحرارة والمسافة

العامل الرئيسي الآخر الذي يؤثر على لون النجم هو درجة حرارته. فمع زيادة حرارة النجوم، تزداد الطاقة المشعة الكلية، وتتحرك قمة المنحنى إلى أطوال موجية أقصر.

يُعرف العامل الثالث والأخير الذي يؤثر على الضوء الذي ينبعث من النجم باسم تأثير دوبلر. وهو عامل يؤثر على الصوت أو الضوء أو أي موجات أخرى، حيث يمكن أن يزداد تردد هذه الموجات أو ينقص بحسب المسافة التي تفصل بين مصدر الموجات وبين المراقب.

عندما يتعلق الأمر بعلم الفلك، فإن هذا التأثير يتسبب فيما يُعرف باسم “الانزياح الأحمر” و”الانزياح الأزرق”، حيث يتم تغير لون الضوء المرئي القادم من النجم البعيد باتجاه الطيف الأحمر، والنجم القريب إلى الطيف الأزرق.

التصنيف الحديث للنجوم

يصنف علم الفلك الحديث النجوم بناءً على خصائصها الأساسية، والتي تشمل فئتها الطيفية (أي اللون) ودرجة حرارتها وحجمها وسطوعها.

تُصنف معظم النجوم حاليًا بناءً على درجة حرارتها باستخدام الأحرف O و B و A و F و G و K و M ، النجوم O هي الأكثر سخونة و M هي الأبرد.

يتم تقسيم كل حرف باستخدام رقم بحيث يكون 0 هو الأكثر سخونة و 9 هو الأبرد، على سبيل المثال، O1 هو النجم الأكثر سخونة M9 هو الأكثر برودة.

بشكلٍ عام، تكون النجوم O أكثر سخونة من النجوم الأخرى، وتصل إلى درجات حرارة قد تصل إلى 30000 كلفن، وتكون أيضًا أكبر وأكثر ضخامة، حيث يصل قطرها لأكثر من 6 ونصف قطر الشمس وكتلتها تصل لـ 16 كتلة شمسية. أما النجوم من النوع K و M (الأقزام البرتقالية والحمراء)، فإنها تكون أكثر برودة (تتراوح من 2400 إلى 5700 كلفن)، وكتلتها أصغر من كتلة شمسنا.

التطور النجمي

تمر النجوم أيضًا بدورة حياة تطورية، تتغير خلالها أحجامها ودرجات حرارتها وألوانها. على سبيل المثال، عندما تستنفد شمسنا كل الهيدروجين الموجود في قلبها، فإنها ستصبح غير مستقرة. سيؤدي ذلك إلى تسخين اللب وزيادة كثافته، مما يؤدي إلى زيادة حجم الشمس.

في هذه المرحلة، ستكون قد تحولت إلى عملاق الأحمر، وكما يوحي الاسم، سوف تتمدد وتصبح حمراء اللون. عندما يحدث هذا، يُفترض أنها ستتوسع لتشمل مدار كوكب عطارد وحتى كوكب الزهرة. أما الأرض، إذا نجت من هذا التوسع، ستكون قريبة جدًا من الشمس بحيث تصبح غير صالحة للحياة.

بعد فترة طويلة من مرحة العملاق الأحمر، ستبدأ الشمس بفقدان كتلتها، وسيبقى قلبها فقط الذي يسمى القزم الأبيض. ستبقى على هذه الحالة لتريليونات السنين قبل أن تبرد وتتحول إلى اللون الأسود.

يعتقد العلماء أن هذا هو حال جميع النجوم التي تبلغ كتلتها 0.5 – 1 كتلة شمسية. يختلف الوضع قليلاً عندما يتعلق الأمر بالنجوم صغيرة الكتلة التي تعرف باسم الأقزام الحمراء، والتي تكون كتلتها معادلة 0.1 كتلة الشمس.

يُعتقد أن هذه النجوم يمكن أن تبقى على حالها لمدة تتراوح من 6 – 12 تريليون سنة ولن تمر بمرحلة العملاق الأحمر. ومع ذلك، فإنها حرارتها ستزداد تدريجيًا وسيزداد لمعانها أيضًا، وستبقى موجودة لعدة مئات من مليارات السنين قبل أن تنهار في النهاية وتتحول إلى قزم أبيض.

من ناحية أخرى، النجوم العملاقة (التي تصل كتلتها إلى 100 كتلة شمسية أو أكثر) سوف تستنفذ طاقتها بسرعة أكبر من النجوم الصغيرة، وبمجرد نفاذ مخزون الهيدروجين فيها. فإنها لن تتحول إلى عملاق أحمر، بل ستنتهي بانفجار هائل يسمى سوبر نوفا.

بشكلٍ عام، كلما تقدمت النجوم في العمر، سيصبح لونها داكنًا أكثر وتصبح أكثر احمرارًا، بعضها سينتهي مصيره كقزم أبيض، أما بعضها فسوف تنتهي في انفجار هائل.