درخشندگی ستارگان

درخشندگی ستارگان

خورشيد نزديک‌ترين ستاره به ماست که هر روز صبح شاهد طلوعش هستيم. شايد خيلي‌ها فکر کنند که خورشيد پرنورترين ستاره است و از اين روشن‌تر و پرنورتر ديگه ستاره‌اي نداريم. ولي واقعاً اين طور نيست، جالبه بدونيد که خورشيد در ميان 20 ستاره‌ي درخشان آسمان اصلاً جايي نداره و از همشون کم نورتر حساب مي‌شه. ولي به دليل فاصله‌ي بسيار نزديکش به ما نسبت به ستاره‌هاي ديگه درخشان‌تر به نظر مي‌رسه. روشنايي ذاتي يک ستاره ربطي به فاصله‌اش از زمين نداره. ولي خب روشنايي که ما از روي زمين از يک ستاره مي‌بينيم رابطه‌ي مستقيمي با فاصله‌ي ستاره تا زمين داره.

حالا براي روشن شدن موضوع تعريف‌هاي فيزيکي اين قضيه رو خدمت شما ارائه مي‌کنم. تعريف فيزيکي "درخشندگي واقعي" ستاره، مقدار انرژي هست که در واحد زمان از ستاره بيرون مي‌آيد. پس همين طور که ديد "درخشندگي واقعي" ستاره به ساختار دروني هر ستاره مربوط مي‌شه. واحدي که براي اين کميت در نظر گرفته شده J/S و ياW است.

اما درخشندگي که ما از يک ستاره توي آسمان شب مي‌بينيم (درخشندگي ظاهري) به عوامل ديگه هم ربط داره. فاصله در اين زمينه يکي از عوامل تاثيرگذار در "درخشندگي ظاهري" يک ستاره است و اين عامل تعيين‌کننده‌ي ميزان انرژي هست که از ستاره به ما بر روي زمين مي‌رسه. تعريف "درخشندگي ظاهري" ستاره مقدار انرژي است که در واحد زمان از واحد سطح ستاره تابش مي‌شود. پس در اين صورت مي‌شه بين "درخشندگي ظاهري" و "درخشندگي واقعي" يک ستاره رابطه‌ي زير رو در نظر گرفت :
سطح /(L) درخشندگي واقعي = درخشندگي ظاهري (b)

نور يک ستاره در فضا به صورت کروي در تمام جهت‌ها پخش مي‌شه، پس مي‌تونيم براي "درخشندگي ظاهري" رابطه‌ي زير رو بنويسيم :
b=L/4π r

طبق اين رابطه "درخشندگي ظاهري" با توان دوم فاصله نسبت عکس داره. اگه اين رابطه رو طرفين و سطين کنيم خواهيم داشت :
L=4 π r b

پس طبق اين رابطه با داشتن فاصله‌ي ما از يک ستاره و هم چنين با داشتن مقدار "درخشندگي ظاهري" اون ستاره مي‌تونيم "درخشندگي واقعي" يک ستاره رو به دست بياريم.
منجم‌ها براي "درخشندگي" يک ستاره از واژه‌ي "قدر" استفاده مي‌کنند. که طبق تعريف هم "قدر ظاهري" داريم و هم "قدر مطلق".

"قدر ظاهري" مقدار روشنايي است که ما از ستاره در آسمان مشاهده مي‌کنيم. و "قدر مطلق" معياري براي اندازه‌گيري مقدار درخشندگي واقعي ستاره‌هاست. که در ادامه روش محاسبه‌ي آن را توضيح خواهم داد. روشنايي ستارگان در آسمان شب متفاوت است. بعضي از ستاره ها پرنورتر و بعضي کم‌نورتر هستند. که براي بيان اين موضوع به صورت علمي روشني ظاهري آن‌ها بر اساس تفاوت بين "قدرهاي ظاهري" اون‌ها گفته مي‌شه.

