أنواع النجوم
انفجار نجم في كوكبة فرساوس كوّن سحابة من الغاز. شوهد ضوء الانفجار في 1901م. كانت السحابة من الصغر بحيث تعذر رؤيتها حتى 1916م وماتزال تتمدد حتى الآن.
يصنف الفلكيون النجوم بعدة طرق. على سبيل المثال، تختلف النجوم في اللمعان، واللون، والحجم. وتشمل النجوم التي صنفت بناء على هذه الخصائص نجوم التتابع الأساسي والنجوم العملاقة، وفوق العملاقة، والأقزام البيضاء. ويجمع الفلكيون النجوم أيضًا تبعاً لخصائص مثل الاختلاف في اللمعان، ووجود النجوم المرافقة، وإطلاق الموجات الإشعاعية، والأشعة السينية، وأشكال أخرى من الطاقة. وتشمل النجوم التي جمعت حسب هذه السمات النجوم المتغيرة والنجوم الثنائية. وتختلف النجوم أيضًا في الكتلة. فالنجوم ذات الكتل الضخمة جداً، والأشد لمعانا، حياتها قصيرة نسبياً، ويمكن أن تنتهي بانفجارات عنيفة. وتظهر النجوم صغيرة الكتلة لمعانًا باهتًا لبلايين السنين وتنتهي بهدوء كالأقزام البيضاء.
نجوم التتابع الأساسي. نجوم "اعتيادية" كالشمس، وتمثل حوالي 90 % من النجوم التي يمكن رؤيتها من الأرض. وهي تشمل نجومًا من كل ألوان النجوم ودرجات عديدة من اللمعان. ونجوم التتابع الأساسي تكون أقطارها متوسطة الحجم. وهي أصغر كثيرًا من العملاقة وفوق العملاقة، وهي تسمى في بعض الأحيان أقزام التتابع الأساسي. ومع هذا، فهي تكون أكبر كثيراً من الأقزام البيضاء. وكل نجوم التتابع الأساسي تحرق الهيدروجين إلى هيليوم خلال الاندماج النووي العميق داخل النجم.
ويستعمل الفلكيون مصطلح السُّطوع لكمية الطاقة التي يصدرها النجم. وتحصل نجوم التتابع الأساسي على أسمائها من رسم بياني استعمل بوساطة الفلكيين لدراسة سطوع النجوم. وتمثل النقط في الرسم البياني النجوم، بينما يوضح موقع كل نقطة سطوع كل نجم ولونه. وتقع النقط التي تمثل معظم النجوم المعروفة في مجموعة واسعة. هذه المجموعة تمتد مائلة خلال الرسم البياني من منطقة السطوع العالية الزرقاء إلى منطقة السطوع المنخفضة الحمراء. ويسمي الفلكيون هذا التجمع من النقط التتابع الأساسي.
النجوم العملاقة وفوق العملاقة. تكون أكبر من نجوم التتابع الأساسي وعالية السطوع. وهي نجوم قد أحرقت الهيدروجين في لبها، وتولد الطاقة بوساطة الاندماج الإضافي للهيدروجين خارج لبها أو بوساطة تحويل الهيليوم إلى كربون داخل لبها.
وبعـض النجوم العملاقة، مثل السماك الرامح، توهجه أحمر، أو مائل للحمرة، ويدل ذلك على أن درجـة حرارتـه قليلـة. وتتكـون النجوم العملاقـة الحمـراء من غـازات تحت ضغط منخفض، وكثافتها أقل من كثافة النجوم الشبيهة بالشمس.
وتلمع بعض النجوم فوق العملاقة مثل منكب الجوزاء أيضًا بلون أحمر منخفض الحرارة. وتنتشر الغازات التي تكون النجوم فوق العملاقة الحمراء خلال مساحة كبيرة جدًا، بحيث تكون كثافتها أقل من الهواء الذي نتنفسه. النجوم فوق العملاقة، كذنب الدجاجة، تلمع بضوء أزرق، ويدل ذلك على حرارتها العالية.
الأقزام البيضاء. أقل حجمًا كثيراً من نجوم التتابع الأساسي ولها سطوع أقل. وهي تلمع بضوء أبيض غير ساطع، ولكنها لاتجد مددًا من الطاقة من الالتحام. وسوف تنتهي نجوم الأقزام البيضاء أخيراً إلى جمرات داكنة باردة.
