إذا كنت تعتقد أنك لا تستطيع قياس نصف قطر النجم بشكل مباشر ، فكر مرة أخرى ، لأن تلسكوب هابل قد جعل العديد من الأشياء ممكنة لم تكن من قبل ، حتى هذا. ومع ذلك ، فإن حيود الضوء هو عامل مقيد ، لذا فإن هذه الطريقة تعمل بشكل جيد فقط مع النجوم الكبيرة.
هناك طريقة أخرى يستخدمها علماء الفيزياء الفلكية لتحديد حجم النجم وهي قياس المدة التي يستغرقها الاختفاء خلف عقبة ، مثل القمر. الحجم الزاوي للنجمθحاصل ضرب السرعة الزاوية لجسم مظلل (الخامس) ، وهو معروف ، والوقت الذي يستغرقه النجم في الاختفاء (∆ر):
\ theta = v \ times \ Delta t
حقيقة أن تلسكوب هابل يدور خارج الغلاف الجوي المشتت للضوء يجعله قادرًا عالية الدقة ، لذا فإن طرق قياس نصف القطر النجمي أكثر جدوى مما كانت عليه من قبل يكون. ومع ذلك ، فإن الطريقة المفضلة لقياس نصف القطر النجمي هي حسابها من اللمعان ودرجة الحرارة باستخدام قانون ستيفان بولتزمان.
العلاقة بين نصف القطر واللمعان ودرجة الحرارة
بالنسبة لمعظم الأغراض ، يمكن اعتبار النجم جسمًا أسود ومقدار القوةصيشع من أي جسم أسود يرتبط بدرجة حرارتهتيومساحة السطحأبموجب قانون Stefan-Boltzmann ، الذي ينص على ما يلي:
\ frac {P} {A} = \ sigma T ^ 4
أينσهو ثابت ستيفان بولتزمان.
بالنظر إلى أن النجم عبارة عن كرة مساحتها 4 درجاتر2، أينرهو نصف القطر ، وذاكصيعادل سطوع النجمإل، وهي قابلة للقياس ، يمكن إعادة ترتيب هذه المعادلة للتعبير عنهاإلمن ناحيةروتي:
L = 4πR ^ 2σT ^ 4
يختلف اللمعان باختلاف مربع نصف قطر النجم والقوة الرابعة من درجة حرارته.
قياس درجة الحرارة واللمعان
يكتسب علماء الفيزياء الفلكية معلومات عن النجوم أولاً وقبل كل شيء من خلال النظر إليها من خلال التلسكوبات وفحص أطيافها. لون الضوء الذي يضيء به النجم هو مؤشر على ذلكدرجة الحرارة. النجوم الزرقاء هي الأكثر سخونة بينما البرتقالية والحمراء هي الأروع.
تُصنف النجوم إلى سبعة أنواع رئيسية ، مُعرَّفة بالأحرف O و B و A و F و G و K و M ، وهي مُصنَّفة على مخطط Hertzsprung-Russell ، والذي يشبه إلى حد ما آلة حاسبة لدرجة حرارة النجوم ، يقارن درجة حرارة السطح مع لمعان.
لهذه الجزئيه،لمعانيمكن اشتقاقها من الحجم المطلق للنجم ، وهو مقياس لسطوعه ، مصححًا للمسافة. يتم تعريفه على أنه مدى سطوع النجم إذا كان على بعد 10 فرسخ فلكي. من خلال هذا التعريف ، تكون الشمس أغمق قليلاً من الشعرى اليمانية ، على الرغم من أن حجمها الواضح أكبر بكثير من ذلك بكثير.
لتحديد الحجم المطلق للنجم ، يتعين على علماء الفيزياء الفلكية معرفة بعده ، والتي يحددونها من خلال مجموعة متنوعة من الطرق ، بما في ذلك اختلاف المنظر والمقارنة مع النجوم المتغيرة.
قانون ستيفان بولتزمان باعتباره آلة حاسبة لحجم النجوم
بدلاً من حساب نصف القطر النجمي بوحدات مطلقة ، وهو أمر غير ذي معنى ، يحسبه العلماء عادةً ككسور أو مضاعفات نصف قطر الشمس. للقيام بذلك ، أعد ترتيب معادلة Stefan-Boltzmann للتعبير عن نصف القطر من حيث اللمعان ودرجة الحرارة:
R = \ frac {k \ sqrt {L}} {T ^ 2} \\ \ text {Where} \؛ k = \ frac {1} {2 \ sqrt {πσ}}
إذا قمت بتكوين نسبة من نصف قطر النجم إلى تلك الخاصة بالشمس (ر / رس) ، يختفي ثابت التناسب وتحصل على:
\ frac {R} {R_s} = \ frac {T_s ^ 2 \ sqrt {(L / L_s)}} {T ^ 2}
كمثال على كيفية استخدامك لهذه العلاقة لحساب حجم النجم ، ضع في اعتبارك أنها الأكثر ضخامة النجوم المتسلسلة الرئيسية هي مليون مرة أكثر إشراقًا من الشمس ولها درجة حرارة سطح حوالي 40.000 ك. بالتعويض عن هذه الأرقام ، تجد أن نصف قطر هذه النجوم يبلغ حوالي 20 ضعف قطر الشمس.
