تصنيف نجمي

تصنيف هارفارد

وفي هذا الصدد، أول مرة استعمل فيها تصنيف هارفارد كانت في تسعينيات القرن التاسع عشر بواسطة فلكيين من جامعة هارفارد (ومن هنا جاءت التسمية). يُقسّم تصنيف هارفارد أطياف النجوم إلى سبع درجات - أنواع - رئيسية، مُرتبة بحسب درجة حرارة السطح من الأسخن إلى الأبرد حيث أنها بالترتيب التالي:

إضافةً إلى ذلك، بيانات الكتلة والقطر والضياء المُبيّنة في الجدول لا تصلح إلا لنجوم النسق الأساسي (وهو يُمثل جزءاً من حياة النجوم) وبالتالي فهو غير مناسب لبعض أنواع النجوم مثل العمالقة الحمراء. والدرجات الرئيسية في التصنيف تنقسم بدورها إلى درجات فرعية مُرقّمة بالأعداد العربية (0 - 9). فمثلاً، النجوم من درجة "A0" هي أكثر نجوم النوع "A" حرارة و"A9" هي أكثرها برودة. وشمسنا تنتمي إلى درجة حرارة سطحية مقدارها 5.780 كلفن، وفئة طيفية "G2".

التصنيف الحالي

T - (نحو 1.000 كلفن)

L - (من 1.500 إلى 2.000 كلفن)

وفي هذا الصدد، حديثا تم إضافة تصنيفين أخرى ن لتفسير النجوم الحمراء الضعيفة التي اكتشفت بالتقنيات الجديدة:

علاوةً على ذلك، المجموعة الكاملة الآن هي OBAFGKMLT، وكل مجموعة من تلك تقسم إلى عشرة تقسيمات فرعية من الأسخن إلى الأبرد، وتُستعمل الارقام من صفر إلى الرقم 9، ومثلًا يعتبر O0 أحر نجم، أما شمسنا فهي تعتبر في التصنيف G. وباستخدام النظام العشري يجعل الشمس في التصنيف G2 ، عموما التصنيف يشتق من أطياف النجوم.

نوع B

في هذا الإطار، ومن أمثلتها: رجل الجبار والسماك الأعزل والنجوم اللامعة في عنقود الثريا النجمي.

وعلى صعيد آخر، النجوم من نوع "B" ساطعة إلى أبعد الحدود وزرقاء اللون وخطوط الهيدروجين فيها معتدلة. ونجوم النوعين "B" و"O" تمتاز بأنها قوية جدا في مختلف خصائصها وأنها تحيى لمدة قصيرة جدا، ولذلك فالنجوم من هذين النوعين لا تكون بعيدة جدا عن مكان ولادتها. وغالبا ما تكون هذه النجوم في تجمعات تعرف بـ«بعناقيد OB» والتي تترافق مع سحب جزيئية عملاقة. ومن أمثلتها «عنقود الجبار OB1» النجمي الذي يغطي جزءا كبيراً نسبياً من إحدى الأذرع الحلزونية لمجرتنا - درب التبانة - ويحتوي على الكثير من نجوم كوكبة الجبار اللامعة. 1 من كل 800 نجم من نجوم النسق الأساسي المجاورة لشمسنا ينتمي إلى نوع "B".

نوع F

ومن أمثلتها: نجم الراقص وسهيل والشعرى الشامية.

ومن جهة أخرى، لونها أبيض وتملك خطوط هيدروجين ضعيفة، 1 من كل 33 نجم من نجوم النسق الأساسي المجاورة لشمسنا ينتمي إلى هذا النوع.

نوع O

من جانب آخر، تـُظهر هذه النجوم خطوط امتصاص قوية جدا. وأحيانا تصدر خطوط هيليوم II (الهيليوم المتأين)، ومن المعادن المتأينة الهامة: خطوط سيليكون IV وأوكسجين III ونيتروجين III وكربون III، وخطوط هيليوم متعادلة، تزداد قوةً من درجة O5 إلى O9. بسبب ضخامة نجوم النوع O الشديدة فنواها تكون شديدة الحرارة تصل أحيانا إلى 500 مليون كلفن. ولهذا فإنها تحرق وقودها من الهيدروجين بسرعة كبيرة، وتترك النسق الأساسي بسرعة خلال تطورها. وتبين الأرصاد الحديثة بواسطة مقراب سبيتزر الفضائي أن عملية تكوّن الكواكب لا تحدث حول النجوم من النوع O بسبب الإشعاعات الكهرومغناطيسية الشديدة التي تطلقها هذه النجوم.

وفي هذا السياق، أمثلة: النجم النطاق في كوكبة الجبار، سهيل هدار (زيتا الكوثل)، الميسان (نجم) في كوكبة الجبار، والمنطقة (دلتا الجبار).