ويعتقد الفلكيون أن الجاذبية داخل الأقزام البيضاء أدت إلى انكماشها إلى أحجامها الصغيرة. وتنتج الجاذبية غازًا ذا ضغط وكثافة عاليين جداً في الأقزام البيضاء. وهذه النجوم صغيرة جدًا، حيث تكون كثيفة لدرجة أن ملء ملعقة من غازاتها يزن أطنانًا لو أنها وزنت على الأرض. وتشمل الأقزام البيضاء نجم فان مانين والشعرى اليمانية ب، وهو نجم رفيق للشعرى اليمانية.
ثنائي الكسوف يتكون من نجمين يتغير لمعانهما الكلي كلما دارا حول بعضهما. يكون اللمعان أكبر عندما نستطيع أن نرى كلا النجمين. ويكون أقل عندما يكون أحد النجمين محجوبًا جزئيًا بالآخر (الشكل).
النجوم المتغيرة. تلمع وتتألق، ثم يخبو ضوؤها ثم تتألق مرة أخرى. وهي تتكون من ثلاثة أنواع رئيسية: 1- متغيرات نابضة، 2- نجوم متفجرة، 3- نجوم ثنائية الكسوف.
المتغيرات النابضة تتغير في سطوعها خلال تمددها وانكماشها. ويسمى الوقت الذي يأخذه النجم من السطوع إلى الخفوت، ثم إلى السطوع مرة أخرى الدورة. وبعض المتغيرات النابضة نجوم فوق عملاقة صفراء. وينبض كثير منها حوالي مرة في الأسبوع. ويسميها الفلكيون أيضًا المتغيرات القيفاوية، لأنها اكتشفت لأول مرة في المجموعة النجمية قيفاوي. ونجم الشمال متغير قيفاوي بدورة من حوالي أربعة أيام.
والقيفاويات مهمة لأن دوراتها ذات علاقة بسطوعها. ويستطيع الفلكيون أن يحددوا المسافة إلى المتغيرات القيفاوية بمقارنة اللمعان الظاهري للنجوم بسطوعها. وقد أمكن التوصل إلى أن المجرات الأخرى مجرات بعيدة، أي ليست جزءًا من درب اللبانة، عن طريق مراقبة النجوم القيفاوية.
النجـوم المتفـجرة تتفجـر على نحـو مفـاجئ بطاقـة مروعــة، قاذفة كميات هائلــة من الغاز إلى الفضاء. وهناك نوع من النجوم المتفجرة، يسمى النجم المستعر، يكون أشـد سطـوعًا بآلاف المــرات من النجـم العادي. هـذا السطــوع يبقى لأيــام قليلـة أو حتى سنـوات، ثم يعـود النجـم إلى ظهــوره بضوئـه الخافت. وبعض المستعرات ينفجـر مـرة بـعـد مـرة. ويظن أن المستعـرة ناتجـة عن انفجـار المـادة المتراكمة على سطح قزم أبيض في نظام ثنائي. وهناك نـوع آخر من النجم المتفجر، يسمى المستعر فائق التوهج، يكون أشد لمعانًا آلاف المرات من المستعر العادي. وقد حدث أشهر استعار من هذا النوع في مجرة درب اللبانة عام 1054م وأنتج سحابة ضخمة من انتشار الغاز المتسارع سمي سديم السرطان. ويحوي سديم السرطان نجمًا نيوترونيًا دوارًا في مركزه. انظر: المستعر فائق التوهج.
ثنائيات الكسوف تكون نجومًا مزدوجة، مثل رأس الغول. وهي تتكون من زوج من النجوم يتحرك كل منها حول الآخر. تتحرك النجوم بحيث يسبب أحدها إعاقة ضوء الآخر دورياً. ويخفض هذا العائق اللمعان الكلي للنجمين كما يرى من الأرض. وتكون ثنائيات الكسوف نوعًا واحدًا فقط من النجم المزدوج. وسوف يناقش القسم التالي الأنواع الأخرى.
النجـوم الثنائية. تتكون من الثنائيات المرئية والثنائيات المطيافية. وكل نوع يمكن أن يكون أيضًا ثنائي الكسوف.
الثنائيات المرئية. عندما تُرى خلال التلسكوب، تشبه نجمين يدور أحدهما حول الآخر. وقد تستغرق دورة واحدة من دورات هذه النجوم 100 سنة.
