ΟΙ ΑΣΤΕΡΕΣ ΜΕΡΟΣ Α΄

ΟΙ  ΑΣΤΕΡΕΣ  ΜΕΡΟΣ Α΄

Άν μια νύκτα βρεθούμε έξω από τα φώτα της πόλεως και φέρουμε το βλέμμα μας ψηλά στον ουράνιο θόλο, μπορώ να πώ με σιγουριά ότι η όψη του με τους χιλιάδες διεσπαρμένους αστέρες είναι ένα θέαμα το οποίο είναι ικανό να αιχμαλωτίσει στην κυριολεξία και το πιό αδιάφορο βλέμμα προξενώντας αυτόματα στον παρατηρητή ένα μοναδικό συναίσθημα.  Τα παλαιά χρόνια, όταν υπήρχαν λιγώτερα ή και καθόλου φώτα η σχέση του νυκτερινού ουρανού με τον άνθρωπο ήταν πάρα πολύ  στενή και χάνεται στα βάθη των αιώνων μέσα στα σπάργανα όλων των λαών πολιτισμένων ή όχι.   Λαοί όπως οι Αιγύπτιοι και οι Σουμέριοι έβλεπαν τους αστέρες υπό το πρίσμα της θεοποιήσεως αλλά και από τις διαδοχές των διαφόρων φαινομένων και των κινήσεων του ηλίου, της σελήνης και των πλανητών, ώρισαν τα πρώτα ημερολόγια που καθόριζαν την καθημερινή ζωή του ανθρώπου. Ο  εμπειρικός τρόπος παρατηρήσεως των αστέρων γέννησε την Αστρολογία και αυτό ήταν φυσικό αποτέλεσμα της επιστημονικής άγνοιας αυτών των πολιτισμών.  Όμως η Αστρονομία γεννήθηκε στην αρχαία Ελλάδα όπου σε συνδυασμό με την γέννηση της επιστημονικής σκέψεως στην Ιωνία γιά πρώτη φορά ο έναστρος ουρανός παρατηρήθηκε με άλλο βλέμμα.

Σε αυτό το σημείο  επιτρέψατέ μας για λίγο να σταθούμε στην μυθολογία και την θρησκεία.   Ο εξαίσιος υμνωδός της Παλαιάς Διαθήκης βασιλέας Δαυίδ γράφει συνεπαρμένος από το θέαμα :   " οι ουρανοί διηγούνται δόξαν Θεού, ποίησιν δε χειρών αυτού αναγέλλει το στερέωμα "  

Για τους Κινέζους οι αμέτρητοι αστέρες είναι οι τρίχες της κεφαλής του δημιουργού  θεού  Παν-Κου, ενώ για τους αρχαίους Έλληνες οι αστερισμοί είναι οι ήρωες της μυθολογίας με τα προσωπικά των αντικείμενα , τα μεταφορικά μέσα που χρησιμοποιούσαν όπως και τα τρόπαια των κατορθωμάτων των που οι θεοί τους έβαλαν στον ουρανό για να μείνουν για πάντα αθάνατοι όπως και έμειναν. Το λέμε αυτό γιατί σήμερα το 2000 μ.Χ  όλοι οι αστρονόμοι κάνουν χρήση αυτών των ονομάτων διεθνώς προκειμένου να καθορίσουν μια ουράνια περιοχή όπου θα παρατηρήσουν έναν γαλαξία, ένα nova ή έναν πλανήτη κλπ. 

Γενικές έννοιες.  Με τον όρο αστέρας εννοούμε μια διάπυρη φωτεινή σφαίρα από αέρια η οποία παράγει ενέργεια που προέρχεται από θερμοπυρηνικές αντιδράσεις  μετατροπής του υδρογόνου σε ήλιο μέσα από έναν υπέρθερμο πυρήνα.   Η μικρότερη μάζα που απαιτείται για να αναλάμψει ένας αστέρας, είναι περίπου το 1/20 της μάζας του ηλίου.  Επάνω από αυτό το όριο η βαρυτική ενέργεια λόγω συστολής στην αρχή ανεβάζει την θερμοκρασία του αστέρος σε ένα σημείο όπου τα άτομα του υδρογόνου μετατρέπονται σε ήλιο με αποτέλεσμα την έκλυση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ένα τμήμα της οποίας είναι και το φώς.  Οι ογκωδέστεροι αστέρες που υπάρχουν έχουν μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ηλίου.  Η μάζα είναι ο καθοριστικός παράγοντας από τον οποίο εξαρτάται η θερμοκρασία, η λαμπρότητα και αυτή η ίδια η ζωή του αστέρος.  Το μεγαλύτερο ποσοστό των αστέρων μαζί με τον ήλιο έχει την εξής ποσοστιαία σύνθεση σε άτομα : 94%  υδρογόνου, 5,9% ηλίου και λιγότερο από 0,1% άλλων χημικών στοιχείων.  Από απόψεως βάρους έχουμε την σύνθεση 73% υδρογόνο, 25% ήλιον ,0,8% άνθρακας , 0,3% οξυγόνο και 0,9% άλλα στοιχεία.

Αριθμός των αστέρων.   Οι αστέρες αποτελούν το κύριο συστατικό από το οποίο αποτελούνται οι γαλαξίες. Υπολογίζεται ότι μόνο ο γαλαξίας μας έχει 200 δισεκατομμύρια αστέρες και άν αναλογισθούμε ότι ο αριθμός των γαλαξιών στο σύμπαν ανέρχεται σε πολλά δισεκατομμύρια ή και τρισεκατομμύρια ακόμη σύν το γεγονός ότι υπάρχουν και γαλαξίες μεγαλύτεροι από τον δικό μας γαλαξία, τότε το συνολικό πλήθος των αστέρων του σύμπαντος στην καλύτερη περίπτωση θα παριστάνεται από έναν αριθμό , το νούμερο ακολουθούμενο από εκατοντάδες εκατοντάδων μηδενικών. Είναι δηλαδή σαν να λέγουμε ότι ο αριθμός των αστέρων του σύμπαντος είναι πολύ μεγαλύτερος από όλους τους κόκκους της άμμου όλων των ακτών της υδρογείου ! Από την θέση την οποία έχει η γή στον γαλαξία μας ο αριθμός των παρατηρουμένων αστέρων μέχρι το 21ον μέγεθος ανέρχεται περίπου σε 900 εκατομμύρια με μειωτική τάση αυξήσεως στα επόμενα φαινόμενα μεγέθη.

Κατάλογοι των αστέρων και χάρτες του ουρανού.  Πρώτος ο αρχαίος Έλληνας Ίππαρχος (190-120 π.Χ)  το έτος 134 π.Χ  είχε την ιδέα να δημιουργήσει έναν κατάλογο των αστέρων του ουρανού αριθμώντας τους και περιγράφοντας την θέση τους ανά αστερισμό και κατά φαινόμενο μέγεθος , μια εργασία που όπως έλεγε και ο ίδιος στην οποία θα "οπισθοχωρούσε και ο ίδιος ο θεός".  Οι θέσεις των αστέρων υπολογίσθηκαν με το σύστημα των εκλειπτικών συντεταγμένων. Δυστυχώς όμως ο κατάλογος αυτός δεν διασώθηκε, αλλά υπήρξε η βάση επάνω στην οποία το έτος 129 μ.Χ ο Πτολεμαίος δημιούργησε έναν νέο ουράνιο κατάλογο ο οποίος παρουσιάζεται  στα Ζ' και Η' κεφάλαια του έργου του "Μαθηματική Σύνταξη" που είναι γνωστή σαν Αλμαγέστη.

Στον κατάλογο αυτό κάθε αστέρας ονομάζεται από την θέση που κατέχει σε κάθε αστερισμό.  Π.χ ο αστέρας Λαμπαδίας προσδιορίζεται σαν "ο νότιος οφθαλμός του Ταύρου".  Στη συνέχεια παραθέτουμε έναν πίνακα των δημιουργηθέντων ανά τους αιώνες κυριωτέρων ιστορικών αστρικών καταλόγων .

ΙΣΤΟΡΙΚΟΙ ΑΣΤΡΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΟΓΟΙ.

* Αστέρες ορατοί με γυμνό οφθαλμό

Τίτλος Έργου/Αστρονόμος	Έτος δημιουργίας	Πλήθος αστέρων	Παρατηρή σεις
Ίππαρχος	134 π.Χ	* 1039	Δεν διασώθηκε
Πτολεμαίος	137 μ.Χ	* 1039	Ο αρχαιότερος κατάλογος
Άλ-Σουφί	9ος αιώνας	* 1039	Διορθώσειςθέ σεων αστέρων Πτολεμαίου και αραβικέςονομασίες αστέρων
Ουλούγ-Βέγ	1437	* 1039	Συμπληρώσεις καταλόγου Άλ-Σουφί
Τύχων Βράχιος	1594	*1005	Νέος κατάλογ
J. Bayer -Ουρανομετρία	1609	*1277	Νέος κατάλογ
Κέπλερ	1660	*1008	Διορθώσεις κα ταλ.Bayer
Εβέλιους	1690	*1553	Νέος κατάλογ
Flamsteed	1725	2934	Νέος κατάλογ
Lakaille	1847	9766	Αστέρες νοτίου ημισφ
Lalande	1801	47000	Νέος κατάλογ
Bradley	1818	3222	Νέος κατάλογ
Piazzi	1792-1813	7646	Νέος κατάλογ
Bonner Durchmusterung	1859-1862	457848	Boρ,ημισφ έως-23ο
Cordoba Durchmusterung	1892-1914	613953	Nοτίου ημισφαιρ
Henry- Drapper	1846-1919	225300	Αστρικών φασμάτων
Bright Star Catalogue	1882-1908	9096	Χρώματα,φασμ.τύποι
Boss General Catalogue	1937	33342	Ιδίων κινήσεων

Άτλαντες των αστέρων.  Είναι μια συλλογή από χάρτες του ουρανού όπου σε κάθε σελίδα παρουσιάζεται μια συγκεκριμένη περιοχή που περιλαμβάνει αστέρες διαφόρων μεγεθών όπως και άλλα ουράνια αντικείμενα. Εδώ θα αναφέρω τους σπουδαιότερους  ιστορικούς άτλαντες οι οποίοι είναι ο του Bayer (1603), του Siller (1672), του Hevelius (1690) σε 54 φύλλα, και του Flamsteed (1729).

Αστρικά φαινόμενα μεγέθη (m) .  Οι αστέρες που παρατηρούνται στον ουρανό διαφέρουν μεταξύ των κατά την λαμπρότητα και το χρώμα.  Πρώτος ο Ίππαρχος (180-120 π.Χ) έκανε μια κατανομή των ορατών αστέρων με γυμνό μάτι σε 6 μεγέθη αφού όρισε σαν αστέρες 1ου μεγέθους τους 20 λαμπροτέρους και 6ου μεγέθους αυτούς οι οποίοι μόλις εφαίνοντο.  Έχει διαπιστωθεί μαθηματικά ότι ένας αστέρας 1ου μεγέθους είναι κατά 100 φορές λαμπρότερος από έναν αστέρα 6ου μεγέθους.  Με την χρησιμοποίηση οπτικών οργάνων (κυαλιών, τηλεσκοπίου) τα φαινόμενα μεγέθη των παρατηρουμένων αστέρων αυξάνουν. Έτσι ένας αστέρας 10ου μεγέθους αόρατος με γυμνό οφθαλμό είναι 10.000 φορές αμυδρότερος από έναν αστέρα μεγέθους 0 και αστέρας 20ου μεγέθους 10.000 φορές αμυδρότερος αστέρος 10ου μεγέθους.  Γενικά, ο Pogson απέδειξε ότι ένας αστέρας λαμπροτέρου μεγέθους είναι κατά 2,512 φορές αμυδρότερος από έναν αστέρα του αμέσως επομένου μεγέθους.

Ουράνια σώματα με μεγάλη φαινόμενη λαμπρότητα έχουν αρνητικά μεγέθη. Πχ το φαινόμενο μέγεθος του Αρκτούρου είναι -0,1, του Σειρίου -1,4, της Αφροδίτης από -3,9 έως -4,4, της πανσελήνου -12,6 και του ηλίου -26,8.  Ο παρακάτω πίνακας μάς δίνει τα φαινόμενα μεγέθη των 20 λαμπροτέρων αστέρων του ουρανού.

                             

Όνομα αστέρος      αστερισμός            φαινόμενο μέγεθος

*  Σείριος             α Μεγάλου Κυνός                        -1,4

Κάνωπος          α Τρόπιδος                                    -0,9

*Ρίγκιλ               α Κενταύρου                                  0,1

Βέγας               α Λύρας                                           0,1

*Αίξ                   α Ηνιόχου                                       0,1

Αρκτούρος      α Βοώτου                                        -0,1

Ρίγκελ              β Ωρίωνος                                       0,3

* Προκύων         α Μικρού Κυνός                            0,5

Αχερνάρ           α Ηριδανού                                     0,6

*Χάνταρ            β Κενταύρου                                   0,9

Αλτάιρ             α Αετού                                           0,9

Μπετελκέζ      α Ωρίωνος                                       0,9

*Acrux               α Νοτίου Σταυρού                          1,0

*Λαμπαδίας       α Ταύρου                                         1,1

Πολυδεύκης     α Διδύμων                                       1,2

*Στάχυς              α Παρθένου                                    1,2

*Αντάρης            α Σκορπίου                                     1,2

Φομαλχώ          α Νοτίου Ιχθύος                             1,3

Δενέμπ            α Κύκνου                                         1,3

Βασιλίσκος     α Λέοντος                                        1,3

                                                                          * = πολλαπλοί αστέρες   

Φαινόμενα μεγέθη αστέρων και οπτικά όργανα. Ο αριθμός των αστέρων που διακρίνονται στον ουρανό μια νύκτα εξαρτάται από την δυνατότητα του οπτικού οργάνου (γυμνός οφθαλμός, κυάλια, τηλεσκόπιο ) με τα οποία  γίνεται η παρατήρηση.   Συγκεκριμένα, όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του αντικειμενικού φακού ή  του κατόπτρου των κυαλιών μας ή του τηλεσκοπίου, τόσο περισσότερο αμυδρό φώς συλλέγεται και περισσότεροι αστέρες παρατηρούνται. Να αναφέρουμε εδώ ότι τα τηλεσκόπια χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τα διοπτρικά και τα κατοπτρικά. Ένα διοπτρικό τηλεσκόπιο ή ένα ζευγάρι κυαλιών αποτελείται από έναν προσοφθάλμιο φακό (αυτός που είναι κοντά στον οφθαλμό) και από έναν αντικειμενικό φακό ο οποίος συλλέγει το φώς των αστέρων και το μεταφέρει στον προσοφθάλμιο φακό.  Στα κατοπτρικά τηλεσκόπια ο αντικειμενικός φακός αντικαθιστάται από ένα κοίλο κάτοπτρο.

Η κόρη του γυμνού οφθαλμού του ανθρώπου έχει άνοιγμα κάτω από 9 χιλιοστά του μέτρου και είναι δυνατόν να παρατηρηθούν ερυθροί αστέρες με φαινόμενο μέγεθος μέχρι το +6,5 κάτω από εξαιρετικές συνθήκες παρατηρήσεως. (διαύγεια και σκοτεινός ουρανός χωρίς φώτα). Ο συνολικός αριθμός των αστέρων οι οποίοι φαίνονται με γυμνό οφθαλμό και για τα δύο ημισφαίρια του ουρανού ανέρχεται σε 7.107 και κατανέμονται ως εξής :

φαινόμενα μεγέθη  αστέρων

Ημισφαίρια       1ον      2ον      3ον      4ον      5ον         6ον          σύνολο

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Βόρειο            9         34        99       238      735        2788            3903

Νότιο            11        35     106     235     556       2261            3204

---------------------------------------------------------------------------------------------

Σύνολο             20         69       205      473    1291        5049           7107

Από τον πίνακα παρατηρούμε ότι οι αστέρες ενός μεγέθους είναι περίπου τριπλάσιοι των αστέρων του προηγουμένου μεγέθους κατά προσέγγιση. Όμως το σύνολο των αστέρων που είναι δυνατόν να παρατηρηθούν από έναν τόπο μία καθαρή βραδυά με γυμνό οφθαλμό  ανέρχεται σε 3500, αριθμός που μειώνεται ακόμα περισσότερο άν ληφθεί υπ' όψη η ατμοσφαιρική απορρόφηση κοντά στον ορίζοντα.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

Με την προσθήκη  οπτικού οργάνου στον οφθαλμό μας αυξάνεται  ο αριθμός των παρατηρουμένων αστέρων όπως μας παρουσιάζει ο πιό κάτω πίνακας λαμβάνοντας υπ' όψη ότι η λαμπρότητα των αστέρων είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της διαμέτρου του αντικειμενικού φακού του τηλεσκοπίου :

Διάμετρος                         οριακό                       Διάμετρος               οριακό

αντικειμενικού σε mm  μέγεθος αστέρων  αντικειμενικού σε mm               μέγεθος

---------------------------------------------------------------------------------------------

10                                     7ον                           400                          15ον

15                                     8ον                               625                          16ον

27                                     9ον                          1 μέτρου                        17ον

45                                    10ον                            1575                          18ον

75                                    11ον                            2500                          19ον

100                                    12ον                            4000                          20ον

158                                    13ον                            5000                          21ον

245                                    14ον                            6300                          21ον

Επίσης καθοριστικό παράγοντα στην εκτιμούμενη λαμπρότητα των αστέρων παίζει η ατμοσφαιρική απορρόφηση, η πίεση και η υγρασία. Αστέρες οι οποίοι ευρίσκονται στο ζενίθ φαίνονται λαμπρότεροι από εκείνους οι οποίοι παρατηρούνται κοντά στον ορίζοντα.  Σε ύψος από τον ορίζοντα κάτω από 30ο η λαμπρότητα ελαττώνεται κατά 0,1 μέγεθος, ενώ σε ύψος 10ο κατά ένα ολόκληρο μέγεθος.

Πιό κάτω, αξίζει να παραθέσουμε έναν πίνακα ο οποίος μας φανερώνει το αριθμητικό σύνολο των αστέρων κατά μέγεθος έως και το 21ον,  όπως παρατηρούνται από τον πλανήτη μας :

Μεγέθη πλήθος αστέρων λόγος αυξήσεως           Μεγέθη πλήθος αστέρων λόγος αυξήσ.
1                  22                          -                      11          265900                  2,61
2                  28                       3,33                   12          665500                  2,54
3                  80                       3,00                   13        1613000                  2,47
4                238                       2,98                   14        3761000                  2,39
5                672                       2,88                   15        8459000                  2,31
6              1908                       2,84                   16      15960000                  2,22
7              5483                       2,81                   17      39440000                  2,12
8            13379                       2,75                   18      72290000                  2,03
9            39290                       2,72                   19    132200000                  1,93
10         103510                       2,67                   20    231000000                  1,86
21    383400000                  1,76
------------------------------------
ΣΥΝΟΛΟ         889219000

   

Με την μαθηματική οδό υπολογίζεται ότι το ανώτερο φαινόμενο μέγεθος των αστέρων πρέπει να είναι το 60ον με μέσον το 30ον και με γενικό σύνολο τα 200 δισεκατομμύρια, αστέρες οι οποίοι ανήκουν στον γαλαξία μας και οι οποίοι στην πλειοψηφία των κατανέμονται  γύρω από το γαλαξιακό πλάνο (*)  και αραιώνουν  όσο πλησιάζουμε τους γαλαξιακούς πόλους(**). Αυτή η κατανομή δεν ισχύει για τους λαμπρούς αστέρες με φαινόμενα μεγέθη 1-3 οι οποίοι φαίνονται ότι είναι διασκορπισμένοι σε όλο τον ουράνιο θόλο. Οι αστέρες αυτοί είναι οι πλησιέστεροι στον ήλιο μας σε σχέση με αυτούς των αμυδροτέρων μεγεθών και σχηματίζουν μια λαμπρή ταινία στον ουρανό η οποία λέγεται "ταινία της Αργούς".

Διάκριση φαινομένων μεγεθών των αστέρων. 

1. Οπτικό μέγεθος (m ν).  Το φαινόμενο οφθαλμοσκοπικό μέγεθος ενός αστέρος προσδιορίζεται με την σύγκριση της λαμπρότητος του αστέρος με την λαμπρότητα άλλων αστέρων γνωστών μεγεθών ή με το φώς μιάς τεχνητής πηγής με όργανα που καλούνται φωτόμετρα.

2. Φωτογραφικό μέγεθος (m pg).  Είναι γνωστό ότι οι αστέρες όταν αποτυπωθούν σε μια φωτογραφική πλάκα θα παρουσιάζονται σαν φωτεινοί κύκλοι με μια διάμετρο ανάλογη της φωτεινότητός των όπως φαίνεται στην διπλανή φωτογραφία. Η εκτίμηση του φωτογραφικού μεγέθους  γίνεται με την σύγκριση των φωτεινών διαμέτρων των άλλων αστέρων που αποτυπώνονται στην φωτογραφία με ειδικά φωτόμετρα και αυτή η μέθοδος είναι ακριβέστερη της οπτικής μόνο που τα φωτογραφικά μεγέθη παρουσιάζουν διαφορές από τα αντίστοιχα οπτικά διότι ο οφθαλμός ερεθίζεται σε διαφορετικά μήκη κύματος από την φωτογραφία. 

3. Φωτοοπτικό μέγεθος (m pv). Αυτό το μέγεθος εξάγεται με την παρεμβολή στον οπτικό δρόμο του αστέρα ενός κατάλληλου κίτρινου φίλτρου και την χρησιμοποίηση ειδικών φωτογραφικών πλακών. Τα εξαγόμενα μεγέθη των αστέρων είναι ακριβέστερα από τα οπτικά.

4. Φωτοηλεκτρικό μέγεθος.   Προσδιορίζεται με φωτοηλεκτρικό φωτόμετρο το οποίο έχει φωτοηλεκτρικό κύτταρο και που ερεθίζεται από το φώς του αστέρος.

5. Βολομετρικό μέγεθος (m bol).  Μετράει την συνολική ακτινοβολία του αστέρος σε όλα τα μήκη κύματος ανά μονάδα επιφανείας χωρίς να λαμβάνεται υπ' όψη η παρουσία της γήινης ατμόσφαιρας.

Συστήματα μεγεθών των αστέρων.  Σε πολλές επιστημονικές έρευνες έγινε απαραίτητο να δημιουργηθεί μια σταθερή ακολουθία αστέρων από ορισμένες περιοχές του ουρανού των οποίων τα μεγέθη είναι αυστηρά προκαθορισμένα προκειμένου με αυτά να επιτυγχάνεται η όσο το δυνατόν ακριβέστερη εκτίμηση του φαινομένου μεγέθους των άλλων αστέρων. Συμφωνήθηκε από τους αστρονόμους να χρησιμοποιηθούν αστέρες οι οποίοι ευρίσκονται κοντά στον Β.ουράνιο πόλο επειδή σαν αειφανείς που είναι, φαίνονται σε κάθε ώρα και κάθε εποχή. Αυτοί οι αστέρες λέγονται αστέρες ακολουθίας βορείου πόλου. 

Το περισσότερο χρησιμοποιούμενο σύστημα φαινομένων μεγεθών των αστέρων περιλαμβένει φωτοηλεκτρικά μεγέθη μέσα από ειδικά χρωματικά φίλτρα.  Οι καθιερωμένοι  συνδυασμοί χρωμάτων είναι το σύστημα U-B-V ( υπεριώδους, μπλέ και κίτρινου) και το  R-G-U (κόκκινου, πράσινου, υπεριώδους).

Το συνολικό φώς των αστέρων.   Όμως πόσο θα πρέπει να είναι το συνολικό φώς το οποίο λαμβάνεται από όλους τους αστέρες στο νυκτερινό υπόβαθρο; Είναι εξαιρετικά μικρό αφού ανέρχεται στό 1/230 εκατομμυριοστό του φωτός το οποίο εκπέμπεται από τον ήλιο από το οποίο το 1/5 προέρχεται από αστέρες ορατούς με γυμνό οφθαλμό.

Φάσματα και φασματικοί τύποι των αστέρων.

 

Το φώς το οποίο εκπέμπεται από τους αστέρες είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας η οποία με την μελέτη της σε όλες τις συχνότητές της από τα άκρα των  ακτίνων  γ  ώς τα ραδιοκύματα και με τα κατάλληλα επιστημονικά όργανα, είναι σε θέση να μάς αποκαλύψει τα μυστικά των αστέρων όπως την φύση των χημικών στοιχείων της επιφανείας των, την ηλικία των, την περιστροφή των, την κίνησή των στον γαλαξία κλπ.  Ειδικά, στην συχνότητα του ορατού φωτός ασχολείται η επιστήμη της φασματοσκοπίας. Οι φωτογραφίες των αστρικών φασμάτων λαμβάνονται με την τοποθέτηση της στενής σχισμής του φασματοσκοπίου στην εστία του αντικειμενικού φακού του τηλεσκοπίου .  Η ταξινόμησις των φασμάτων των γήινων χημικών στοιχείων που παράγονται στα εργαστήρια και η ερμηνεία του ηλιακού φάσματος και των αστέρων οφείλεται στον G. Kirchhoff. Γιά να εκπέμψει ακτινοβολία ένα άτομο πρέπει να διεγερθεί, δηλαδή να ανέβει ένα ηλεκτρόνιό του σε μία ανώτερη στάθμη ενεργείας .  Η διέγερση και στη συνέχεια ο ιονισμός ενός ατόμου γίνεται με τις διάφορες συγκρούσεις των φωτονίων κάτω από κατάλληλες συνθήκες υψηλών  πιέσεων και θερμοκρασιών. Το ουδέτερο άτομο παριστάνεται με τον δείκτη I, ενώ τα ιονισμένα με το II, III κλπ. Το φάσμα του ατόμου του υδρογόνου που είναι το πιό απλό και περισσότερο διαδεδομένο στοιχείο στο σύμπαν αποτελείται από ένα σύνολο γραμμών που κατατάσσονται σε "σειρές".  Η σπουδαιότερη είναι η σειρά Balmer που αντιστοιχεί με την μεταπήδηση του ηλεκτρονίου στην ανώτερη στάθμη ενεργείας και σε ορισμένες περιοχές του φάσματος. Το φάσμα των άλλων στοιχείων είναι πολυπλοκότερο και εξαρτάται από τον ατομικό αριθμό του διαγειρόμενου στοιχείου.

Τα φάσματα των αστέρων είναι στην πλειοψηφία των συνεχή φάσματα που διακόπτονται από γραμμές απορροφήσεως όπως συμβαίνει με τον ήλιο, εκτός από λίγους αστέρες που παρουσιάζουν γραμμές εκπομπής.  Οι φασματικές γραμμές που παρουσιάζονται είναι όμοιες με τις γραμμές που προέρχονται από τα φάσματα των χημικών στοιχείων της γής.

Παρά τον μεγάλο αριθμό των αστέρων, το πλήθος των φασματικών τύπων μόλις ανέρχεται σε 10 με βάση την συνεχή μεταβολή των γραμμών απορροφήσεως. Έχει διεθνώς επικρατήσει η φασματική ταξινόμηση του αστεροσκοπείου του Harvard με τα εξής λατινικά γράμματα :

C(R,N)

O    B    A    F    G    K    M

S

Μεταξύ των κυρίων φασματικών τύπων από του Ο έως και του Μ υπάρχουν 10 ενδιάμεσοι τύποι π.χ Βο, Β1,........Β9  κλπ.  Μόνο στην περίπτωση του κυανού τμήματος Ο έχουμε φασματικούς τύπους από το Ο5 μέχρι το Ο9.  Οι τύποι R, N και S αποτελούν δυο ξεχωριστούς πλευρικούς κλάδους κοντά στο κόκκινο άκρο Μ.   Στον πίνακα που ακολουθεί παρουσιάζονται τα κυριώτερα χημικά στοιχεία τα οποία χαρακτηρίζουν τους φασματικούς  τύπους των αστέρων:

---------------------------------------------------------------------------------------------

Τύπος   θερμοκρασία επιφ/                         Χαρακτηριστικά φάσματος

              παράδειγμα

---------------------------------------------------------------------------------------------

 

 O          50.000ο Κ                Κυανόλευκοι αστέρες. Γραμμές ισχυρώς

                                                 ιονισμένων ατόμων He II, Si IV, N III

               (δ Ωρίωνος)

               (ζ Ωρίωνος)

---------------------------------------------------------------------------------------------

B0        25.000ο Κ                  Ελαφρά κυανοί αστέρες.  Απουσία He II,

                                               έντονο He I, εντονώτερο Η, και SiIII,O II

            (Β1 Στάχυς)

B5         15.000ο Κ               Έντονες γραμμές Ηe Ι, εντονώτερες Si II ,

                                               παρουσία Mg II

             (B9 Ρίγκελ)

---------------------------------------------------------------------------------------------

 A0          11.000ο Κ               Λευκοί αστέρες.Η στό μέγιστο.Mg II καί

                                               Si II έντονα,ασθενή Fe II,Ti II,Ca II

                (Α0  Βέγας) 

               (Α1 Σείριος)

A 5          8.700o K               Η έντονο,Mg II,Si II,FeII,TiII,CaII , Fe I

                                                καί άλλα ουδέτερα μέταλλα ασθενή.

               (A7 Aλτάιρ)

---------------------------------------------------------------------------------------------

F0            7.600o K                Κιτρινόλευκοι αστέρες.  Η   ασθενέστερο,

                                                Ca II έντονο , Fe II, Cr II.

                (F5 Προκύων)

F5            6.600o K                Ca II πολύ έντονο,γραμμές Fe I και άλλων

                                                ουδετέρων στοιχείων.Πολλές γραμμές ου-

                                                δετέρων μετάλλων έντονες.

--------------------------------------------------------------------------------------------

 G0           6.000o K               Κίτρινοι αστέρες σαν τον ήλιο.Ca II στο μέ-

                                               γιστο,μεγάλος αριθμός γραμμών Fe I,

                                               παρουσία μοριακών ταινιών CH,CN.

                 (G0 Aίξ)

               (G2 Ήλιος)       

G5           5.500ο Κ               Ca II πολύ έντονο,ταινίες CH εντονώτερες

                                               CN  έντονοι, Η ασθενείς.

---------------------------------------------------------------------------------------------

k0          5.100ο Κ               Ερυθροκίτρινοι αστέρες.   Η  σχετικά ασθενές

                                               γραμμές Ca II στό μέγιστο,μοριακές ταινίες

          (Κ2 Αρκτούρος)

          (Κ5 Αλδεβαράν)

---------------------------------------------------------------------------------------------

M0         3.600οΚ               Κόκκινοι αστέρες. Ουδέτερες γραμμές πο-

                                               λύ έντονες. Παρουσία ταινιών ΤiΟ.

           (Μ1 Αντάρης) 

M5         3.000ο Κ               Έντονο Ca I και  εντονώτερες ταίνίες ΤiO.

           (M9 Θαυμάσιος)

---------------------------------------------------------------------------------------------

C(R,N)     3.000o K               Aστέρες άνθρακος με έντονα CN,CH,C2.

   S           3.000o K               Μοριακές ταινίες Zr O, YO, La O.

---------------------------------------------------------------------------------------------

πατήστε καί εδώ>

Από όσα αναφέραμε παρατηρούμε ότι η ακολουθία των φασματικών τύπων O, B, A, F, G, K, M αντιστοιχεί σε ακολουθία φθίνουσας θερμοκρασίας και σταδιακής μεταβολής χρώματος από το μπλέ μέχρι το κόκκινο.  Ειδικά δε στο κόκκινο (φασματικός τύπος Μ) , έχει προστεθεί άλλη μία ιδιάζουσα κατηγορία   ερυθρών γιγάντων αστέρων  η οποία εισήχθη από τους Morgan και Keenan το 1940 , η των αστέρων άνθρακος .

Το φάσμα των ανθρακούχων αστέρων παρουσιάζει έντονες ταινίες ατομικού άνθρακος (C), κυανίου (CN) , ριζών υδρογονανθράκων (CH) και άλλων ανθρακούχων ενώσεων με έκδηλο το οξείδιο του τιτανίου  (Ti O).  Μερικοί από αυτούς περιέχουν το ασταθές χημικό στοιχείο τεχνήτιο (Te) το οποίο έχει την παραδοξότητα ότι το ισότοπό του έχει πολύ μικρή ημιπερίοδο ζωής 210.000 ετών, πράγμα ασυνήθιστο.  Οπτικά οι αστέρες αυτοί είναι αμυδροί και έχουν ολοκόκκινο χρώμα.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των είναι και η μεγάλη σπανιότης των στον γαλαξία μας.  Όμως χιλιάδες ανθρακούχων αστέρων έχουν εντοπισθεί στο Μεγάλο και Μικρό νέφος του Μαγγελάνου.

Δείκτης χρώματος αστέρος (color index).  Με μία προσεκτική παρατήρηση διαπιστώνουμε ότι οι αστέρες στον ουρανό δεν είναι όλοι λευκοί όπως φαίνονται, αλλά παρουσιάζουν διάφορα χρώματα με περισσότερο αντιληπτό στον οφθαλμό το ερυθρό.    Π.χ ο Σείριος είναι λευκός, ο Βέγας κυανόλευκος, η Αίγα χρυσοκίτρινη, ο Αντάρης κόκκινος, ο Μπετελκέζ υποκίτρινος   ερυθρός , ο β της Μικράς Άρκτου έντονα κόκκινος κλπ.

Ο Πτολεμαίος αναφέρει σαν ερυθρούς αστέρες τον Αρκτούρο, τον Αλδεβαράν, τον Αντάρη και τον Μπετελγκέζ . Καθίσταται  αποδεκτή και σήμερα η χρωματική βαθμολόγηση του Ι. Σμίθ η οποία έγινε το 1868 στο αστεροσκοπείο των Αθηνών και η οποία είχε ως εξής :

          

0  λευκό	5  κίτρινο αργυρόχρουν
1  λευκό, υποκύανο, κιτρινωπό	6  πορτοκαλί
2  λευκό κιτρινωπό	7  χρυσοκίτρινο
3  κιτρινωπό	8   υπέρυθρο
4  κίτρινο	9  χαλκέρυθρο 10  ερυθρό

Άν αποτυπωθούν σε μία φωτογραφική πλάκα οι αστέρες, αυτοί θα παρουσιάζουν δίσκους. Όσο μεγαλύτερη είναι η λαμπρότητα του αστέρος, τόσο πιό μεγάλο θα παρουσιάζεται το φωτεινό του είδωλο. Όμως δύο αστέρες της ίδιας λαμπρότητος αλλά όμως με διαφορετικό χρώμα, δέν παρουσιάζουν το ίδιο φωτογραφικό είδωλο.  Π.χ η διάμετρος του κόκκινου αστέρα είναι μικρότερη από αυτήν του μπλέ. Το ποσόν της διαφοράς μεταξύ του οπτικού και του φωτογραφικού μεγέθους του αστέρος είναι ο δείκτης χρώματος (C) ο οποίος εξαρτάται από τον φασματικό τύπο και από αυτόν προσδιορίζεται η επιφανειακή θερμοκρασία του αστέρος.

ΣