استخراج اطلاعات از ستاره

[پیام بهرام پور]

سلام به همه ی دوستان
بنده در این تاپیک قصد دارم با کمک شما تمام اطلاعاتی را که می توان از نور ستاره استخراج کرد را یکجا کنار هم جمع کنم.

[پیام بهرام پور]

سلام به همه ی دوستان
بنده در این تاپیک قصد دارم با کمک شما تمام اطلاعاتی را که می توان از نور ستاره استخراج کرد را یکجا کنار هم جمع کنم.

اسلوب کلی محاسبه ی برخی از اطلاعات مهم یک ستاره را در نمودار های زیر می توانید ببیند:
(نمودارها از کتاب الفبای المپیاد نجوم و اخترفیزیک برداشته شده)

[169]

ممنون پیام
یه چیزه خیلی جزئی توی مقاله ای که X-BLACKHOLE از ویکی پدیا ترجمه کرد اشاره ای شده بود ولی اگه می خوای شروع کنی کامل توضیح بده چون این تاپیک یه تاپیک کاربردیه و اگه مطالب بیشتر جامع باشه سوالهای که ایجاد میشه بیشتر برطرف میشه!! از تاپیک هایی که همه ی آماتور ها باید یاد بگیرند و ازش استفاده کننده! منم اگه جایی کمک بود هستم!

[پیام بهرام پور]

ممنون پیام
یه چیزه خیلی جزئی توی مقاله ای که x-blackhole از ویکی پدیا ترجمه کرد اشاره ای شده بود ولی اگه می خوای شروع کنی کامل توضیح بده چون این تاپیک یه تاپیک کاربردیه و اگه مطالب بیشتر جامع باشه سوالهای که ایجاد میشه بیشتر برطرف میشه!! از تاپیک هایی که همه ی آماتور ها باید یاد بگیرند و ازش استفاده کننده! منم اگه جایی کمک بود هستم!

چشم حتماً دوست خوبم!
فقط تاجایی که از حوصله ی جمع خارج نشود ادامه خواهیم داد

[Sunrise]

بنده در این تاپیک قصد دارم با کمک شما تمام اطلاعاتی را که می توان از نور ستاره استخراج کرد را یکجا کنار هم جمع کنم.

با این که نسبت به ماهیت نور مردد شده ام، ولی از اونجایی که سابقا مطمئن بودم و شک لاحق یقین سابق رو مخدوش نمیکنه، من یقین سابق رو ( خاصیت موجی نور ) استصحاب میکنم و به عنوان مقدمه میگم که:

کلا از بررسی امواج گسیل شده توسط اجرام فضایی میشه اطلاعات زیادی به دست آورد، و این بستگی به طول موجی داره که مورد نظر ماست!
اینجا با توجه به پست اول، صحبت بر سر حوزه نور مرئی است...

با توجه به دیاگرام های خوبی که آقای بهرام پور گذاشتن، من اشاره مختصری به اصول اولیه طیف سنجی نور مرئی میکنم:

اول اینکه برای نور، خاصیتی موجی فرض میکنیم!

دوم اینکه تفاوت نورهای مختلف رو معلول تفاوت طول موج های اونها میدونیم.

سوم اینکه ثابت شده امواج دریافتی از هر عنصر همیشه از یک الگوی ثابت پیروی میکنن!
یعنی طیفی که از گسیل امواج توسط یک عنصر بدست میاریم، مثل اثر انگشت، اختصاص به اون عنصر داره!

بنابراین وقتی طیف یه جسم که از ترکیب عناصر مختلف به وجود اومده رو بررسی میکنیم، به یه مجموعه طیفی میرسیم که باید تحلیل بشن!

اما چند نوع طیف وجود داره، که طیف نور ستارگان از نوع طیف جذبی هستش...

(در بحث اثر دوپلر هم به این نکته اشاره شد که امواج دریافتی از یه منبع نور میتونن به کشف شیمی و محاسبه فاصله اون منبع نور کمک کنن)

[آسمون]

با تشکر از آقای بهرام پور
می تونم خواهش کنم در مورد رابطه درخشندگی کمی توضیح بدید.
ممنون

[na3r]

فکر می کنم لازم باشه که همینجا یه گریز به نمودار HR بزنیم..