الثنائيات المطيافية. تشبه نجومًا منفردة، حتى خلال التلسكوب. وقد أخذ اسمها من المطياف (المقياس الطيفي) أي الجهاز الذي يستعمله الفلكيون للتعرف عليها. ينشر المنظار الطيفي ضوء النجم الثنائي إلى الطيف، وهو شريط من الألوان مشابه لقوس قزح. وتميز خصائص معينة من الطيف الضوء الذي يأتي من الثنائي. وتكمل الثنائيات المطيافية دوراتها بعضها حول بعض في أيام قليلة أو شهور قليلة.
تشمل الثنائيات المشهورة نجم الأزار (المئزر)، ونجم رأس الغول (السهَا)، وهما نجمان في الدب الأكبر يشكلان نجمًا مزدوجًا، يمكن أن يرى بدون تلسكوب. أيضًا يظهر نجم الأزار خلال التلسكوب كثنائي مرئي. وعليه، فإن كلا النجمين اللذين يكونان نجم الأزار هما من الثنائيات المطيافية. ونجم رأس الغول أيضًا نجم مطيافي. وهكذا تشكل نجوم الأزار الأربعة ونجما رأس الغول مجموعة من ست نجوم. وتسمى مثل هذه المجموعات من النجوم النجوم المتعددة.
الثقوب السوداء. نجوم وأجسام منهارة ولها قوة جذب شديدة، لا تدع شيئًا يهرب منها حتى الضوء.
وأفضل دليل للثقوب السوداء يأتي من دراسة النجوم الثنائية التي تبعث أشعة سينية. وقد اكتشفت نجوم الأشعة السينية، عندما بنى العلماء كشافات أرسلت فوق الغلاف الجوي في صواريخ وأقمار. وتمتص الأشعة السينية عادة بوساطة الغلاف الجوي للأرض. وثنائيات الأشعة السينية نظم تتدفق فيها المادة من نجم عملاق إلى نجم متراص. وربما يكون النجم المتراص نجمًا نيوترونيا أو ثقبًا أسود. وتأتي الأشعة السينية عندما تتدفق الغازات من قرص ساخن محيط بالنجم العملاق إلى النجم المتراص. وفي بعض الحالات، يمكن تحديد كتلة نجم متراص غير مرئي من حركة نجم عملاق مرئي. وبعض النجوم المتراصة أيضًا ضخمة جدًا بحيث لايمكن اعتبارها نجومًا نيوترونية.وربما تكون هذه النجوم ثقوبًا سوداء تبلغ كتلتها 10 مرات قدر كتلة الشمس ونصف قطرها نحو 30كم فقط.
------------------------------------------------------------------------------------------
--------------
كيف تنتج النجوم الطاقة:
الاندماج النووي. تنتج النجوم الطاقة النووية بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم خلال سلسلة من التفاعلات النووية. ونتيجة لهذه التفاعلات، تتكون نواة هيليوم من أربع نويات هيدروجين. وعندما يحدث هذا الاندماج النووي، تنطلق الطاقة.
وتحدث عملية مشابهة لهذه عندما تنفجر القنبلة الهيدروجينية. والاندماج الهيدروجيني هو المصدر الأساسي للطاقة للنجوم في التتابع الأساسي. فالنجم عندما يستنفد هيدروجينه، يبدأ في بناء كميته من الهيليوم والعناصر الأخرى. ويشكل الهيدروجين والهيليوم حوالي 97% من كتلة النجم. وتحتوي الـ 3% المتبقية على الأرجون والكربون والكلور والحديد والمغنسـيوم والنـيون والنيتروجين والأكسجـين والسليكـون والكبريت، وعناصر أخرى.
والهيدروجين والهيليوم هما أخف العناصر الكيميائية، أي لذراتهما أقل الكتل الذرية. أما ذرات عناصر مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين، فلها كتل ذرية كبيرة ولهذا تعد عناصر ثقيلة. وفي النجم، تتكون العناصر الأثقل من الأخرى الأخف وزناً أثناء إنتاج الطاقة النووية.
سديم السرطان سحابة هائلة سريعة التمدد من الغاز الذي ينتج بوساطة نجم متفجر. الجزء العميق داخل سديم السرطان نجم نيوتروني يدور 30 مرة في الثانية. هذا المنبض (المتذبذب) يعطي كمية هائلة من الطاقة، تجعل السديم يتوهج. الصورتان على اليسار تبينان المنبض (التذبذب)، الذي وضع في الصورة العليا. يتغير ضوء المنبض (المتذبذب) من السطوع، أعلى، إلى الخفوت، أسفل، 30 مرة كل ثانية.
