مخطط هرتزبرونج –راسل (Hertzsprung-Russell) أحد الأدوات الأساسية في دراسة النجوم

كل نجم يمر بمراحل تطور معينة ترتبط مع بنيته الداخلية وكيفية انتاجه للطاقة، وتوافق كل مرحلة من هذه المراحل تغير في درجة حرارة ولمعان النجم. ويعتبر مخطط هرتزبرونج –راسل (Hertznprung-russell ) أحد أهم الأدوات الأساسية في علم الفلك لدراسة النجوم، فبامكان الفلكيين معرفة البنية الداخلية للنجم ومرحلته التطورية بتحديد موضع النجم على المخطط وهو سر قوة هذا المخطط .

في عام 1911 قام الفلكي الدانماركي "Enjar Hertznprung"انجر هرتزبرونج برسم العلاقة بين القدر المطلق للنجوم ودرجة حرارتها الفعلية*، والقدر المطلق هو مصطلح يُطلق على مدى سطوع نجم ما من الأرض اذا وضع على مسافة قياسية تساوي 32.7 سنة ضوئية، فللشمس مثلاً أسطع جسم يمكن رؤيته من الأرض قدر ظاهري(سطوع ظاهري) هو 26.7- ، ولكن اذا وضعت افتراضياً على بعد 32.7 سنة ضوئية فقدرها المطلق سيساوي 4.7 فقط (مساوي للسطوع الظاهري لأكبر أقمار المشتري Ganymede).

وفي عام 1913 قام الفلكي الأمريكي هنري نوريس راسل "Henry Norris Russell"،برسم العلاقة بين النوع الطيفي والقدر المطلق للنجوم، للنجوم أنواع طيفية مختلفة تدل على درجة حرارتها هي O B A F G K M وتمتد من أسخن النجوم "O " الى أبردها "M " ولكل نوع من هذه الأنواع تقسيمات فرعية مرقمة من 0 الى التسعة الشمس مثلاً درجة حرارتها و5،700 كلفن نوعها الطيفي G2.

وبدمج المخططين حصلنا على مخطط H-R، حيث يظهر بشكل رئيسي اما العلاقة بين درجة حرارة النجوم ولمعانها (الرسم البياني HR النظري) أو بين لون النجوم (نوع الطيفي) و القدر المطلق ( الرسم البياني HR الرصدي).اللمعان النجمي هو كمية الطاقة الصادرة من نجم خلال فترة زمنية محدد(استطاعة النجم).

.

.

يوجد قانون فيزيائي يدعى ستيفان بولتزمان يربط بين لمعان النجم ودرجة حرارته ونصف قطر النجم:

L=4πσR2 T2

أي كمية الطاقة الصادرة من نجم ما خلال مدة زمنية تتناسب طرداً مع القوة الرابعة لدرجة حرارة ذلك النجم مقدرةً بالكلفن ومع مربع نصف قطر ذلك النجم.

يبين مخطط H-R أن العلاقة بين درجة حرارة ولمعان النجم ليست عشوائية وإنما مقسمة لمجموعات منفصلة استطاع العلماء تسمية تلك الأصناف بمسميات توافق المراحل الحياتية للنجوم، أهم المجموعات:

- نجوم السلسلة الرئيسية : وتمتد من اليسار العلوي(النجوم ساخنة وساطعة) وحتى اليمين السفلي(النجوم خافتة وباردة) في هذه المرحلة من حياة النجم يتم تحويل الهيدروجين الى هيليوم داخل نواة النجم. و حسب تصنيف مورغان كينان Morgan-Keenan الذي يميز بين النجوم التي لها نفس درجة الحرارة ولكن تختلف عن بعضها باللمعان، تصنف نجوم السلسة الرئيسية بـV .

- نجوم العمالقة والعمالقة الضخمة(حسب تصنيف مورغان للمعان Iفدرجة لمعان هذه النجوم هي I و II أعلى التسلسل) وتشغل هذه النجوم المنطقة فوق السلسلة الرئيسية. ولها درجة حرارة سطح منخفضةولمعان عالي. وحسب قانون ستيفان بولتزمان، هذا يعني أن نصف قطرها كبير.تدخل النجوم هذه المرحلة عندما ينفذ الهيدروجين وتبدأ بدمج ذرات الهيليوم لتحويلها لعناصرر أثقل.

- نجوم الأقزام البيضاء (درجة لمعانها D ) :وتتواجد في اليسار السفلي للمخطط.وهي نجوم ساخنة جداً ولكن لمعانها منخفض وذلك لصغر حجمها، هذه النجوم تعتبر نهاية حياة النجوم متوسطة الكتلة والصغيرة.

كما يقطع المخطط خطان، كافة النجوم التي تقع على أحد الخطين تكون غير مستقرة، والنجم الغير مستقر يتميز بإضطرابات في غلافه الخارجي.

موقع الشمس على مخطط H-R:

تتواجد الشمس في منطقة السلسلة الرئيسية ذات لمعان "1" ودرجة حرارة 5،400 كلفن.

*درجة الحرارة الفعالة لنجم هي درجة حرارة جسم أسودر له نفس لمعان ونصف قطر النجم.

المصادر:

هنا

هنا

هنا