پنجشنبه یکم فروردین 1387 ( 23:42 )

نمودار هرتسپرونگ - راسل

برای هر ستاره دو پارامتر مشاهده پذیر داریم:

1) دمای سطحی 2) درخشندگی

هر دوی اینها می توانند به جرم، شعاع وچندین ویژگی دیگر ستاره بستگی داشته باشند .در نتیجه به نظر نمی رسد در حالت کلی بتوان رابطه ای ساده بین درخشندگی ودمای سطحی یک ستاره پیدا کرد .امّا با کمال شگفتی چنین رابطه ای وجود دارد ! برای دستیابی به چنین رابطه ای با روش منطقی ، لازم است که مکان هر ستاره را در نمودار درخشندگی برحسب دمای سطحی مشخص کنیم . چنین نموداری ، موسوم به "نمودار هرتسپرونگ- راسل" حقیقت جالب توجهی را نشان می دهد .

نمودار HR شاه کلید مبحث تحول ستاره ها می باشد.

( رنگ ستاره با دمایش رابطه دارد .محور افقی بالا ،دما ومحور افقی پائین ، رنگ را مشخص می کند.)

در ابتدا انتظار داریم که ستاره هادرهمه جای نمودار پراکنده شده باشند . به بیان دیگر بایدبتوانیم ستاره ها را با هر دما ودرخشندگی در این نمودار ببینیم. اما شکل رو به رو نشان میدهد که بیشتر ستاره ها بر روی نواری قطری قرار می گیرند که از سمت چپ بالا به طرف سمت چپ پائین کشیده شده است . به این نوار قطری "رشته اصلی می گویند. به این ترتیب ، درخشندگی ودمای ستاره های رشته اصلی به نحو کاملا ً مشخصی با یکدیگر ارتباط دارند. البته ستاره های رشته اصلی خیلی بیشتر از آن چیزی است که در این نمودار نشان داده شده است .امّا چرا بیشتر ستاره ها در کنار یکدیگر روی رشته اصلی قرار دارند؟ پاسخ این است که یک ستاره متوسط ، بیشتر عمرش را در رشته اصلی سپری می کند .بنابر این وقتی تعداد زیادی از ستاره ها را در نظر می گیریم ، شانس اینکه ستاره های در نظر گرفته شده در روی رشته اصلی باشند ، افزایش می یابد . در نتیجه ، نخستین چیزی که باید درباره یک ستاره بفهمیم این است که چه عاملی (یا عواملی) ستاره را برای میلیارها سال روی رشته اصلی نگاه می دارد . مثلاً خورشید در هر ثانیه حدود 1033× 4 انرژی گسيل می کند. به بیان دیگر، هرمترمربع از سطح خورشید با توان 63000000 وات ، تابش گسیل می کند .منبع این انرژی چیست؟

این موضوع تا ابتدای قرن 20 یک راز بود .برای اختر شناسان درک این حقیقت که منابع متداول انرژی نمی توانند چنین مقدار عظیم انرژی را تولید کنند ، بسیار ساده بود .به عنوان مثال ، اگر خورشید از بهترین نوع زغال سنگ ساخته شده بود - وبا فرض اینکه اکسیژن هم وجود می داشت !- انرژی ناشی از سوختن خورشید فقط برای 1500 سال دوام می آورد . این مثال بخوبی نشان میدهد که سوختهای شیمیایی رایج اصلاً مناسب نیستند .با واقع بینی بیشتر شاید بتوان امکان تبدیل انرژی گرانشی به گرما را به عنوان منبع انرژی خورشید تصورکرد.

اگر خورشید تحت تأثیر نیروی وزنش منقبض شود ، مواد داخل خورشید به فشار ودمای بالایی می رسند به طوری که امکان تولید گرما وجود خواهد داشت .اگر خورشید از کره ای بسیار بزرگ به کره ای با اندازه فعلی تبدیل شود ، انرژی ناشی از انقباض فقط برای 20 میلیون سال کافی خواهد بود . ممکن است چنین زمانی در مقایسه با استانداردهای زمینی بسیار طولانی باشد ، ولی در مقیاس نجومی ، زمان بسیار کوتاهی است .زمین شناسان به شواهدی دست یافته اند مبنی بر اینکه پوسته زمین برای مدت بسیار طولانی تری در معرض تابش خورشید بوده است .

