قدر ستاره ها را بدانیم!

تا کنون در شب از دور نور چراغ های یک شهر یا روستا را دیده اید؟ برخی پُر نور و برخی کم نورتر به نظر می رسند. آیا می توانید بگویید کدام چراغ واقعاً پر نورتر یاکدام یک کم نورتر است؟ درباره ی ستاره ها چطور؟ هنگامی که به آسمان نگاه می کنیم نیز برخی از ستاره ها پر نورتر از دیگران به نظر می رسند. چگونه می توانیم بیان کنیم که یک ستاره چقدر از دیگر ستاره ها پُر نورتر یا کم نورتر است؟
هر وقت بخواهیم یکی از کمیت های فیزیکی را در مورد دو جسم با هم مقایسه کنیم، باید به آن کمیت «عدد» نسبت بدهیم. برای نمونه، اگر بگوییم طول میز بلندتر از طول مداد است، هیچ کس متوجه نخواهد شد که طول میز چقدر است. بنابراین باید طول میز و مداد را با عددهای قابل مقایسه بیان کنیم تا شنونده به میزان بزرگی میز پی ببرد. برای مقایسه ی شدت نوری که از ستاره ها می بینیم هم باید بتوانیم به آن ها «عدد» نسبت بدهیم.

نخستین بار یکی از منجمان یونانی به نام هیپارخوس (یا ابرخس)، در قرن دوم پیش از میلاد، این کار را انجام داد. او ستاره ها را از نظر درخشندگی ظاهری که با چشم دیده می شوند، به 6 دسته تقسیم کرد و این دسته ها را «قدر» نامید. پر نورترین ستاره ها در رشته ی قدر 1 و کم نورترین ستاره هایی که با چشم دیده می شوند، در دسته ی قدر 6 جای گرفته بودند. یعنی ستاره های قدر اول، پر نورتر از ستاره های قدر دوم و ستاره های قدردوم، پر نورتر از ستاره های قدر سوم بودند. پس هر چه ستاره پر نورتر بود، قدرش کمتر بود. امروز، هنوز هم از مقیاس قدر برای مقایسه ی درخشندگی ظاهری که از ستاره می بینیم، استفاده می کنیم.
ستاره های ملاقه ی دب اکبر از قدر حدود 2 و ستاره ی دُبُران در صورت فلکی ثور و قلب العقرب در صورت فلکی عقرب، تقریباً از قدر 1 و ستاره ی آلفا-قنطورس و نسرِ واقع از قدر حدود صفر هستند.

البته جدول هایی که امروز اخترشناسان از آن استفاده می کنند، با جدولی که هیپارخوس تهیه کرده بود متفاوت است. جدول هیپارخوس خطای بسیاری داشت، زیرا ستاره هایی که او در یک دسته جای داده بود، همه قدر یکسانی نداشتند. به عنوان نمونه، ستاره ی شباهنگ که قدرش 1/5- و یدالجوزا که قدرش 1+ است، هر دو از دسته ی ستاره های قدر 1 قرار داشتند. هیپارخوس از قدر صفر یا قدر منفی در جدولش استفاده نکرده بود. ما امروز ستاره هایی را که پر نورتر از ستاره های قدر صفر دیده می شوند، با قدرهای منفی نشان می دهیم. درخشندگی ظاهری سیاره ها ودیگر اجرام آسمانی هم با قدر بیان می شود. مشتری در بیشترین درخشندگی از قدر حدود 2- و زهره از قدر حدود 4- دیده می شوند. قدر خورشید، که پر نورترین جسم در آسمان است، 26/7- است.
مقیاس قدر بر پایه ی نور ظاهری ای که از ستاره ها می بینیم، استوار است. اما نکته ی جالب توجه این است که واکنش چشم ما نسبت به شدت نوری که وارد چشم ما می شود، خطی نیست! یعنی اگر شدت نور جسمی 2برابر دیگری باشد، تفاوت درخشندگی این دو جسم در چشم ما کمتر از 2 به نظر می رسد.
از نظر چشم انسان، ستاره های قدر اول 5 بار پُر نورتر از ستاره های قدر ششم هستند، اما اگر از ابزارهای نورسنج استفاده کنیم متوجه می شویم که در واقع ستاره های قدر اول، 100 بار پر نورتر از ستاره های قدر ششم هستند! یعنی ستاره های قدر اول، حدود 2/51 بار پر نورتر از ستاره های قدر دوم و ستاره های قدر دوم، 2/51 بار پر نورتر از ستاره های قدر سوم هستند. بنابراین ستاره های قدر اول، 2/51×2/51، یعنی حدود 6/3 بار پر نورتر از ستاره های قدر سوم هستند و به همین ترتیب می توانیم حساب کنیم که ستاره های با اختلاف قدر مشخص، در واقع چقدر اختلاف درخشندگی دارند.

در ابتدا قدر همه ی ستاره ها را با قدر ستاره ی قطبی می سنجیدند. در قرن نوزدهم، ستاره های دُبُران و نسر طائر که از قدر اول هستند، به عنوان مبنا انتخاب شدند. سرانجام در سال 1953/1332 دو اخترشناس به نام های جانسون و مورگان قدر تعدادی از ستاره ها را به دقت تعیین کردند. امروزه ستاره ی نسر واقع، یا همان آلفا - شلیاق با قدر صفر، به عنوان مبنا به کاربرده می شود.
همان گونه که با نگاه کردن از دور به چراغ های شهر نمی توانیم بگوییم که واقعاً کدام پرنورتر است، با مقایسه ی قدر ظاهری ستاره ها نیز نمی توانیم بفهمیم که واقعاً کدام پر نورتر است. هنگامی که به ستاره های آسمان نگاه می کنیم، می بینیم که ستاره ی شباهنگ از نظر ظاهری پر نورترین ستاره ی آسمان است و در ظاهر، نسر واقع پر نورتر از ستاره ی رِدف، در صورت فلکی دجاجه به نظر می رسد، اما در واقع رِدف صدها برابر پر نورتر از نسر واقع است، اما چون بسیار دورتر است، در ظاهر کم سوتر به نظر می رسد. برای این که بتوانیم درخشندگی واقعی ستاره ها را با هم مقایسه کنیم، باید از فاصله ی یکسانی به آن ها نگاه کنیم. اخترشناسان برای این کار به طور قراردادی فاصله ی 10 پارسکی (32 سال نوری) را انتخاب کرده اند. اگربتوانیم همه ی ستاره ها را در فلاصله ی استاندارد 32 سال نوری قرار بدهیم، درخشندگی ای که از ستاره ها می بینیم، قدر مطلق نام دارد.
با مقایسه ی قدر مطلق ستاره ها می توانیم تشخیص بدهیم که کدام ستاره واقعاً پر نورتر است.
خورشید که پرنورترین جسم آسمانی است و حیات همه ی موجودات زنده ی زمین به آن وابسته است، اگر در فاصله ی 10 پارسکی قرار بگیرد از قدر 4/86 دیده خواهد شد، در حالی که قدر مطلق رِدف 7- است. یعنی خورشید ما در مقایسه با دیگر ستاره ها چندان هم ستاره ی پر نورتر و مهمی به حساب نمی آید.
از مقایسه ی قدر ظاهری و قدر مطلق ستاره ها می توان به فاصله ی ستاره ها پی برد. اگر فاصله ی ستاره ای دو برابر شود، شدت نور دریافتی (درخشندگی ستاره) یک چهارم و با سه برابر شدن فاصله، نور دریافتی، یک نهم می شود. هر چه درخشندگی ظاهری کمتر شود، قدر ظاهری هم کمتر می شود. ستاره هایی که در فاصله ی 10 پارسکی قرار دارند، قدر مطلق و ظاهری آن ها با هم برابر است. ستاره هایی که فاصله ی واقعی آن ها از 10 پارسک بیشتر است، قدر مطلق شان کمتر از قدر ظاهری شان است و ستاره هایی که فاصله ی واقعی شان از 10 پارسک کمتر است، قدر مطلق شان بیشتر از قدر ظاهری شان است.
شاید تشخیص و مقایسه ی قدر ظاهری ستاره ها در ابتدا کار مشکلی به نظر برسد، اما با استفاده از جدول هایی که قدر ظاهری ستاره های مشهور در آن موجود است، با کمی مقایسه و تمرین می توانید با نگاه کردن به اجرام آسمانی، نور ظاهری آن ها را تخمین بزنید.

منبع: نجوم، شماره 191

منبع:  rasekhoon.net