كيف استطاع العلماء معرفة مكونات النجوم! للإجابة على هذا السؤال لابد لنا من وقفة مع تاريخ الطيف الذري.

ما هو الطيف الذري؟

الطيف الذري هو عبارة عن إشعاعات موجات كهرومغناطيسية تصدر عن ذرات العناصر سواء كان مرئي او غير مرئي

ولأن العين المجردة لا تستطيع تمييز بعض الألوان بدقة في بعض الأحيان لذا يستخدم جهاز خاص يسمى المطياف والذي يتألف من منشور يعمل على كسر الضوء المار خلاله بدرجات مختلفة بحيث تتباعد هذه الألوان عن بعضها فتكون أكثر وضوحا, وهنا صورة توضيحية للجهاز:

ومن العلماء الذين نجحوا في تفسير الطيف الذري وخاصة طيف “ذرة الهيدروجين ” العالم نيلز بور عام 1913 ,واستحق عليه جائزة عام 1922.

ولتصور فكرة الطيف الذري لابد من معرفة أن الالكترونات في حالة الذرة المستقرة تكون في مستوى الطاقة المناسب لها,

وعند إثارة الذرة بأي طريقة كالتسخين مثلا يقفز الالكترون من مستواه الى مستويات اعلى في الطاقة ولكن هذا الوضع ما يلبث أن ينتهي في ثواني معدودة لكي تعود الذرة لحالة استقرارها وتتخلص من فائض الطاقة بصورة اشعاع منتجة طيفا خطيا مميزا.

*نلاحظ هنا ذكرت كلمة طيفا خطيا للدلالة على ان الطيف الذري له أنواع, فما هي أنواع الطيف الذري؟

أنواع الطيف الذري

طيف الانبعاث:

هو الطيف الناتج عن الاجسام الصلبة المتوهجة كقطعة فحم او حديد ساخن, او الغازات والابخرة الملتهبة وله نوعين ( طيف مستمر_طيف خطي).

طيف الامتصاص:

وهو طيف مستمر ينشاء عند اعتراض بخار أو غاز لضوء أبيض مثل خطوط فرنهوفر لطيف الشمس.

*الطيف المستمر/ طيف ناتج عن الاجسام الصلبة المتوهجة لدرجة البياض وتظهر الوان الطيف السبعة بشكل متصل, دون أي فاصل بينهما.

*الطيف الخطي/ هو الطيف الناتج عن الغازات والابخرة الملتهبة و يشمل على بعض الاطوال الموجية ويفصل بينهما سواد.

*يلاحظ ان لكل عنصر له طيف انبعاث خاص به وتعتبر من صفاته, وكانها بصمة الاصبع التي لاتتشابه, فمثلا الهيدروجين يمتلك أبسط أنواع الاطياف (الأحمر, الأخضر, الأزرق, البنفسجي)

والنيون (الأزرق, الأصفر, الأخضر, البرتقالي , والاحمر) وهكذا لبقية العناصر.(انظر الشكل التوضيحي ):

واستخدم علماء الفيزياء التحليل الطيفي كطريقة لدراسة بنية الذرات والجزيئات واكتشاف تركيبة المواد ذات البنية الكيميائية المجهولة ,وهناك التحليل الطيفي الفلكي حيث ساعد في التعرف على الانبعاثات الطيفية للكواكب والمجرات البعيدة، واكتشاف المزيد عن هذا الكون الواسع.

وحقيقة تاريخ التحليل الطيفي بداء بمراحل عديدة بعام 1814م، ابتكر اختصاصي البصريات جوزيف فون فراونهوفر منظار التحليل الطيفي لدراسة الشمس والقمر والنجوم, مع ذلك، فإن أول من أسّس علم التحليل الطيفي الحديث هما الكيميائيان روبرت كيرشوف وروبرت بنزن واللذان وضعا بصمة العناصر.

ولمعرفة مكونات النجوم, ودرجة حرارتها , وكثافة النجم لابد من الربط بين مفهوم طيف الامتصاص لان النجوم نستقبل منها هذا النوع من الاطياف , وكذلك معرفة ماهية بصمة العنصر .

والخلاصة: باستخدام جهاز المطياف التحليلي توصلنا لمعرفة تركيب النجوم , فهي تتكون من عناصر مختلفة أهمها الهيدروجين المتأين بنسبة 70% والهيليوم المتأين بنسبة 28% وخليط من الغازات الأخرى بنسبة 2%.

ومن العجيب بالرغم التركيب الواحد الا ان النجوم تمتلك الوان مختلفة ويرجع السبب لاختلاف درجة حرارتها فمثلا:

النجم الأزرق تصل حرارته الى 25000 كالفن,والأبيض 10000 كالفن,الأصفر 6000 كالفن, البرتقالي 4000 كافن وأخيرا الاحمر 3000 كالفن.