في هذا الإطار، النجوم من نوع نجم-أو ساخنة جدا وذات درجة ضياء عالية وأغلب ما تنتجه هو الأشعة فوق البنفسجية. وهي أندر أنواع النجوم الرئيسية طبقا للنسق الأساسي. فواحد من كل 3,000,000 نجم من نجوم النسق الأساسي (main sequence) ينتمي للنوع الفائق الكتلة "O"<. والنجوم التي تنتمي إلى هذا النوع تكون ذات كتل هائلة (بين 20 إلى 100 كتلة شمسية، وتطلق طاقة بما يعادل مليون ضعف ما تطلقه الشمس. تنتمي أكبر النجوم على الإطلاق إلى النوع O.

تاريخ التصنيف

وفي هذا السياق، ثم لاحظت «أني كانون» لاحقًا أن ترتيب التصنيفات يحتاج إلى تعديل، حيث تأتي النجوم-O البيضاء والزرقاء الشديدة السخونة بعد النجوم الحمراء M وN التي تقل فيها درجة الحرارة. فكان الاقتراح بأن يتم التصنيف على أساس درجة حرارة النجم. وفي سنة 1912 إجري التصنيف على هذا الأساس الجديد الذي يعتمد على درجة حرارة سطح النجم ونتج التصنيف في 7 فئات الذي يستعمل حتى الآن لتصنيف أطياف النجوم.

علاوةً على ذلك، قام «هنري درابر» بتحليل أطياف نجوم كثيرة، وتبعه «إدوارد بيكرينج» عام 1890 وتعاون مع «ويليامينا فليمنج» و«أني كانون» واقترحوا تصنيفا جديدا استعملو فيه الحروف الأبجدية المتتابعة من A إلى Z

• فئة III : نجوم برتقالي وحمراء تبدي أطيافا معقدة (تصنيف M)
• فئة IV : نجوم حمراء تشتد فيها خطوط الكربون (نجوم كربونية)
• ثم أزاد عليهم التصنيفات التالية عام 1878:
• فئة V : خطوط طيف ناصعة (Be وBf وغيرها)

وفي السياق ذاته، فئة II : نجوم صفر، تبدي طخطوطا ضعيفة للهيروجين، وتبدي خطوطا واضحة للمعادن (تصنيف G وK)

علاوةً على ذلك، فئة I : نجوم بيضاء وزرقاء، تبدي خطوط طيف واضحة للهيدروجين (تضنيف A)

في هذا الإطار، طبقا لسلسلة بالمر (وهي تبين انتقالات الإلكترونات التي تصدر خطوط طيف الهيدروجين. ثم استعيض عن ذلك باستمرار البحث العلمي «بتصنيف هارفارد» والتي تقسم الأطياف إلى الأنواع Q - A.

ومن ناحية أخرى، بدأت محاولات تصنيف أطياف النجوم عن طريق توضيح الصلة بين ضياء نجم ودرجة حرارته، وقام بها «أنجلو سكي» الإيطالي في عام 1865، وصنف النجوم في 3 تصنيفات. ثم اقترح «هيرمان فوجل» الألماني عام 1874 نظام يضم نظريات ذلك العهد عن تطور النجوم. وحسن أنجلو سكي تصنيفه في عام 1868 وصنف اطياف النجوم في 4 تصنيفات أساسية، كالآتي:

أنواع النجوم

في هذا الإطار، هناك الكثير من الأنواع وأصناف النجوم. تلك التي تحول الهيدروجين بشكل نشط بواسطة الاندماج النووي إلى الهيليوم في مركزها، تدعى نجوم «النسق الأساسي». النسق الأساسي هو المرحلة الأولى بعد الولادة. نجوم النسق الأساسي لها تركيب كيميائي مشابه لتركيب الشمس. النجم الأعلى كتلة في النسق الأساسي هو الأكبر قطرًا وحرارة (باللون الأزرق). تتراوح أحجام نجوم النسق الأساسي بين نحو 5% من حجم الشمس (التي قطرها 1.5 مليون كيلومتر - على وجه التقريب 109 أرض) (النجوم في أسفل النسق تكون حمراء)، إلى قرابة عشرة أضعاف قطر الشمس (زرقاء). ودرجات حرارة سطحيّة من قرابة 3.000 درجة كلفن (أحمر) إلى نحو 50.000 كلفن (أزرق أو أبيض) (سطح الشمس 5.800 كلفن - أصفر -). في بداية القرن العشرين قسـّم الفلكيون النجوم إلى سبع مجموعات أعطوا الحروف الأبجدية رمزا يتعلّق بدرجة الحرارة السطحيّة.

