يُعد الجدول الدوري أحد أشهر المخططات لتصنيف العناصر في عالم العلوم. وبشكل مبسط، يُشبه مخطط هرتزبرونغ-راسل الجدول الدوري، لكنه خاص بالنجوم. فباستخدام هذا المخطط، يُمكننا تحديد موقع مجموعة من النجوم ومعرفة تصنيفها وفقًا لخصائصها. وبفضل ذلك، تحقق تقدم كبير في رصد وتصنيف مختلف مجموعات النجوم الموجودة.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بجميع خصائص وأهمية مخطط Hertzsprung-Russell التخطيطي.
الميزات والتشغيل
دعونا نحاول أن نفهم كيف يعمل مخطط هرتزشبرونج-راسل وما يتكون منه. يقيس المحوران في الرسم البياني أشياء مختلفة. يقيس المحور الأفقي مقياسين يمكن تلخيصهما في مقياس واحد. عندما نتجه نحو الأسفل، نرى مقياس درجة حرارة سطح النجم بالدرجات كلفن، من أعلى درجات الحرارة إلى أدنى درجات الحرارة.
في الأعلى، نرى شيئًا مختلفًا. توجد سلسلة من الأقسام، كل قسم منها مُعَلَّم بحرف: O، B، A، F، G، K، M. يُمثل هذا النوع الطيفي، الذي يُشير إلى لون النجم. وكما هو الحال في الطيف الكهرومغناطيسي، يتراوح لونه من الأزرق إلى الأحمر. يُشير كلا المقياسين إلى الشيء نفسه، وهما متسقان لأن النوع الطيفي يتحدد بدرجة حرارة سطح النجم. مع ارتفاع درجة الحرارة، يتغير لون النجم أيضًا، مُنتقلًا من الأحمر إلى الأزرق، مرورًا بدرجات اللون البرتقالي والأبيض. تُتيح هذه الأنواع من المخططات مُقارنة سهلة لدرجات الحرارة المرتبطة بكل لون من ألوان النجم.
من جهة أخرى، يقيس المحور الرأسي في مخطط هرتزبرونغ-راسل المفهوم نفسه، ولكن بمقاييس مختلفة، مثل اللمعان. على اليسار، يُقاس اللمعان نسبةً إلى الشمس، مما يُسهّل تحديد لمعان النجوم الأخرى بشكلٍ بديهي، باستخدام الشمس كنقطة مرجعية. من السهل معرفة ما إذا كان نجمٌ ما أكثر أو أقل لمعانًا من الشمس، نظرًا لتشابههما البصري. أما المقياس على اليمين فيقيس اللمعان بدقةٍ أكبر، حيث يُمكن قياسه باستخدام القدر المطلق. على سبيل المثال، عندما ننظر إلى النجوم في غابة، قد يبدو أحد النجوم أكثر سطوعًا من غيره. من الواضح أن هذا يحدث غالبًا لأن النجوم تقع على مسافاتٍ مختلفة، وليس لأن أحدها أكثر سطوعًا من الآخر بطبيعته.
نجمة تلمع
عندما ننظر إلى السماء، نرى أن بعض النجوم تبدو أكثر سطوعًا، لكن هذا يحدث فقط من منظورنا. يُسمى هذا القدر الظاهري، مع وجود فرق طفيف: يُحدد القدر الظاهري للنجم بتحديد قيمة لمعانه خارج غلافنا الجوي، وليس داخله. لذلك، لا يُمثل القدر الظاهري لمعان النجم الحقيقي. وبالتالي، لا يُمكن استخدام مقياس مثل المقياس الموجود في مخطط هرتزبرونغ-راسل.
لكي تكون قادرًا على قياس لمعان النجم جيدًا ، يجب استخدام المقدار المطلق. سيكون الحجم الظاهر أن النجم سيكون على بعد 10 فرسخ فلكي. ستكون جميع النجوم على نفس المسافة ، وبالتالي فإن الحجم الظاهري للنجم سيتحول إلى لمعانه الفعلي.
أول ما نلاحظه عند النظر إلى الرسم البياني هو خط قطري كبير يمتد من أعلى اليسار إلى أسفل اليمين. يُعرف هذا الخط بالتسلسل الرئيسي، وهو موقع معظم النجوم، بما فيها الشمس. تُنتج جميع النجوم الطاقة عن طريق دمج الهيدروجين لتكوين الهيليوم في نواتها. هذا هو العامل المشترك بينها جميعًا، وما يُميز لمعانها هو كتلتها. بعبارة أخرى، كلما زادت كتلة النجم، زادت سرعة عملية الاندماج النووي، مما ينتج عنه لمعان أكبر ودرجة حرارة سطح أعلى.
لذا، يترتب على ذلك أن النجوم ذات الكتلة الأكبر تقع إلى اليسار وأعلى، وبالتالي تتميز بدرجات حرارة أعلى ولمعان أكبر. هذه هي العمالقة الزرقاء. كما توجد نجوم ذات كتلة أقل تقع إلى اليمين وأسفل، وبالتالي تتميز بدرجات حرارة ولمعان أقل؛ هذه هي الأقزام الحمراء.
النجوم العملاقة والعملاقون العملاقون في مخطط هيرتسبرونغ-راسل
إذا ابتعدنا عن التسلسل الرئيسي، سنرى قطاعات أخرى في الرسم البياني. في الأعلى توجد النجوم العملاقة والنجوم العملاقة الفائقة. على الرغم من أن درجة حرارتها مماثلة للعديد من نجوم التسلسل الرئيسي الأخرى، إلا أنها تتميز بإضاءة أكبر بكثير. ويعود ذلك إلى حجمها الهائل. تتميز هذه النجوم العملاقة بنفاد مخزونها من الهيدروجين منذ زمن بعيد، مما اضطرها إلى استخدام أنواع وقود أخرى، مثل الهيليوم، لأداء وظائفها. عندها تبدأ إضاءتها بالتناقص لأن الوقود يصبح أقل فعالية.
هذا هو المصير الذي يحمل عددًا كبيرًا من النجوم الموجودة في التسلسل الرئيسي. يعتمد ذلك على الكتلة التي لديهم ، يمكن أن تكون عملاقة أو فائقة العملاق.
تقع الأقزام البيضاء أسفل التسلسل الرئيسي. المصير النهائي لمعظم النجوم التي نراها في السماء هو أن تصبح قزمًا أبيض. خلال هذه المرحلة، يصبح النجم صغيرًا جدًا وكثيفًا للغاية. مع مرور الوقت، تتحرك الأقزام البيضاء إلى اليمين وإلى أسفل المخطط. وذلك لأنها تفقد باستمرار لمعانها ودرجة حرارتها.
في الأساس، هذه هي الأنواع الرئيسية من النجوم التي تظهر في هذا الرسم البياني. هناك بعض الأبحاث الحالية التي تحاول تسليط الضوء على بعض التطرفات في الرسم البياني والتركيز عليها للحصول على فهم أعمق للصورة الكاملة.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن مخطط Hertzsprung-Russell وخصائصه.