مثل شظايا الزجاج المحطم التي تم التقاطها في دائرة الضوء ، تبدو النجوم خاملة بشكل خادع في سماء الليل. يمكن أن تصل درجات الحرارة السطحية النجمية إلى 50000 درجة مئوية - وهي أكثر سخونة بعشر مرات من شمسنا - وفي حالات قليلة يمكن أن تصل إلى أكثر من مليون درجة! تصل الحرارة داخل النجم إلى مستويات أعلى تتجاوز عادةً عدة ملايين من الدرجات - وهو ما يكفي لتمزيق النوى الذرية وتحويلها إلى أنواع جديدة من المادة. لم تفشل نظراتنا العرضية إلى الأعلى في الكشف عن هذه الظروف القاسية فحسب ، بل إنها تلمح فقط إلى التنوع الهائل للنجوم الموجودة. يتم ترتيب النجوم في أزواج وثلاثية وثلاثية. بعضها أصغر من الأرض بينما البعض الآخر أكبر من نظامنا الشمسي بأكمله. ومع ذلك ، نظرًا لأن أقرب نجم يبعد مسافة 26 تريليون ميل ، فإن كل ما نعرفه عنه تقريبًا ، بما في ذلك تلك الموجودة في الصورة المصاحبة ، لم يتم التقاطه إلا من الضوء.
لا تزال تقنيتنا ، اليوم ، غير قادرة بشكل كبير على إرسال شخص أو روبوت إلى أقرب نجم خلال وقت عبور ذهاب وعودة يمتد أقل من عدة آلاف من السنين. لذلك ، لا تزال النجوم يتعذر الوصول إليها ماديًا الآن ولسنوات عديدة قادمة دون تحقيق اختراق غير مسبوق في الدفع الفضائي. ومع ذلك ، على الرغم من أنه ليس من العملي زيارة الجبل ، فقد كان من الممكن دراسة أجزاء من الجبل التي تم إرسالها إلينا في شكل ضوء النجوم. يعتمد كل ما نعرفه عن النجوم تقريبًا على تقنية تعرف باسم التحليل الطيفي - تحليل الضوء وأشكال الإشعاع الأخرى.
تنبع بدايات التحليل الطيفي من إسحاق نيوتن ، عالم الرياضيات والعالم الإنجليزي في القرن السابع عشر. كان نيوتن مفتونًا بالمفهوم الغريب آنذاك ، الذي اقترحه مفكرون سابقون مثل رينيه ديكارت ، أن الضوء الأبيض يحمل جميع ألوان قوس قزح. في عام 1666 ، جرب نيوتن منشور زجاجي ، حفرة صغيرة في أحد مصاريع النافذة وجدار الغرفة الأبيض. مع مرور الضوء من الحفرة عبر المنشور ، تم تشتيته ، كما لو كان بالسحر ، إلى مجموعة من الألوان المتداخلة قليلاً: من الأحمر إلى البنفسجي. كان أول من وصف هذا بأنه طيف ، وهي الكلمة اللاتينية للظهور.
لم يشتمل علم الفلك على اكتشاف نيوتن على الفور. في القرن الثامن عشر ، اعتقد الفلكيون أن النجوم كانت مجرد خلفية لحركة الكواكب. استند جزء من هذا إلى عدم التصديق الواسع الانتشار بأن العلم يمكن أن يفهم الطبيعة الفيزيائية الحقيقية للنجوم بسبب بعدها البعيد. ومع ذلك ، تم تغيير كل ذلك من قبل أخصائي عيون ألماني يدعى جوزيف فراونهوفر.
بعد خمس سنوات من الانضمام إلى شركة بصريات في ميونيخ ، أصبح فراونهوفر ، الذي كان عمره 24 عامًا ، شريكًا بسبب مهارته في صناعة الزجاج وطحن العدسات والتصميم. قاده سعيه للحصول على العدسات المثالية المستخدمة في التلسكوبات وغيرها من الأدوات إلى تجربة التحليل الطيفي. في عام 1814 أقام تلسكوبًا للمسح ، وشكل منشورًا بينها وبين فتحة صغيرة من ضوء الشمس ثم نظر عبر العدسة لمراقبة الطيف الناتج. لاحظ انتشار الألوان ، كما كان متوقعًا ، لكنه رأى شيئًا آخر - عدد لا يحصى من الخطوط العمودية القوية والضعيفة التي كانت أغمق من بقية الألوان وبعضها بدا أسودًا تقريبًا. أصبحت هذه الخطوط المظلمة مألوفة لاحقًا لكل طالب فيزياء مثل خطوط امتصاص فراونهوفر. ربما لم يراها نيوتن ، لأن الثقب المستخدم في تجربته كان أكبر من شق Fraunhofer.
مفتونًا بهذه الخطوط ، ومن المؤكد أنها ليست قطعًا أثرية في أداته ، درسها فراونهوفر باهتمام. بمرور الوقت رسم أكثر من 600 خط (يوجد اليوم حوالي 20000) ، ثم حول انتباهه إلى القمر وأقرب الكواكب. وجد الخطوط متطابقة وخلص إلى أن هذا يرجع إلى أن القمر والكواكب تعكس ضوء الشمس. بعد ذلك درس سيريوس لكنه وجد أن طيف النجم له نمط مختلف. كل نجم لاحظه بعد ذلك ، كان لديه مجموعة فريدة من الخطوط العمودية الداكنة التي تميز كل واحدة عن الأخرى مثل بصمة الإصبع. خلال هذه العملية ، قام بتحسين جهاز يعرف باسم صريف حيود يمكن استخدامه بدلاً من المنشور. نتج عن شبكته المحسنة أطيافاً أكثر تفصيلاً بكثير من المنشور وجعلت من الممكن له إنشاء خرائط للخطوط المظلمة.