أعمار النجوم. إن حقيقة تكـوين النجـوم للعناصر الثقيلة من العنـاصر الخفيفـة، أمكنت الفلكيين من التميـيز بين جيلين من النجوم. وتحتوي نجوم الجيل الأصغر على كميات من العناصر الثقيلة تزيد بمقدار 100 مرة على نظيرها في نجوم الجيل الأقدم.
تنتهي حياة بعض النجوم بانفجارات تشبه الانفجار الذي نتج عنه سديم السرطان. وينتج عن مثل هذا الانفجار سحابة تحتوي على الهيليوم وعناصر أثقل تكـونت في النجـم قبـل انفجاره. وبمضي الوقت، تختلط المادة في السحابة مع غاز ما بين النجوم. ويصبح الغاز المخصِّب المادة التي تتكون منها النجوم الجديدة. وهكـذا يحتوي نجم جديـد، من الجيـل الثـاني، بقايـا نجم كان غنيًا بالعناصر الأثقل. ونتيجة لذلك، يحتوي النجم الجديد نسبياً على كميات عالية من تلك العناصر. ويرى بعض العلماء أن الشمس والأرض وكواكب أخرى من النظـام الشمسي، على سبيل المثال، تكونت منذ حـوالي 5 بلايين سنة مضت من المـادة المخصبة بوساطـة الأجيـال المبكرة من النجوم. ويعتقد هؤلاء العلماء أيضًا أن الأكسجين في الهواء، والحديد في الدم، والكالسيوم في عظامنا تكونت في الأجزاء الداخلية للنجوم، التي انفجرت قبل فترة طويلة من تكوين النظام الشمسي.
يسمي الفلكيون نجـوم الجيـل الأصغر نجـوم الجمهرة 1ويسمون نجـوم الجيـل الأقدم نجوم الجمهرة 2. ونجــوم الجمهرة 1 نجوم جديدة نسبيًا، مثل الشمس. وقد تكونت من غازات كانت جزءًا من نجوم مبكرة. تحتوي نجوم الجمهرة 1 على كميات أكبر من العناصر الأثقل مقارنة بنجوم الجمهرة 2. ونجوم الجمهرة 2 أقدم عمرًا وتكونت من أول سحب غاز في الفضاء. وقد تكونت هذه السحب أساسًا من الهيدروجين والهيليوم، مع كميات صغيرة جداً من العناصر الثقيلة.
------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
مولد النجم و موته:
تستمر حياة معظم النجوم بلايين السنين. ومن البديهي أن أحدًا لم يتابع نجمًا معينًا منذ مولده حتى مماته. ومع هذا لاحـظ الفلكيون نجومًا كثيرة مختلفة في مختلف مراحل عمرها. وقد وضع الفلكيون أيضًا نظريات تكوين النجم التي بنيت على قوانين الكيمياء والفيزياء المعروفة.
يحصل الفلكيون على كثير من معلوماتهم عن حياة أي نجم بدراسة عناقيد النجوم. تكونت النجوم في العنقود الواحد على الأرجح في وقت واحد، وبناء على ذلك يكون لها كلها العمر نفسه . وتشمل بعض العناقيد العديد من النجوم العملاقة الزرقاء، والتي تستعمل وقودها الهيدروجيني بتسارع، فتكون حياتها قصيرة جداً. وبذلك فإن مثل هذه النجوم والعناقيد تكون شابة. وتحوي عناقيد أخرى نجومًا عملاقة حمراء، يُظن أنها نجوم قديمة، ولكنها لاتحوي نجومًا عملاقة زرقاء. لذا فإن مثل هذه العناقيد يجب أن تكون قد بلغت عمرًا كافيًا تحترق خلاله النجوم العملاقة الزرقاء. وبرصد عناقيد النجوم، ومن الدراسات النظرية، وضع الفلكيون أجزاء قصة كيفية احتمال بداية النجوم ونهايتها.
النجوم في تكونها.السحابة الضخمة من الغبار والغاز بين النجمي تعكس الضوء للنجوم القريبة. مثل هذه السحب اللامعة يجعل من الممكن رؤية كرات داكنة صغيرة من المادة التي توجد بين السحابة والأرض. وتظهر اثنتان من هذه الكرات الداكنة في الصورة ـ عند أعلى اليمين وأعلى اليسار من السحابة. هذه الكرات ربما تكون البدايات لنجوم جديدة.
كيف تتكـون النجـوم. يبدأ النجم حياته سحابة من غاز وغبار مابين النجوم. هذه السحب ترى قِطعًا صغيرة داكنة أمام النجوم البعيدة اللامعة لدرب اللبانة. ويتكون أغلب مكونات السحابة من هيدروجين مخلوط بالغبار. وقد تشمل السحابة بقايا نجم انفجر أو ربما تكون مجموعة من الغازات قذفت من سطح نجوم عملاقة.
وتتمثل المرحلة الأولى في تكوين نجم جديد في انكماش جزء من سحابة مابين النجوم إلى كرة. ولم يشاهد علماء الفلك أبداً نجمًا جديدًا يبرز فجأة إلى الحياة، ولكنهم اكتشفوا سحبًا عديدة كروية الشكل داكنة بين النجوم. وربما تكون هذه السحب نجومًا جديدة في بداية تشكيلها.
وخلال ملايين السنين، تتقلص السحابة الغازية تحت تأثير جاذبية بعضها لبعض. فبينما تنجذب المواد بعضها إلى بعض مكونة كرة غازية، تزداد درجة الحرارة، وعندما تصل درجة الحرارة في منتصف الكرة إلى 1,100,000°م، يبدأ تفاعل الاندماج النووي. ويبدأ الهيدروجين في المركز في التغير تدريجيًا إلى هيليوم، منتجًا كميات كبيرة من الطاقة النووية. وتسخن هذه الطاقة الغاز المحيط بالمركز، ويبدأ الغاز في اللمعان، ويأتي النجم إلى الحياة.
ويتوقف نوع النجم الذي يتشكل على كتلة السحابة المتقلصة. فالسحابة التي تبلغ كتلتها حوالي من كتلــة الشمس تصبح حمراء وأقـل لمعانـاً من نجـم التتابع الرئيسي. والسحابـة التي تبلغ كتلتها حــوالي 50 مـرة قدر كتلة الشمس تصبح زرقاء وأكثر لمعاناً من نجم التتابع الرئيسي.
كيف تتغير النجوم وتموت. بعد أن يبدأ النجم في اللمعان، يبدأ في التغير ببطء. وتعتمد سرعة تغيره على معدل سرعة إنتاج الطاقة النووية في داخله. وتعتمد سرعة هذه العملية على كتلة النجم. فكلما كبرت كتلة النجم، زاد لمعانه وحرارته، وزادت سرعة تغيره. تأخذ النجوم، التي تكون كتلتها حوالي 10 مرات مثـل كتـلة الشمس، عـدة ملايين من السنين لتتغير. وتأخـذ النجوم الأصغر التي تبلغ كتلتها حوالي من كتلة الشمس مئات بلايين السنين لتتغير.
يتغير النجم لأن مخزونه من الهيدروجين يقل. وعندما يحدث هذا النقصان يتقلص مركز النجم وترتفع درجة الحرارة والضغط في المركز. وفي الوقت نفسه، تقل درجة الحرارة في الجزء الخارجي تدريجياً، ويتمدد النجم بسرعة ويصبح نجمًا عملاقًا أحمر.
ويعتمد ما يحدث بعد أن يمر النجم بمرحلة العملاق الأحمر على كمية ما يحويه النجم من كتلة. والنجم الذي له كتلة الشمس نفسها يقذف طبقاته الخارجية التي يستطاع رؤيتها في شكل هياكل غاز متوهجة تسمى سديمًا كوكبيًا، فيبرد اللب المتخلف ويصبح قزمًا أبيض.
ويصبح النجم الذي كتلته أكبر بحوالي ثلاث مرات من كتلة الشمس نجمًا فوق عملاق. وربما تكونت عناصر يصل ثقلها إلى ثقل الحديد داخل النجم الذي يمكن آنذاك أن ينفجر إلى مستعر فائق التوهج. وإن تبقى أقل من ثلاث مرات قدر كتلة الشمس بعد الانفجار، فإنه يصبح نجمًا نيوترونيا. ولو تبقى أكثر من ثلاث مرات قدر كتلة الشمس، يتحطم النجم ويكون ثقبًا أسـود.
------------------------------------------------------------------------------------------
--------------
دراسة النجوم:
يدرس الفلكيون ثلاث مميزات رئيسية من ضوء النجم: اللمعان، واللون، والطيف. ويوضح اللمعان كمية كتلة النجم، بينما يوضح اللون درجة حرارة سطح النجم، ويبين الطيف حركة النجم، والتركيب الكيميائي، ودرجة الحرارة. ويستخدم الطيف أيضًا لتمييز النجوم الأقزام من النجوم العملاقة.
