Language
Country/Area
No result found
ل تعلم كيف يكشف سطوع سطح النجوم والمجرات أسرارها
في الكون، النجوم والمجرات هي بمثابة الأضواء التي تنير السماء ليلاً. إن سطوعها ليس مجرد الضوء الذي تراه العيون، بل هو أيضًا المفتاح لكشف الأسرار وراء هذه الأجرام السماوية. ومن بينها، يعد سطوع السطح (SB) كمية فيزيائية فلكية مهمة تساعد علماء الفلك على تحديد وفهم طبيعة هذه الأجسام الضخمة.
معنى سطوع السطح
يقيس سطوع السطح سطوع أو كثافة تدفق الطاقة لكل وحدة مساحة من الجسم السماوي. بالنسبة للأجرام السماوية ذات المساحة الممتدة، مثل المجرات والسدم، يوفر SB طريقة لمقارنة سطوع الأجرام السماوية المختلفة بشكل مباشر. يعتمد سطوع سطح النجم على لمعان سطحه، وهو السطوع المنبعث لكل وحدة مساحة. وهذا يجعل مراقبة الأشياء في الأطوال الموجية المرئية والأشعة تحت الحمراء أكثر كفاءة، حيث يتم قياس سطوع السطح غالبًا بمستويات السطوع لكل ثانية قوسية مربعة.
قياس سطوع سطح الأجرام السماوية يسمى قياس الضوء السطحي، وهي تقنية تعادل قياس الضوء في علم الفلك.
العلاقة بين السطوع والرؤية
يشير إجمالي سطوع الجسم السماوي إلى سطوع جسم ممتد مثل سديم أو مجموعة نجمية أو مجرة أو مذنب. يمكن الحصول على السطوع الكلي لجسم ما عن طريق إضافة السطوع على كامل مساحته، أو عن طريق قياسه باستخدام مقياس الضوء من خلال فتحات ذات أقطار مختلفة. عند إجراء هذه القياسات، من الضروري إزالة الضوء الخلفي من النتائج للحصول على بيانات أكثر دقة.
على سبيل المثال، إذا تم الإبلاغ عن قدر مجرة ما على أنه 12.5، فهذا يعني أن كمية الضوء التي نتلقاها من هذه المجرة تعادل كمية الضوء التي يتلقاها نجم قدره 12.5.
بالنسبة للأجرام السماوية الصغيرة مثل النجوم، يُظهِر هذا ظاهرة مثيرة للاهتمام: غالبًا ما تُرصد النجوم كمصدر نقطي. وبمجرد زيادة الحجم، وخاصة بالنسبة للهياكل الممتدة مثل المجرات، ستتأثر رؤيتها بالضوء الخلفي للسماء. . لذا هناك حاجة إلى تحليل أكثر تفصيلا لفهم الملاحظات.
حساب سطوع السطح
عادةً ما يتم التعبير عن حسابات سطوع السطح بمقدار لكل ثانية قوسية مربعة. نظرًا لأن المقدار يتم التعبير عنه في شكل لوغاريتمي، فلا يمكن إجراء حساب سطوع السطح عن طريق القسمة البسيطة. بالنسبة لمصدر بقيمة إجمالية قدرها م ويمتد إلى ثانية قوسية مربعة، يمكن التعبير عن صيغة حساب سطوع السطح S على النحو التالي:
س = م + 2.5 × لوغاريتم 10(أ)
يظهر هذا أن سطوع السطح يظل ثابتًا مع زيادة المسافة. بعبارة أخرى، بالنسبة لجسم قريب ينبعث منه كمية ثابتة من الضوء، فإن تدفقه الإشعاعي يتناقص وفقًا لقانون التربيع العكسي مع زيادة المسافة، بينما تقل مساحته المرئية أيضًا بشكل متناسب، مما يتسبب في بقاء سطوع سطحه ثابتًا.
العلاقات بين الوحدات المادية
في الوحدات الضوئية، من المهم ربط سطوع السطح بالوحدات الفيزيائية. على سبيل المثال، يمكن ربط سطوع السطح بوحدات المقدار بوحداته الفيزيائية مثل سطوع الشمس لكل فرسخ فلكي مربع. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن التعبير عنها أيضًا بوحدة الشمعة لكل متر مربع، ولهذا التحويل أهمية كبيرة بالنسبة للبحوث الفلكية.
تحليل الحالة
ولوضع هذا في سياقه، فإن السماء المظلمة تمامًا لها سطوع سطحي يبلغ حوالي 2 × 10−4 cd m−2 أو 21.8 mag arcsec−2. وبالمقارنة، فإن المنطقة المركزية لسحابة الجبار لديها سطوع سطحي أقصى يبلغ 17 ماج/ثانية قوسية مربعة، في حين أن الهالة الزرقاء الخارجية لديها سطوع سطحي أقصى يبلغ 21.3 ماج/ثانية قوسية مربعة. لا تكشف هذه البيانات عن خصائص الأجرام السماوية المختلفة فحسب، بل تساعدنا أيضًا على فهم عملية تشكل المجرات وتطورها.
