ضوء النجوم

ضوء النجوم هو الضوء المنبعث من النجوم . ^{[ 1 ]} ويشير عادةً إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي المرئي من النجوم الأخرى غير الشمس ، والذي يمكن رصده من الأرض ليلاً ، على الرغم من أن جزءًا من ضوء النجوم يمكن رصده من الأرض خلال النهار .

يُستخدم مصطلح ضوء الشمس لوصف ضوء النجوم المنبعث من الشمس والذي يُرصد خلال النهار. أما خلال الليل، فيصف مصطلح البياض انعكاسات ضوء الشمس من أجرام أخرى في النظام الشمسي ، بما في ذلك ضوء القمر ، وضوء الكواكب ، وضوء البروج .

يُعدّ رصد وقياس ضوء النجوم عبر التلسكوبات أساسًا للعديد من فروع علم الفلك ، ^{[ 2 ]} بما في ذلك القياس الضوئي والتحليل الطيفي النجمي . ^{[ 3 ]} لم يكن لدى هيبارخوس تلسكوب أو أي أداة قادرة على قياس السطوع الظاهري بدقة، لذا اعتمد على التقديرات البصرية. صنّف النجوم إلى ست فئات سطوع، أطلق عليها اسم القدر الظاهري. ^{[ 4 ]} أشار إلى ألمع النجوم في فهرسه باسم نجوم القدر الظاهري الأول، وإلى تلك الخافتة جدًا لدرجة أنه بالكاد يستطيع رؤيتها باسم نجوم القدر الظاهري السادس.

يُعد ضوء النجوم أيضاً جزءاً بارزاً من التجربة الشخصية والثقافة الإنسانية ، إذ يؤثر على مجموعة متنوعة من المساعي بما في ذلك الشعر ، ^{[ 5 ]} وعلم الفلك، ^{[ 2 ]} والاستراتيجية العسكرية. ^{[ 6 ]}

أنفق الجيش الأمريكي ملايين الدولارات في خمسينيات القرن الماضي وما بعدها لتطوير منظارٍ يُضخّم ضوء النجوم، وضوء القمر المُصفّى بالغيوم، وضوء النباتات المُتحللة، بنحو 50,000 ضعف، لتمكين الشخص من الرؤية ليلاً. ^{[ 6 ]} وعلى عكس أنظمة الأشعة تحت الحمراء النشطة التي طُوّرت سابقاً، مثل منظار القناصة ، كان هذا الجهاز سلبياً، ولم يتطلب انبعاث ضوء إضافي للرؤية. ^{[ 6 ]}

اللون المتوسط ​​لضوء النجوم في الكون المرئي هو درجة من اللون الأبيض المصفر الذي أطلق عليه اسم " اللاتيه الكوني" .

كان جوزيف فراونهوفر رائدًا في مجال مطيافية ضوء النجوم، وهو فحص الأطياف النجمية، في عام 1814. ^{[ 3 ]} يمكن فهم ضوء النجوم على أنه يتكون من ثلاثة أنواع رئيسية من الأطياف، وهي الطيف المستمر ، وطيف الانبعاث ، وطيف الامتصاص . ^{[ 1 ]}

يتطابق سطوع ضوء النجوم مع الحد الأدنى لإضاءة العين البشرية (~0.1 مل لوكس )، بينما يتطابق ضوء القمر مع الحد الأدنى لإضاءة العين البشرية اللازمة لرؤية الألوان (~50 مل لوكس). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تم اكتشاف أحد أقدم النجوم التي تم تحديدها حتى الآن - أقدمها ولكن ليس أبعدها في هذه الحالة - في عام 2014: على الرغم من أنه يبعد "فقط" 6000 سنة ضوئية، فقد تم تحديد عمر النجم SMSS J031300.36−670839.3 بـ 13.8 مليار سنة، أي ما يقارب عمر الكون نفسه. ^{[ 9 ]} ويشمل ضوء النجوم الذي يصل إلى الأرض هذا النجم. ^{[ 9 ]}