------------------------------------------------------------------------------------------
-------------
النجوم العشرة الأكثر لمعاناً :
اسم النجم المسافة (سنة ضوئية) شدة السطوع الظاهري شدة السطوع المطلق الرمز الطيفي
1- الشمس 0,00001 -26,72 4,8 GZV
2- الشعرى اليمانية* 8,6 -1,46 1,4 AIV+WD**
3- سهيل 74 -0,72 -2,5 A911
4- رجل قنطورس* 4.4 -0,27 4,4 G2V+KIV
5- السماك الرامح 34 -0,04 0,2 K2111
6- النسر الواقع 25 0,03 0,6 AOV
7- العيوق* 41 0,08 0,4 G6111+G2111
8- رجل الجوزاء 1400 0,12 -8,1 B8La
9- الشعرى الشامية 114 0,38 2,6 FSIV
10 - أكير نار 69 0,46 -1,3 B3V
------------------------------------------------------------------------------------------
--------------
قياس اللمعان. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى مقياس الضوء (الفوتوميتر) لقياس لمعان النجوم، ويضعون الجهاز على تلسكوب، ويدخل ضوء النجم الفوتوميتر وينتج تيارًا كهربائيًا فيه. ويوضح جهاز قياس كهربائي لمعان النجوم، بوحدات شدة التيار الكهربائي.
يقارن الفلكيون لمعان النجوم باستعمال رقم يسمى قدر النجم. ويكون النجم الألمع، أقل قدرًا فنجم قدره 1,00 يكون ألمع من آخر قدره 2,00.
وتملك النجوم الألمع أقدارًا صغيرة، وبالتالي تكون أقل من صفر ـ وهذا يعني أن أقدارها تكون أرقامًا سالبة. وبهذا فإن نجمًا قدره -1,00 يكون ألمع من آخر بقدر 1,00، ولكن بالتالي ليس ألمع من نجم بمقدار - 2,00.
يقيس الفوتوميتر لمعان النجم، كما يظهر من الأرض. ويسمي الفلكيون هذا اللمعان قدر النجم الظاهري. وإذا عرف الفلكيون كم يكون بُعد النجم، فإنهم يتمكنون من حساب قدره المطلق، الذي يوضح سطوع النجم. والقدر المطلق هو لمعان النجم، عندما يكون عند المسافة المتفق عليها وهي 32,6 سنة ضوئية من الأرض.
قياس اللون. ضوء النجم مكون من توليفة من الألوان. وتبث النجوم الأشد سخونة الضوء الأزرق أكثر من الضوء الأحمر. وتعطي النجوم التي تكون سطوحها أقل درجة حرارة الضوء الأحمر أكثر من الضوء الأزرق. يقيس الفلكيون شدة زرقة ضوء النجم وحمرته بإمرار الضوء خلال مرشحات ألوان، ومنها إلى فوتوميتر.
ويستعمل الفلكيون مرشحًا أزرق لفصل الضوء الأزرق من الألوان الأخرى، والمرشح الأحمر لفصل الضوء الأحمر عن الألوان الأخرى.
قياس الطَّيف. يستعمل الفلكيون جهازًا يسمى المطياف أو مرسمة الطيف لقياس طيف نجم. يفكك المطياف ضوء النجم وينشره إلى طيف. ويعطي كل عنصر شكلاً مختلفًا من الطيف معتمدًا على درجة الحرارة. ويستطيع الفلكيون تحديد التركيب الكيميائي ودرجة حرارة النجم بوساطة طيفه.
ويوضح الفلكيون طيف النجم بواحد من الحروف التالية: و،ب،أ،ف،ج،ك،م. ويمثل كل حرف نطاقًا طيفيًا. والنطاق الطيفي للنجم له علاقة دقيقة بدرجة حرارته. فالنجوم الزرقاء، على سبيل المثال، تنتمي إلى النطاق الطيفي "و"، والنجوم الصفراء تكون نجوم "ج"، وصُنفت النجوم الحمراء بالنوع "م". وتظهر الألوان ودرجة الحرارة المتعلقة بالنطاق الطيفي في مخطط هيرتزبرونج ـ راسل، الموضح في هذا القسم.