دلیل اینکه خورشید – وبقیه ستاره ها- برای مدتهای چنین طولانی می درخشند این است که آنها از یکی از مهمترین منابع انرژِی ،یعنی انرژی هسته ای ، استفاده می کنند. در فرایندها هسته ای جرم مستقیماً به انرژی تبدیل می شود وچنین فرایندی تقریباً یک میلیون بار کاراکتر از بهترین سوخت شیمیایی است . این همان راز قدرت ستاره ای است که به چرخه زندگی نسبتاً پیچیده ستاره ها می انجامد. برای درک این موضوع ، بهتر است تحول ستاره هارا از تولد تا مرگ دنبال کنیم.

مشاهدات ومدل سازی های نظری نشان می دهندکه هر چه ستاره ای پر جرم تر باشد ، سریع تر مسیر تحولی اش را طی می کند. به بیان دیگر ستاره های پر جرم تر عمر کوتاه تری دارند.

می دانیم که فضای بین ستاره ای خالی نیست و به آن محیط بین ستاره ای نیز گفته می شود. چگالی هوا در روی زمین 10 19 kg/cm3 اما چگالی محیط میان ستاره ای 10- 10 5 kg/cm3 می باشد. بر خلاف تصور فضای بین ستاره ها خالی نیست. در این فضا مولکولها ، اتمهاو حتی یونهای مختلف حضور دارند . چگالی محیط میان ستاره ای در حدود 10-10 5 بر سانتی متر مکعب است. و چگالی هوا در حدود 10 19 بر سانتی متر مکعب است. بدین ترتیب دیده می شود که محیط میان ستاره ای در مقایسه با هوا چگالی بسیار کمی دارد. یعنی تقریباً می توانیم آن را در مقیاس زمینی برابر با خلأ بگیریم . اما همین محیط میان ستاره ای به دلیل ابعاد بزرگی که دارد. (گاهی چند صد سال نوری ) می توانیم جرم عظیمی در خود جای دهد. به همین دلیل شناخت خصوصیات و ویژگیهای محیط های میان ستاره ای از اهمیت زیاد برخوردار است. به ویژه آنکه ستاره ها در چنین محیط هايی شکل می گیرند . به بیان دیگر مراحل تحول ستاره پیش از آنکه به رشته اصلی برسد در محیطهای میان ستاره ای خواهد بود.

لحظه ای که فرایند گداخت هسته ای در قسمت مرکزی آن آغاز می شودستاره متولد مي شود وپس از آن ستاره کم کم پف می کند و رنگ آن عملاً به سرخی می زند و به آن غول سرخ می گویند.

عناصر سنگینتردر مقایسه با هليم خیلی سریع تر در فرایند شیمیایی شرکت می کنند. در جو غولهای سرخ می توانیم مولکولها را مشاهده کنیم.

ابر غول: دارای حجم بسیار زیادی هستند.

فرا غول: ابعادی در حد منظومه شمسی دارند مانند اتا گشتی

آنچه که تعیین کننده نوع غولها می باشد ، جرم ستاره است. در واقع مسیر تحولی و مراحل پایانی ستاره را جرم ستاره مشخص می کند.

ستاره های با جرم متوسط مانند خورشید وقتی به غولهای سرخ تبدیل می شوند پس از گذشت زمانی ابعاد بزرگ تری به دست می آورند و تبدیل به سحابی سیاره نما می شود.

سحابی های سیاره نما کروی ، دو قطبي ، پروانه اي و نامنظم هستند.

ادامه زندگي يك ستاره در بخش زندگي يك ستاره كاملا توضيح داده شده است

ضميمه:

سايت هاي ديگر در اين زمينه نوشتند...
------------------------------------------
منبع - na3r.ir
از گالیله تا هاوکینگ
------------------------------------------

[پیام بهرام پور]

با تشکر از آقای بهرام پور
می تونم خواهش کنم در مورد رابطه درخشندگی کمی توضیح بدید.
ممنون

ابتدا با برخی از تعاریف مربوط به نور و انرژی ستارگان آشنا مي‌شویم و سپس رابطه‌ي آنها را با یکدیگر بیان مي‌کنیم.

