كيف نعرف تركيب النجوم من الضوء؟

لا يستطيع الباحث أخذ عينة من نجم بعيد ووضعها في مختبر، لكن الضوء الواصل منه يحمل سجلًا عن طبقاته الخارجية. يبدأ التحليل بتمرير الضوء عبر مطياف يفصله وفق الطول الموجي، مثلما يفصل المنشور الضوء الأبيض إلى ألوان. النتيجة ليست صورة ملونة فقط، بل رسم يوضح شدة الإشعاع عند كل طول موجي.

تظهر في طيف النجم خطوط داكنة عندما تمتص ذرات موجودة في غلافه أطوالًا موجية محددة. ولكل عنصر مجموعة خطوط مميزة يمكن قياسها في المختبر؛ للهيدروجين نمط، وللهيليوم والصوديوم والحديد أنماط أخرى. يقارن الفلكي مواضع الخطوط القادمة من النجم بتلك البصمات، فيتعرف إلى العناصر الموجودة في الطبقات التي خرج منها الضوء. ولا تعني شدة خط واحد وحدها نسبة العنصر مباشرة، لأنها تتأثر بدرجة الحرارة والضغط وحالة تأين الذرات.

يعطي الشكل العام للطيف تقديرًا لدرجة الحرارة. النجم الأشد حرارة تبلغ شدة إشعاعه القصوى عند أطوال موجية أقصر من نجم أبرد. أما اتساع الخطوط وتفاصيلها فيكشفان معلومات عن الكثافة والضغط وسرعة دوران النجم. وإذا تحرك النجم مبتعدًا أو مقتربًا، تنزاح الخطوط كلها عن مواضعها المختبرية؛ يقيس الفلكيون هذا الانزياح لحساب السرعة على خط النظر.

مثال ذلك أن وجود خط في الموضع المتوقع للحديد لا يكفي وحده للقول إن النجم «غني بالحديد». يبني الباحث نموذجًا لحرارة الغلاف وجاذبيته، ثم يقارن عدة خطوط للعنصر نفسه وخطوطًا لعناصر أخرى. كما يستخدم نجومًا مرجعية وأجهزة معايرة حتى لا يختلط أثر النجم بأثر الغلاف الجوي أو الكاشف.

الطيف الذي نرصده يمثل غالبًا الغلاف المرئي للنجم، ولا يعطينا عينة مباشرة من قلبه. لمعرفة الداخل تُضاف وسائل أخرى مثل الاهتزازات النجمية والنماذج الفيزيائية وتدفقات النيوترينوات في حالة الشمس. لذلك تكون النتيجة شبكة أدلة مترابطة، لا قراءة سحرية لخط واحد.

سمح التحليل الطيفي كذلك بدراسة سحب الغاز وبقايا المستعرات وأجواء بعض الكواكب خارج المجموعة الشمسية. فعندما يمر ضوء النجم خلال غلاف كوكب أثناء العبور، قد تترك جزيئات الغلاف بصمات ضعيفة تحتاج إلى تكرار القياس وفصل ضوضاء الجهاز ونشاط النجم.

## سؤال للنقاش

إذا تطابق خط طيفي مع عنصر معين، فما القياسات الإضافية التي تحتاجها قبل تقدير كميته داخل النجم؟

## المراجع

- NASA Hubble، مادة التحليل الطيفي وبصمات الامتصاص والانبعاث.
- NASA، مادة العناصر الكونية وتحديد التركيب من الأطوال الموجية.
- المرصد الأوروبي الجنوبي، المواد التعليمية عن الأطياف النجمية.