عصر ایران نوشت؛ ستاره ها در اندازه ها، اشکال و حتی رنگ های مختلف وجود دارند. رنگ ستاره می تواند اطلاعات مختلفی را درباره آن آشکار کند.
ستاره ها از اجرام آسمانی جذاب محسوب شده که دارای نور و انرژی گرمایی هستند. آنها کیلومترها دورتر از ما قرار دارند، اما همچنان می توانیم از چشمک زدنشان در آسمان لذت ببریم. ستاره ها در اندازه ها، اشکال و حتی رنگ های مختلف وجود دارند. رنگ ستاره می تواند اطلاعات مختلفی را درباره آن آشکار کند.
رنگ ستاره تا حد زیادی تحت تاثیر دمای آن قرار دارد، اگرچه چند عامل تاثیرگذار دیگر نیز وجود دارند که از آن جمله می توان به طول موج، عناصر اتمسفری، فاصله تا زمین و سن ستاره اشاره کرد.
چرا ستاره ها رنگ های متفاوتی دارند؟
صدها سال است که دانشمندان بسیاری مجذوب کهکشان راه شیری شده اند. افراد بسیاری بر این باور بودند که ستاره هایی که در آسمان می بینیم، سفید هستند زیرا این رنگی است که بیشتر به چشم ما می آید.
اما ستاره ها می توانند به رنگ های مختلف باشند که موارد زیر از آن جمله اند:
- قرمز
- نارنجی
- زرد
- سفید
- آبی
دانشمندان می توانند با استفاده از تجهیزات حساس مورد استفاده در تلسکوپ، رنگ یک ستاره را مشاهده و تعیین کنند. این به عنوان آنالیز طیفی شناخته می شود که دانشمندان را قادر می سازد تا رنگ ستاره و عناصری که از آنها ساخته شده است را تعیین کنند.
عامل اصلی تعیین کننده رنگ یک ستاره دمای آن است. عوامل دیگری نیز با رنگ ستاره در ارتباط هستند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نور
- طول موج
- سن
- عناصر تشکیل دهنده
- فاصله از زمین
دما و تاثیر آن بر رنگ یک ستاره
ستاره ها دارای دماهای متفاوتی هستند. رنگ یک ستاره می تواند با استفاده از قانون وین ( Wien's Law ) تعیین شود که به تابش جسم سیاه می پردازد. این به رابطه بین دمای یک جسم و توانایی آن در انتشار تابش الکترومغناطیسی اشاره دارد. یک جسم سیاه می تواند تشعشعاتی را که با آن در تماس است را به جای بازتابش، جذب کند.
ما می توانیم گرم یا سرد بودن یک ستاره را بر اساس رنگ آن تعیین کنیم. ستاره هایی با دمای سردتر انرژی را در فروسرخ ساطع می کنند و رنگ های قرمز را در طیف رنگی ایجاد می کنند.
این در شرایطی است که ستاره هایی با دمای داغ‌تر، انرژی را در فرابنفش ساطع کرده و رنگ های آبی و سفید را در طیف رنگی ایجاد می کنند.
از سردترین دما تا داغ‌ترین، رنگ های مختلف ستاره ها به صورت قرمز، نارنجی، زرد، سفید و آبی ظاهر می شوند.
سامانه طبقه بندی کنونی از حروف O، B، A، F، G، K، M برای مرتب کردن ستاره ها از داغ‌ترین به سردترین استفاده می کند. به طور کلی، هفت کلاس طیفی وجود دارد:
کلاس O (آبی): اینها ستاره هایی بسیار داغ با دمای سطحی بالای 30000 کلوین هستند.
کلاس B (گرادیان بین آبی و سفید): در این گروه، دمای سطح ستاره ها بین 30000 تا 10000 کلوین است.
کلاس A (سفید): دمای سطحی بین 10000 تا 7500 کلوین است.
کلاس F (گرادیان بین سفید و زرد): دمای سطحی این ستاره ها بین 7500 تا 6000 کلوین است.
کلاس G (زرد): دمای سطحی بین 6000 تا 5000 کلوین است. این کلاس شامل خورشید ما می شود.
کلاس K (نارنجی): این گروه از ستاره ها دارای دمای سطحی بین 5000 تا 3500 کلوین هستند.
کلاس M (قرمز): با دمای سطحی کمتر از 3500 کلوین، ستاره های این کلاس سردترین هستند.
در ادامه با برخی عوامل دیگر که می توانند بر رنگ ستاره ها تاثیرگذار باشند، بیشتر آشنا می شویم.