طبقه‌بندي ابرخس بر اساس روشني ستارگان
اولين دسته‌بندي براي روشني ظاهري ستاره‌ها را منجمي يوناني به نام "ابرخس" انجام داد. ابرخس در قرت دوم قبل از ميلاد در جزيره رودس زندگي مي‌کرد. بر طبق اين دسته‌بندي ستاره‌هاي مرئي بر اساس روشني ظاهري‌شان به شش گروه تقسيم شدند. اين طبقه‌بندي هنور هم کم و بيش معتبر است.

ابرخس بيست ستاره پرنوري که مي‌شناخت به طور دل‌بخواه ستارگان قدر اول ناميد، پنجاه ستاره‌ي پرنور بعدي را ستارگان قدر دوم ناميد و الي آخر. در قدر ششم چند صد ستاره که به دشواري قابل ديدن با چشم انسان معمولي بودند قرار گرفتند. بدين ترتيب اولين طبقه‌بندي ستاره‌ها بر اساس روشني‌شان درست شد. البته همان طور که گفتم اين طبقه‌بندي کاملاً اختياري بود. در اين طبقه‌بندي فقط "قدرهاي ظاهري" ستاره‌ها مورد توجه قرار داشت، بعضي از ستاره‌ها در واقع خيلي پرنورتر بودند ولي خب به خاطر فاصله‌ي زيادشان از ما کم‌نور به نظر مي‌رسند.

با اختراع تلسكوپ، ستارگان كم‌نورتري در آسمان شب ديده شدند، بنابراين، به اين مقياس، قدر 7، 8 و 9 نيز اضافه شد. با دوربين‌هاي دوچشمي امروزي، مي‌توان ستارگاني به كم نوري قدر 9 را ديد، و با يك تلسكوپ آماتوري 6 اينچ، قدر 12 و يا 13 را ديد. بزرگ‌ترين و حساس‌ترين تلسكوپ‌هاي مورد استفاده ستاره‌شناسان حرفه‌اي، اين عدد را به قدر 29 مي‌رسانند!! يعني ميليون‌ها بار كم‌نورتر از كم‌نورترين ستارگاني كه با چشم غيرمسلح ديده مي‌شوند.

قسمت‌بندي اعشاري قدرهاي ظاهري
قسمت‌بندي اعشاري "قدر ظاهري" ستاره‌ها در قرن نوزدهم به وجود آمد. در اين طبقه‌بندي جديد ستاره‌اي که قدر ظاهري‌اش 5/5 بود قدري بين ستاره‌اي با قدر 5 و ستاره‌اي با قدر 6 داشت.

مقادير صفر و منفي قدر ظاهري
بيست ستاره‌اي که در ابتدا توسط ابرخس به جزو ستاره‌هاي قدر اول قرار داشتند، در قرن‌هاي بعد دوباره دسته‌بندي شدند. دليل اين کار هم اين بود که بعضي از اين ستاره‌ها بسيار پرنورتر نسبت به بقيه بودند و درست نبود که به تمامي اين ستاره‌ها قدر اول را نسبت دهيم. لذا ستاره‌شناسان مجبور شدند که براي بيان قدرهاي جديد اين ستاره‌ها از مقادير منفي و صفر نيز استفاده کنند. در اين دسته‌بندي جديد هر چه قدر ستاره‌اي منفي‌تر بود، نشانه‌ي اين بود که آن ستاره پرنورتر است. ستاره‌اي که در آسمان شب پرنورترين ستاره مي‌باشد ستاره‌ي "شعراي يماني" (شباهنگ) است، که در اين طبقه‌بندي جديد قدر ظاهري آن 6/1- قرار داده شده است. در اين طبقه‌بندي قدر ظاهري خورشيد 7/26- است. که قدر ظاهري بسيار زيادي مي‌باشد و نشان‌دهنده‌ي پرنور بودن ظاهري خورشيد در آسمان زمين است.