مخطط هيرتزبرونج ـ راسل البياني يساعد هذا المخطط البياني الفلكيين في تصنيف ودراسة النجوم. تشير الأعمدة الملونة إلى النطاقات الطيفية المشار إليها بالأحرف وفقًا للحروف ودرجات الحرارة المدونة فوق المخطط البياني. يستدل على النجمـة في المخطط البياني بنقطـة موجودة (1) أفقيًا حسـب النطاق الطيفي للنجمـة و (2) رأسيًا طبقًا للارتفـاع الأقصـى. علـى سبيـل المثـال، تنتمي الشمس للنطاق الطيفي (ف) وذات ارتفـاع أقصـى قدره + 5. تضع هاتان المعلومتان الشـمس ضمـن التتابع الأساسي.
مخطط هيرتزبرونج ـ راسل (هـ ـ ر). يوضح العلاقة بين سطوع نجم ونطاقه الطيفي. سمي المخطط باسم الفلكي الدنماركي إجنار هيرتزبرونج والفلكي الأمريكي هنري نوريز راسل. فقد أوضح هذان الفلكيان، كل بمفرده، فكرة المخطط في مطلع القرن العشرين. ومخطط هيرتزبرونج ـ راسل، رسم بياني فيه القدر المطلق موضح عمودياً، والنطاق الطيفي مُوضَّحٌ أفقياً، وتمثل كل نقطة في الرسم البياني القدر المطلق والنطاق الطيفي لنجم خاص.
والخاصية البارزة لمخطط هيرتزبرونج ـ راسل هي أن النقط التي تمثل معظم النجوم تقع بالقرب من خط قطري. فمعظم النجوم الزرقاء مثلاً، تملك سطوعًا عاليًا، ومعظم النجوم الصفراء تكون متوسطة السطوع، ومعظم النجوم الحمراء أقل سطوعاً. ويسمي الفلكيون هذا التجمع من النقاط في المخطط التتابع الأساسي.
يحدد مخطط هيرتزبرونج ـ راسل أيضًا أنواعًا أخرى من النجوم. فبعض النجوم الحمراء عالية السطوع. وهناك أيضًا النجوم العملاقة والنجوم فوق العملاقة، ويأتي سطوعها العالي من أحجامها الضخمة. بعض النجوم البيضاء تكون ذات سطوع أقل بكثير من سطوع نجوم التتابع الأساسي البيضاء. وهناك النجوم القزمية البيضاء التي تكون أصغر كثيراً من نجوم التتابع الأساسي.
السفينة الفضائية هيبارخوس أطلقت في 1989م بوساطة وكالة الفضاء الأوروبية. وهو تلسكوب يمكن الفلكيين من تحديد المواقع لـ 120,000 نجم.
حجم النجم ومسافته. قاس الفلكيون قطر الشمس وحصلوا على قياسات جيدة لحجم نجوم أخرى قليلة. هذه النجوم كبيرة وقريبة نسبيًا من الأرض. لكن كل النجوم الأخرى تكون بعيدة جداً ويصعب قياسها مباشرة. ويحسب الفلكيون حجم هذه النجوم بأخذ قياسات لسطوع النجم ودرجة حرارته.
قاس الفلكيون المسافة لحوالي 10,000 من النجوم الأقرب للأرض باستعمال اختلاف المنظور. وضعت طريقة اختلاف المنظور الزاوي على أساس رؤية النجم من مكانين تفصل بعضهما عن بعض مسافة كبيرة. وتقع هذه الأمكنة في نقط متضادة في مدار الأرض حول الشمس.
ومعظم النجوم مسافاتها بعيدة جداً، بحيث لا يمكن قياس مسافاتها بوساطة اختلاف المنظور. ويقيس الفلكيون مسافة هذا النوع من النجوم باعتبار سطوعها بوساطة استعمال مخطط هيرتزبرونج ـ راسل. على سبيل المثال، لو كان النجم من نجوم التتابع الأساسي، لحدِّدَ موقعه في التتابع الأساسي تبعاً لنطاقه الطيفي. ويوضح المخطط السطوع الـذي يوافـق هـذا النطاق الطيفي. ويقيس الفلكيون النطاق الطيفي للنجم وقدره الظاهري. وبذلك يمكنهم تحديد بُعد النجم بحيث يكون قدره المقاس موافقًا للسطوع الموضح بوساطة مخطط (هـ ـ ر).