شار تابشی
«شار تابشي» به میزان انرژی خارج شده از واحد سطح يك ستاره در واحد زمان گفته مي‌شود که آن را با F نشان مي‌دهند.

درخشندگی
میزان كلّ انرژی خارج شده از ستاره در واحد زمان را «درخشندگي» يا تابندگي مي‌گويند و آن را با L نشان مي‌دهند.

روشنایی
«روشنايي» در واقع میزان انرژی رسیده از یک منبع نوری به سطح معين در واحد زمان است و آن را با b نشان مي‌دهند.

[پیام بهرام پور]

یک بار عرض کردم که:
اسلوب کلی محاسبه ی برخی از اطلاعات مهم یک ستاره را در نمودار های زیر می توانید ببیند:
(نمودار از کتاب الفبای المپیاد نجوم و اخترفیزیک برداشته شده)
[CENTER]


در ابتدا روش محاسبه ی فاصله را بیان می کنیم:
برای این که فاصله‌ي ستارگان را از خود تعیین کنیم راه‌های مختلفی وجود دارد اما معروف‌ترين و رايج‌ترين روش‌های محاسبه‌ي فاصله به كمك اختلاف منظر ايجاد شده به دليل حركت زمين به دور خورشید است.

جابه‌جايي جسم بر اثر تغییر جای ناظر، در پس زمینه را «اختلاف منظر» مي‌نامیم، نمونه‌ي بارز آن، این است که دست خود را در امتداد بازوي كشيده و یک انگشت را باز کنیم و با یک چشم جای آن را نسبت به پس زمینه بسنجیم سپس با چشم دیگر این کار را تكرار كنيم، مي‌بینیم که دست ما نسبت به پس زمینه تغيير مي‌کند. در فواصل نجومي ‌اختلاف منظر بین دو چشم بسیار کم است و ما از قطر مدار زمین استفاده مي‌کنیم؛ به این صورت که اول بهار و پاییز (به‌طور كلي زمانی که فاصله‌ي بین دو نقطه از مدار بيشترین مقدار باشد.) از جسم عکس مي‌گیریم، این میزان را حساب مي‌کنیم.
با چند محاسبه ی ساده (که از حوصله ی این بحث خارج است) در می یابیم که رابطه ی بین اختلاف منظر و فاصله اینگونه است
d=1/θ
که تتا در آن اختلاف منظر بر حسب ثانیه قوسی و d فاصله بر حسب پارسک است. (پارسک معادل 3.26 سال نوری است)

[پیام بهرام پور]

با نگاهی کلی به نمودار خواهیم دید که حال نوبت به روشنایی رسیده است:
یک بار گفتیم که روشنایی یعنی:

میزان انرژی رسیده از یک منبع نوری به سطح معين در واحد زمان است و آن را با b نشان مي‌دهند.
روشنایی یک ستاره عددی است که واحد ان وات (j/s=w) بر روی متر مربع است.
برای مثال ستاره ی خورشید با روشنایی تقریبی 1370 وات بر متر مربع به روشنی در آسمان می درخشد (یعنی، بر هر متر مربع از سطح زمین حدود 1370 ژول انرژی در هر ثانیه به صورت عمودی می تابد)

اما موضوع مهم این است که روشنایی چگونه قابل مشاهده است؟

شار دریافتی از ستاره (b) با درخشندگی (L) نسبت مستقیم و با فاصله‌ي (d) نسبت عکس مجذوری دارد؛ به‌طوری که

b=L/(4πd^2 )=(4πr^2 σT^4)/(4πd^2 )=(r^2 σT^4)/d^2

که در آن d فاصله‌ي چشم تا منبع نور (ستاره) است، در واقع روشنایی همان شار انرژی روی جسمي دیگر است که در فاصله‌ي d قرار گرفته است كه اين رابطه نه تنها براي ستارگان بلكه براي هر جسم منير نيز صادق است.