اختبر Fraunhofer مطيافية - مصطلح صاغ لاحقًا - من خلال ملاحظة ضوء لهب الغاز وتحديد الخطوط الطيفية التي ظهرت. ومع ذلك ، لم تكن هذه الخطوط مظلمة - لقد كانت مشرقة لأنها نتجت عن مادة تم تسخينها إلى اللمعان. أشار فراونهوفر إلى المصادفة بين مواضع زوج من الخطوط المظلمة في الطيف الشمسي مع زوج من الخطوط الساطعة من لهيب مختبره وتكهن بأن الخطوط المظلمة قد تحدث بسبب عدم وجود ضوء معين كما لو كانت الشمس (و النجوم الأخرى) سرقت أطياف خطوطها الضيقة من اللون.
لم يتم حل لغز الخطوط المظلمة حتى حوالي عام 1859 ، عندما أجرى جوستاف كيرشوف وروبرت بنسن تجارب لتحديد المواد الكيميائية حسب لونها عند حرقها. اقترح كيرشوف أن بنسن يستخدم مطيافًا كأوضح طريقة للتمييز وسرعان ما أصبح واضحًا أن كل عنصر كيميائي له طيف فريد. على سبيل المثال ، أنتج الصوديوم الخطوط التي رصدها فراونهوفر لأول مرة قبل عدة سنوات.
ذهب كيرشوف لفهم الخطوط المظلمة في الأطياف الشمسية والنجمية بشكل صحيح: يمر الضوء من الشمس أو النجم عبر جو محيطي من الغازات الباردة. تمتص هذه الغازات ، مثل بخار الصوديوم ، الطول الموجي المميز لها من الضوء وتنتج الخطوط المظلمة التي رصدها Fraunhofer لأول مرة في ذلك القرن. هذا فتح رمز الكيمياء الكونية.
قام كيرشوف في وقت لاحق بفك تشفير تكوين الغلاف الجوي الشمسي من خلال تحديد ليس فقط الصوديوم ولكن الحديد والكالسيوم والمغنيسيوم والنيكل والكروم. وبعد ذلك ببضع سنوات ، عام 1895 ، أكد علماء الفلك الذين يشاهدون كسوفًا للشمس الخطوط الطيفية لعنصر لم يتم اكتشافه بعد على الهليوم الأرضي.
مع استمرار العمل البوليسي ، اكتشف علماء الفلك أن الإشعاع الذي كانوا يدرسون من خلال المطياف امتد إلى ما وراء الألوان المرئية المألوفة إلى مناطق كهرومغناطيسية لا يمكن لأعيننا إدراكها. واليوم ، فإن الكثير من العمل الذي يستحوذ على اهتمام علماء الفلك المحترفين لا يتعلق بالخصائص المرئية للأجسام الفضائية العميقة ، ولكن مع طبيعة أطيافها. تم اكتشاف جميع الكواكب الشمسية الإضافية التي تم العثور عليها حديثًا ، على سبيل المثال ، من خلال تحليل التحولات الطيفية النجمية التي يتم إدخالها أثناء دورانها حول نجمها الأم.
نادرًا ما يتم استخدام التلسكوبات الضخمة التي تنتشر حول العالم في مواقع بعيدة للغاية مع العدسة ونادرًا ما تلتقط صورًا مثل تلك الموجودة في هذه المناقشة. تحتوي بعض هذه الأدوات على أقطار مرآة تزيد عن 30 قدمًا ، وبعضها الآخر ، لا يزال في مراحل التصميم والتمويل ، قد يكون له أسطح تجميع خفيفة تتجاوز 100 متر! بشكل عام ، كلهم ، الموجودين والموجودين على لوحة الرسم ، هم الأمثل لجمع وتشريح الضوء الذي يجمعونه باستخدام مطياف متطور.
في الوقت الحالي ، يتم إنتاج العديد من أجمل صور الفضاء العميق ، مثل تلك المعروضة هنا ، من قبل علماء الفلك الموهوبين الذين ينجذبون إلى جمال الأشياء التي تنجرف في جميع أنحاء الفضاء العميق. مسلحين بالكاميرات الرقمية الحساسة والأدوات البصرية الدقيقة بشكل ملحوظ ولكنها متواضعة الحجم ، فهي لا تزال مصدر إلهام للأشخاص في جميع أنحاء العالم الذين يشاركونهم شغفهم.
تم إنتاج الصورة الملونة في أعلى اليمين من قبل دان كوال من مرصده الخاص خلال شهر أغسطس من هذا العام. يقدم مشهدًا يقع في اتجاه كوكبة الشمال Cygnus. هذه الكتلة المعقدة من الهيدروجين الجزيئي والغبار تبعد حوالي 4000 سنة ضوئية عن الأرض. يتم توليد الكثير من الضوء الذي يظهر في الجزء الرئيسي من هذا السديم بواسطة النجم الساطع الضخم بالقرب من مركزه. تكشف الصور العريضة ، ذات التعريض الطويل ، عن السديم على أنه واسع للغاية - في الأساس نهر واسع من الغبار بين النجوم.
تم إنتاج هذه الصورة بمانع انكسار غير عادي اللون ست بوصات وكاميرا فلكية 3.5 ميجا بكسل. تمثل الصورة ما يقرب من 13 ساعة من التعرض.
هل لديك صور تود مشاركتها؟ انشرها في منتدى التصوير الفلكي في مجلة الفضاء أو أرسلها بالبريد الإلكتروني ، وقد نعرضها في مجلة الفضاء.
بقلم ر. جاي جايباني