طول موج و تاثیر آن بر رنگ یک ستاره
انواع مختلف نور دارای طول موج های متفاوتی هستند. همانطور که ستاره ها و سیاره ها مورد مطالعه قرار گرفتند، دانشمندان دریافتند که نور با توجه به طول موج آن در سایه های مختلف رنگ دیده می شود.
طول موج یک ستاره می تواند بر اساس دمای آن تغییر کند و می دانیم که دمای یک ستاره بر رنگ آن تاثیر می گذارد.
داغ‌ترین ستاره ها دارای رنگ آبی و طول موج کوتاه نور هستند، در شرایطی که سردترین ستاره ها به رنگ قرمز با طول موج بلند هستند.
توجه به این نکته مهم است که ستاره ها نه تنها نوری با یک طول موج، بلکه دامنه ای از نور با طول موج های مختلف ساطع می کنند. طول موجی که یک ستاره بیشترین نور خود را ارسال می کند، حداکثر طول موج آن در منحنی پلانک خواهد بود و این رنگ واقعی ستاره را تعیین می کند.
عناصر موجود در اتمسفر و تاثیر آن بر رنگ یک ستاره
ستاره ها دارای عناصر مختلفی در اتمسفر خود هستند و این می تواند بر رنگ ستاره ای که مشاهده می کنیم، تاثیرگذار باشد. وقتی این عناصر گرم می شوند می توانند طول موج نور را تغییر دهند. این ممکن است توضیح دهد که چرا ستاره ها رنگ های متفاوتی دارند.
این عناصر شامل عناصر اصلی تشکیل دهنده ستاره مانند هیدروژن و هلیوم و همچنین موارد نادرتر موجود در آن می شوند.
سن و تاثیر آن بر رنگ یک ستاره
رنگ یک ستاره می تواند به بررسی سن و طول عمر آن کمک کند. ستاره های جوان‌تر در مقایسه با ستاره های پیرتر رنگ های متفاوتی از خود ساطع می کنند.
طبقه بندی ستاره ای می تواند به تعیین سن یک ستاره، چه جوان، میانسال، یا نزدیک به مرگ و همچنین طول عمر آن کمک کند. انواع مختلفی از طبقه بندی های ستاره ای وجود دارند که می تواند برای تعیین این مورد استفاده شوند از جمله نمودار هرتسپرونگ-راسل (Hertzsprung-Russell diagram).
همانطور که سن ستاره ها افزایش می یابد، آنها عناصر مختلفی تولید می کنند که در دماهای مختلف می سوزند و بر رنگ آنها تاثیر می گذارد.
یک ستاره جوان آبی رنگ خواهد بود و در نتیجه سوختن با شدت زیاد و سریع‌تر هیدروژن و تشکیل هلیوم، بسیار داغ‌تر است. ستاره های آبی با توجه به این که مواد شیمیایی خود را با سرعت بیشتری می سوزانند، عمر طولانی ندارند.
ستاره های قرمز بسیار پیرتر از ستاره های آبی هستند. از آنجایی که قرمز رنگ هستند، بسیار خنک‌تر هستند و هیدروژن را با سرعت بسیار کمتری می سوزانند، از این رو، در مقایسه با ستاره های آبی عمر طولانی‌تری خواهند داشت.
طول عمر ستاره های آبی 10 میلیون سال است، در شرایطی که ستاره های قرمز انتظار می رود تا 100 میلیارد سال عمر کنند.
خورشید ما که زرد کم رنگ است، بین این دو طیف قرار گرفته و در حال حاضر در نیمه راه عمر 10 میلیارد ساله خود قرار دارد.
طول عمر ستاره های سفید یک میلیارد سال و ستاره های نارنجی بین 10 تا 100 میلیارد سال تخمین زده می شود.
فاصله از سیاره زمین و تاثیر آن بر رنگ یک ستاره
عامل دیگری که می تواند بر رنگ یک ستاره تاثیرگذار باشد، فاصله آن از سیاره زمین است. هنگامی که یک ستاره از سیاره زمین دورتر می شود، طول موج آن افزایش خواهد یافت و رنگ قرمز را در طیف رنگی منعکس می کند. این شرایط به نام انتقال به قرمز (Redshift) شناخته می شود.
انتقال به آبی (Blueshift) برعکس شرایط پیشین است. زمانی که ستاره به سیاره زمین نزدیک‌تر می شود، در سمت آبی طیف قرار گرفته و طول موج آن کوتاه‌تر می شود