غوامض لم تحل. يعمل الفلكيون لفهم البداية والنهاية للحياة النجمية. فهم يحاولون الإجابة عن أسئلة مثل: لماذا تتكون نجوم من مختلف الأحجام؟ وهل تكونت الكواكب برفقتها؟ تتكون النجـوم في مناطـق تكون محجوبة بالغبار، ولكن تقنيات جديدة من علم الفلك الإشعاعي وعلم الفلـك للأشعـة تحت الحمراء تزود الفلكيين بوسائل أخرى تمكنهم من معرفة أماكن ميلاد النجوم. ويبحث الفلكيون أيضًا عن كيفية انفجار النجوم في شكل المستعرات فائقة التوهج، وأي بقايا نجمية خلفها.
وظهور تقنيات جديدة بالتأكيد سوف يساعد في الإجابة عن هذه الأسئلة. ومن ناحية أخرى، قد تتكشف ألغاز جديدة يتحتم على الفلكيين حلها.
------------------------------------------------------------------------------------------
--------------
معالم في دراسة النجوم :
300ق.م حدث أول رصد فلكي في الصين.
القرن الثاني قبل الميلاد رسم هيبارخوس، فلكي يوناني، أول قائمة للنجوم التي أظهرت لمعانها ومواقعها.
150م جدول بطليموس، فلكي في مصر، اكثر من 1,000 نجم، وأظهر طريق استعمال الأرقام لتسجيل مواقع النجوم.
830م تمكن الفلكيون العرب والمسلمون من الحصول على درجة خط نصف النهار لأول مرة في التاريخ.
911م وضع الفلكيون العرب والمسلمون أول جداول دقيقة للنجوم الثوابت.
981م اخترع ابن يونس المصري الربع ذا الثقب.
1058م اخترع أبو إسحاق الزرقالي الآلة الفلكية المسماة باسمه الزرقالة.
1225م وضع نصير الدين الطوسي زيج الإيلخاني الذي اعتمدت عليه أوروبا في الفلك زمنًا طويلاً.
1572م أثبت تيخوبراهي، فلكي دنماركي، أن المستعر فائق التوهج الذي رآه كان نجمًا. وأثبت خطأ فكرة عتيقة، وهي أنه لايمكن حدوث تغيير في سحابة السَّموات.
1609-1610م بدأ جاليليو، عالم إيطالي، في استعمال التلسكوب (المقراب) لدراسة النجوم الضعيفة جداً التي لا يمكن أن ترى بالعين المجردة.
1718م راجع أدموند هالي، فلكي بريطاني، مواقع النجوم التي سجلت بوساطة هيبارخوس، ووجد أن بعض النجوم تحركت. وبهذا أظهر أن هذه النجوم لديها حركة ذاتية.
1780م حقق السير وليم هيرشيل، فلكي بريطاني، كثيراً من الاكتشافات بخصوص لمعان النجوم، والنجوم الثنائية، وسحب الغاز والغبار بين النجمين.
1783م شرح جون جوودريك، فلكي بريطاني، مصححًا تغير سطوع نجم رأس الغول، أول نجم متغير معروف، بوساطة اقتراح أنه كان كسوفاً ثنائياً.
1838م فريدريـك بيزل، فلكي ألمــاني وعــالم رياضيــات، هـو أول من قـاس المسافـة لنجم بوساطـة اختــلاف المنظور.
1850م أخذ الفلكيان الأمريكيان وليم وجورج بوند، الأب والابن، أول صورة لنجم بتلسكوب فلكي.
تسعينيات القرن التاسع عشر. أثبت إدوارد برنارد، فلكي أمريكي، أن السحب الداكنة من الغاز والغبار توجد بين نجوم درب اللبانة.
1924م شرح السير آرثر أدنجتون، فلكي بريطاني، العلاقة بين الكتلة ولمعان النجم، وهي فكرة رئيسية في فهم تغيير شكل النجوم.
ثلاثينيات القرن العشرين. فسر هانز بيتي، فيزيائي أمريكي، أن الطاقة تنتج في النجوم بوساطة الاندماج النووي.
1967م اكتشف فلكيو الراديو البريطانيون نجم المنبضات الأول، وهو نجم يرسل موجات راديوية وتبين فيما بعد أن نجوم المنبضات نجوم نيوترونية نابضة قوية تدور بسرعة حول محورها.
1974م حدد الفلكيون أن مصادر بعض الأشعة السينية النابضة هي ثنائيات، بمعنى أن أي نجم من النجوم إما أن يكون نيوترونًا وإما أن يكون ثقبًا أسود.
1987م زاد الفلكيون في معلوماتهم عن انفجار النجوم خلال أرصاد المستعر فوق التوهج 1987أ، أقرب النجوم فوق المستعرة وألمعها خلال 400 سنة .