تعيين قدرهاي ظاهري
روش تعيين قدر ستاره‌ها از طريق مشاهده و رصد آنها در آسمان شب بسيار ساده است. اگر در اين کار تجربه داشته باشيد نتيجه‌هايي که به دست مي‌آوريد بسيار دقيق خواهد بود و خطاي شما در اين کار ممکن است چيزي در حدود 1/0 يک قدر باشد. منجم آلماني فريدريش آرگه لاندر و همکارانش براي تهيه‌ي فهرست بزرگ ستاره‌ها که به کاتالوگ ب.د معروف است از اين روش استفاده کردند. در اين روش شما قدر ظاهري يک ستاره را بر اساس قدرهاي ظاهري ستاره‌هاي اطراف آن که قدرهاي ظاهري‌شان معلوم است به دست مي‌آوريد.اين روش کاملاً نسبي است. شما بايد تشخيص دهيد که ستاره‌ي مورد نظرتان از هم‌سايه‌اش که قدر آن معلوم است پرنورتر مي‌باشد يا کم‌نورتر. با مقايسه آن ستاره با چند تا از همسايه‌هايش مي‌توانيد به طور تقريبي قدر مجهول ستاره را به دست بياوريد. براي اينکه نتايجي که به دست مي‌آوريد قابل اطمينان باشند بهتر است که به نکته‌هاي زير توجه داشته باشيد :
الف) بهتر است که ستاره‌اي که مي‌خواهيد قدرش را به دست آوريد و ستاره‌هايي که قدرشان معلوم است، فاصله‌هاي کم و بيش برابري از افق داشته باشند.

ب) ستاره‌هايي که قدرشان معلوم است را طوري انتخاب کنيد که تا حد امکان به ستاره‌اي که مي‌خواهيد قدرش را به دست بياوريد نزديک باشند.

ج) ستاره‌هايي که قدرشان معلوم است را طوري انتخاب کنيد که يکي از آن‌ها کمي پرنورتر و يکي از آن‌ها کمي کم‌نورتر از ستاره‌اي باشند که مي‌خواهيد قدرش را حساب کنيد. در اين صورت راحت‌تر مي‌توانيد قدر ستاره‌‌ي مورد نظرتان را به دست بياوريد. چون مطمئن هستيد که قدرش بين چه مقاديري هست.

يک بار ديگر مي‌گوييم که اين مقاديري که به دست مي‌آوريد "قدر ظاهري" ستاره‌ها مي‌باشد. به عنوان مثال ستاره‌‌ي جدي که قدر ظاهري آن 1/2 مي‌باشد، تقريباً 1500 با پرنورتر از خورشيد است، ولي چون فاصله‌ي آن بسيار زياد است "قدر ظاهري" آن بسيار کم‌تر از خورشيد است. اگر بخواهيم فاصله‌ي ستاره‌ي جدي با خورشيد را مقايسه کنيم بايد بگويم که نور 3/8 دقيقه طول مي‌کشد که تا از خورشيد به زمين برسد در حالي که نوري که از ستاره‌ي جدي به زمين مي‌رسد بايد 400 سال در راه باشد تا اين فاصله را طي کند!
به وسيله این فلش مي‌توانيد تا حدي با مفهوم درخشندگي ظاهري آشنا شويد. با کليد‌هاي مثبت و منفي بازي کنيد و ببنيد که چه تغييري در قدر ستاره به وجود مي‌آيد. همان طور که مي‌بينيد هر چه قدر ظاهري يک ستاره‌ کم‌تر مي‌شود قطر ظاهري آن نيز کم‌تر مي‌شود.