تصنيف أطياف النجوم

كذلك، الصورة التالية تُبيّن تصنيف أطياف النجوم بألوان قريبة جدا للتي نراها بالعين المجردة. وهي مرتبة حسب حرارة أسطحها وبحسب أحجامها:

مخطط هرتسبرونغ وراسل

• قلب العقرب (نجم)
• مستعر أعظم
• مستعر فائق العظمة
• غليزا 229
• مصادر

تصنيف سكتشي

من جانب آخر، نجوم لونها ما بين برتقالي وأحمر، وهذا النوع هو على وجه التقريب نفس نوع "M" الحديث، ومن النجوم من هذا النوع: قلب العقرب ومنكب الجوزاء.

من جانب آخر، وفي أواخر عام 1890م بدأ تصنيف «هارفارد» يحل محل هذا التصنيف، والذي قام بتصنيف الأنواع الأخرى من النجوم.

ومن جهة أخرى، نجوم بيضاء وزرقاء تملك خطوط هيدروجين واضحة وقوية، وهذا النوع يتضمن نوع "A" الحديث ونوع "F" القديم، ومن النجوم من هذا النوع: النسران الواقع والطائر.

نوع II:

نوع III:

• نوع IV:
• نجوم حمراء كربونية.
• نوع V:
• هي نجوم ذات خطوط ابتعاثية مثل «غاما ذات الكرسي».

نوع I:

في هذا الإطار، نجوم صفراء تملك خطوط هيدروجين بقوة منخفضة، وهذا النوع يتضمن نوعي "G" و"K" الحديثين ونوع "F" القديم، ومن النجوم من هذا النوع: الشمس والسماك الرامح.

إضافةً إلى ذلك، خلال الفترة ما بين عامي 1860 و1870 قام الكاهن «سكتشي» بتمهيد الطريق أمام التصنيف الطيفي النجمي الحديث بإنشائه لتصنيف «سكتشي» وهو تصنيف قديم لأطياف النجوم. وبحلول عام 1866 كان قد أنشأ 3 أنواع لأطياف النجوم، وتابع بعدها حتى أنشأ 5 أنواع رئيسية لأطياف النجوم.

نوع M

• أمثلة: منكب الجوزاء، قلب العقرب (نجوم فائقة العملقة).
• أمثلة: بروكسيما القنطور، نجم برنارد، غليزا 581 (أقزام حمراء).
• انظر كذلك
• مرتبة الإضاءة
• نجم بالغ العملقة
• نجم فائق العملقة
• نجم WR 124
• SDSS J1229+1122 نجم بعيد
• علم الفلك للأشعة السينية
• مجرة راديوية
• نجم نيوتروني
• عملاق أحمر
• قزم أبيض
• نجم ولف-رايت
• تخليق العناصر
• ثقب أسود

ومن ناحية أخرى، من النجوم المجاورة للشمس أكثر الأنواع انتشارا على الإطلاق هو النوع M. فهي تكون نحو 76% من نجوم النسق الأساسي وشمسنا تنتمي إلى هذا النوع. بالرغم من أن أغلب النجوم من نوع M هي أقزام حمراء، إلى أن أغلب النجوم العملاقة والكثير من النجوم الفائقة العملقة مثل منكب الجوزاء وقلب العقرب تنتمي إليه. يُظهر طيف نجوم النوع M خطوطًا لجميع المعادن لكن خطوط الهيدروجين لا توجد فيه عادة. يُمكن أن يكون أكسيد التيتانيوم قويًا في طيف هذا النوع، وعادة يكون قويًا في درجة M5 من الطيف.

نوع K

أمثلة: رجل القنطور ب، إبسلون النهر، السماك الرامح، الدبران.

وعلى صعيد آخر، النجوم من نوع K برتقالية اللون حيث أنها أبرد من شمسنا. بعض نجوم النوع K هي عمالقة أو نجوم فائقة العملقة مثل السماك الرامح، وأيضًا بعضها أقزام برتقالية مثل رجل القنطور ب. ونجوم النوع K تملك خطوط هيدروجين ضعيفة للغاية، وأكثر المعادن تواجداً فيها هي المنغنيز والحديد والسيليكون. 1 من كل 8 من نجوم النسق الأساسي المجاورة للشمس تنتمي إلى النوع K. وهناك اعتقاد بأن نجوم النوع K تملك احتمالية كبيرة جدا بوجود حياة حولها.

نوع G

من جانب آخر، وتحتوي أطياف التصنيف G كذلك خطوطا لمعادن متأينة ومعادن متعادلة، كما نجد في الطيف G خطوطا لجزيئات مركبات الكربون والهيدروجين CH.

وعلى صعيد آخر، غالبا ما يتراوح نوع طيف النجوم الفائقة العملقة والنجوم المفرطة العملقة بين التصنيف نجم-O أو B (أزرق) وK أو M (أحمر). بينما لا تبقى تلك العمالقة طويلا في التصنيف G لمدة طويلة حيث أنها لا تكون مستقرة بسبب كتلتها العظيمة، وتفارق هذا التصنيف خلال تطورها لتصبح نجومًا فائقة العملقة حمراء.

إضافةً إلى ذلك، تنتمي شمسنا إلى هذا النوع، حيث 1 من كل 13 نجم من نجوم النسق الأساسي طبقا مخطط هرتسبرونغ-راسل التي تنتمي الشمس لها، ينتمي فئة الطيف G. أكثر خطوط الطيف الملحوظة هما خطي "H" و"K" للكالسيومII في فئة الطيف G2. ويحوي طيف تلك النجوم خطوط هيدروجين ولكنها أضعف مما تحويه النجوم من نوع F.

أمثلة: الشمس، رجل القنطور أ، العيوق، تاو قيطس.

نوع A

كذلك، أغلب النجوم من النوع "A" تُرى بالعين المجردة ولونها بين الأبيض والأبيض المزرق، ولديها خطوط هيدروجين قوية وأقواها في نوع "A0"، 1 من كل 160 نجم من نجوم النسق الأساسي المجاورة لشمسنا ينتمي إلى هذا النوع.

من جهة ثانية، ومن أمثلتها: النسر الواقع والشعرى اليمانية وذنب الدجاجة والنسر الطائر.

مبدأ تصنيف الطيف

وعلى صعيد آخر، في نظام تصنيف إم-كي (اختصارا لاسمي العالمين اللذان اقترحاه وهما وليام مورجان و«فيليب كينان») تقارن الأطياف الضوئية للنجوم بأطياف «نجوم عيارية». كما تستعمل أجهزة «عيارية» للقياس بحيث تتوافق ظروف القياس ويتم بذلك التأكد من تغيرات قد تكون موجودة بين طيف نجم نريد تحليل ضوئه وأطياف النجوم العيارية. ونظرا للتقدم الحادث في تطوير الأجهزة الفلكية فقد تطور كذلك تصنيف إم-كي MK-System وتحسن تباينه (القدرة على فصل خطوط الطيف بوضوح). كما زاد عدد النجوم العيارية، واستغنى العلماء عن بعض أطياف النجوم العيارية التي لم تكن واضحة تماما في نظام التصنيف. وينحصر نطاق طول الموجة للأطياف في نظام تصنيف إم-كي بين 39.

تحليل الطيف

وفي هذا الصدد، طيف النجم يحمل بصمة النجم، ومن خلال دراسة طيف النجم يتم معرفة درجة حرارة النجم وتركيب غلافه الجوي وضيائه والكثير من صفات النجم الأخرى. ويُفيد كذلك في تحديد بُعد النجوم فبعد تحديد ضيائها تتم مقارنته بلمعانها ومعرفة بعدها بالتالي.

من جهة ثانية، سبب اختلاف ألوان النجوم يعود لاختلاف درجة حرارة النجوم، فالنجوم الزرقاء تعتبر أكثر النجوم حرارة وأقلها عمراً، ومع استمرار النجم في التوهج يستهلك النجم طاقته من الهيدروجين والهيليوم ويبدأ بإنتاج العناصر الأثقل بسبب عملية الاندماج النووي في قلب النجم، ومع انخفاض الهيدروجين مع تقدم عمر النجم تقل تفاعلات الاندماج النووي فتنخفض درجة حرارة النجم ويتغير لونه نحو الأصفر ثم الأحمر. الأطياف الضوئية الأقرب للبنفسجي مثل الأزرق تكون أعلى طاقة من تلك الأقرب للأحمر، ولذلك تطلق النجوم الفتية والتي تكون درجة حرارتها عالية الطيف الأزرق بنسبة أعلى من باقي الأطياف الضوئية فتظهر هذه النجوم باللون الأزرق، وكذلك للنجوم الصفراء الأقل حرارة حيث يكون الطيف الأصفر هو الأعلى بين باقي الأطياف في مجموع طيف النجم.

ومن ناحية أخرى، الطيف الضوئي الواصل من النجوم لا يكون فقط بلون واحد، بل يطلق النجم الضوء بكل أطيافه لكن تكون نسبة لون معين أكثر من باقي الألوان. أغلب النجوم بيضاء والسبب هو إطلاقها لجميع أطياف الضوء بكميات متقاربة فتظهر هذه النجوم باللون الأبيض وهو اللون الناتج عن مزج جميع ألوان الطيف الضوئي. أما النجوم الصفراء فتطلق كميات أكبر من الطيف الأحمر مقارنة مع باقي الأطياف الضوئية فتظهر بالأصفر.