يشمل التصوير الليلي تصوير الأجسام التي تُضاء بشكل أساسي بضوء النجوم. ^{[ 10 ]} كما يُعدّ التقاط صور مباشرة للسماء الليلية جزءًا من التصوير الفلكي . ^{[ 11 ]} ومثل أنواع التصوير الأخرى، يُمكن استخدامه لأغراض علمية أو ترفيهية. ^{[ 12 ] [ 13 ]} وتشمل الأجسام التي يتم تصويرها الحيوانات الليلية . ^{[ 11 ]} وفي كثير من الحالات، قد يتداخل تصوير ضوء النجوم مع الحاجة إلى فهم تأثير ضوء القمر . ^{[ 11 ]}

لوحظ أن شدة ضوء النجوم هي دالة لاستقطابه .

يصبح ضوء النجوم مستقطباً خطياً جزئياً نتيجة تشتته من حبيبات الغبار بين النجومية المتطاولة ، والتي تميل محاورها الطويلة إلى أن تكون عمودية على المجال المغناطيسي للمجرة . ووفقاً لآلية ديفيس-غرينشتاين ، تدور هذه الحبيبات بسرعة حول محور دورانها الموازي للمجال المغناطيسي. وينفذ الضوء المستقطب في اتجاه المجال المغناطيسي العمودي على خط الرؤية، بينما يُحجب الضوء المستقطب في المستوى المحدد بواسطة الحبيبة الدوارة. وبالتالي، يمكن استخدام اتجاه الاستقطاب لرسم خريطة للمجال المغناطيسي للمجرة . وتبلغ درجة الاستقطاب حوالي 1.5% للنجوم التي تبعد 1000 فرسخ فلكي. ^{[ 14 ]}

عادةً، توجد نسبة أقل بكثير من الاستقطاب الدائري في ضوء النجوم. قام سيركوفسكي وماثيوسون وفورد ^{[ 15 ]} بقياس استقطاب 180 نجمًا باستخدام مرشحات UBVR. ووجدوا أن الحد الأقصى للاستقطاب الدائري الجزئي هو${\displaystyle q=6\times 10^{-4}}$، في مرشح R.

يكمن التفسير في أن الوسط بين النجوم رقيق بصريًا. يتعرض ضوء النجوم الذي يسافر عبر عمود كيلوبارسيك لامتصاص مقدار معين، بحيث يكون العمق البصري ~ 1. يتوافق العمق البصري 1 مع متوسط ​​المسار الحر، وهو المسافة التي يقطعها الفوتون في المتوسط ​​قبل أن يتشتت من حبة غبار. لذا، في المتوسط، يتشتت فوتون ضوء النجوم من حبة غبار واحدة؛ أما التشتت المتعدد (الذي ينتج عنه استقطاب دائري) فهو أقل احتمالًا بكثير. رصديًا، ^{[ 14 ]} تبلغ نسبة الاستقطاب الخطي p ~ 0.015 من التشتت الأحادي؛ بينما يزداد الاستقطاب الدائري الناتج عن التشتت المتعدد.${\displaystyle p^{2}}$لذلك نتوقع أن يكون جزء من الاستقطاب الدائري من${\displaystyle q\sim 2\times 10^{-4}}$.

يتميز الضوء المنبعث من النجوم المبكرة باستقطاب ذاتي ضئيل للغاية. وقد قام كيمب وآخرون ^{[ 16 ]} بقياس الاستقطاب البصري للشمس بحساسية تبلغ${\displaystyle 3\times 10^{-7}}$وجدوا حدودًا عليا لـ${\displaystyle 10^{-6}}$لكلا الطرفين${\displaystyle p}$(نسبة الاستقطاب الخطي) و${\displaystyle q}$(جزء من الاستقطاب الدائري).

يمكن للوسط بين النجوم أن يُنتج ضوءًا مستقطبًا دائريًا من ضوء غير مستقطب عن طريق التشتت المتسلسل من حبيبات بين النجوم المتطاولة والمتراصفة في اتجاهات مختلفة. أحد الاحتمالات هو اصطفاف الحبيبات بشكل ملتوٍ على طول خط الرؤية نتيجة لتغير المجال المغناطيسي للمجرة؛ احتمال آخر هو مرور خط الرؤية عبر سحب متعددة. بالنسبة لهذه الآليات، فإن الحد الأقصى المتوقع لنسبة الضوء المستقطب دائريًا هو${\displaystyle q\sim p^{2}}$، أين${\displaystyle p}$يمثل هذا الجزء نسبة الضوء المستقطب خطيًا. وقد وجد كيمب وولستنكروفت ^{[ 17 ]} استقطابًا دائريًا في ستة نجوم من النوع المبكر (بدون استقطاب ذاتي)، وهو ما تمكنا من نسبه إلى الآلية الأولى المذكورة أعلاه. في جميع الحالات،${\displaystyle q\sim 10^{-4}}$في الضوء الأزرق.

أظهر مارتن ^{[ 18 ]} أن الوسط بين النجوم قادر على تحويل الضوء ذي الاستقطاب الخطي إلى ضوء ذي استقطاب دائري عن طريق تشتته من حبيبات بين النجومية المتراصة جزئيًا والتي لها معامل انكسار معقد. وقد لوحظ هذا التأثير في ضوء سديم السرطان من قبل مارتن وإيلينغ وأنجيل ^{[ 19 ] .}

يمكن لبيئة محيطة بالنجم ذات كثافة بصرية عالية أن تُنتج طاقة استقطاب دائرية (CP) أكبر بكثير من تلك الموجودة في الوسط بين النجوم. اقترح مارتن ^{[ 18 ]} أن الضوء المستقطب خطيًا (LP) يمكن أن يتحول إلى طاقة استقطاب دائرية بالقرب من نجم ما نتيجةً للتشتت المتعدد في سحابة غبار محيطة بالنجم ذات كثافة بصرية عالية وغير متناظرة. وقد استُخدمت هذه الآلية من قِبل باستيان وروبرت ونادو ^{[ 20 ]} لتفسير طاقة الاستقطاب الدائرية المقاسة في 6 نجوم من نوع تي-تاوري عند طول موجي 768  نانومتر. ووجدوا أن أقصى طاقة استقطاب دائرية تبلغ${\displaystyle q\sim 7\times 10^{-4}}$قام سيركوفسكي ^{[ 21 ]} بقياس CP لـ${\displaystyle q=7\times 10^{-3}}$بالنسبة للعملاق الأحمر NML Cygni و${\displaystyle q=2\times 10^{-3}}$في النجم المتغير طويل المدى من النوع M المسمى VY Canis Majoris في النطاق H، يُعزى الانحراف الكروي إلى التشتت المتعدد في الأغلفة المحيطة بالنجم . وقد وجد كريسوستومو وآخرون ^{[ 22 ]} انحرافًا كرويًا بقيمة q تصل إلى 0.17 في منطقة تكوين النجوم OMC-1 في سديم أوريون ، وفسروه بانعكاس ضوء النجوم من حبيبات مفلطحة متراصة في السديم الغباري.

قام وولستنكروفت وكيمب بقياس الاستقطاب الدائري لضوء البروج وضوء مجرة ​​درب التبانة المنتشر عند طول موجي 550 نانومتر. ^{[ 23 ]} وقد وجدا قيمًا لـ ${\displaystyle q\sim 5\times 10^{-3}}$، وهو أعلى من النجوم العادية، ويعزى ذلك على الأرجح إلى التشتت المتعدد من حبيبات الغبار.

• قائمة ألمع النجوم
• تأثير بوركينجي
• ضوء الشمس
• ضوء القمر