قدر مطلق ستارگان
"قدر ظاهري" يک ستاره هم به روشنايي ذاتي آن ستاره و هم به فاصله‌اي که آن ستاره از ما دارد بستگي دارد. براي اين که بتوانيم روشني ذاتي يک ستاره را به دست بياوريم از مفهومي به نام "قدر مطلق" استفاده مي‌کنيم که در محاسبه‌ي آن ديگر به فاصله‌ي آن ستاره از زمين کاري نداريم. براي محاسبه‌ي "قدر مطلق" ستاره‌ها فرض مي‌کنيم که تمامي آن‌ها فاصله‌اي برابر تا زمين دارند. و همه‌ي آن‌ها را به محل جديدي در ده پارسکي زمين مي‌بريم. طبق تعريف يک پارسک فاصله‌اي است برابر 1/30 ميليون ميليون کيلومتر. خب پس ده پارسک برابر است با 301 ميليون ميليون کيلومتر. فرض مي‌کنيم که تمامي ستاره‌ها در ده پارسکي قرار داشته باشند که در اين صورت فاصله‌ي تمامي آن‌ها از زمين يک‌سان خواهد بود و ديگر فاصله باعث تفاوت در روشني آن‌ها نمي‌شود چون که فاصله براي تمامي آن‌ها يک سان در نظر گرفته شده است. طبيعي است که ستاره‌هايي که فاصله‌ي واقعي‌شان تا زمين بيش‌تر از ده پارسک است وقتي به ده پارسکي آورده شوند پرنورتر مي‌شوند و ستاره‌هايي که فاصله‌ي واقعي‌شان از زمين کم‌تر از ده پارسک است وقتي به ده پارسکي برده شوند کم‌نورتر خواهند شد. طبق اين تعريف وقتي خورشيد را به ده پارسکي زمين ببريم "قدر مطلق" آن برابر 8/4+ خواهد بود. همان طور گفته شد "قدر ظاهري" خورشيد برابر 7/26- است.

درخشان‌ترين ستارگان
ليست زير فهرستي است از درخشان‌ترين ستاره‌هاي آسمان شب به ترتيب درخشندگي‌شان :
1ـ Siriusشباهنگ، كاروان كش، وَراهَنگ، شب كش، ‌تير، تيشتر (در عربي شعراي يماني)، الفا - كلب اكبر
2ـ Canopus پَرَك، سهيل،الفا - حمال
3ـ Alpha cantauri آلفا قنطورس، رجل قنطورس
4ـ Arcturus ژوبين‌دار، سماك الرامح، نگهبان شمال، الفا - گاوران، الفا - عوا، اركتوروس (يك غول سرخ است.)
5ـ Vega ونَند، نسر واقع، كركس نشسته
6ـ Capella نگهبان، العيوق، بزبان، الفا - ارابه ران
7- Rigel پا، رجل، رجل الجبار، قدم الجبار، بتا - جبار، پاى جبار
8ـ Procyon شعراي شامي
9ـ Achernar اخرالنهر
10ـ Betelgeuse شانه شبان، منكب الجوزا، الفا - شكارچى، الفا - جبار، منكب الجبار، ابط الجوزا، يدالجوزا
11ـ Antares دل كژدم، قلب العقرب، الفا - عقرب، انتارس (يك ابر غول سرخ است.)
12ـ Mizar بزك، عناق، دب اكبر
13ـ Alcor فراموشك، سُها
14ـ Alphard تكينه، الفرد، عنق الشجاع، الفا - شجاع
15ـ Regulus شيردل، قلب الاسد، الفا - اسد
16ـ deneb دُنب، ذنب دجاجه، دمچه قو، ردف، دم ماكيان، الفا - دجاجه
17ـ ras algethi سر زانوزن، رأس الجاثي، الفا - جاثى
18ـ aldebaran سدويس، الدبران، چشم گاو، الفا - ثور، عين الثور
19ـ Spica بي‌ژوبين، السماك الاعزل، الفا - سنبله، الفا - خوشه، سماك بى سلاح
20ـ Bootes ژوبين، رمح، گاوران، عوا، صياح، حارس الشمال نفاد

اگر همه ستاره‌ها را در 10 پارسكي بچينيم درخشندگي ستاره‌ها به اين ترتيب خواهد بود :
1ـ سهيل ( درخشندگي آن 1900 برابر خورشيد است.)
2ـ عيوق ( يك غول سرخ است.)
3ـ نسر واقع
4ـ شعراي يماني
5ـ آلفا قنطورس
6ـ ستاره اس‌دوراس


منبع:تبيان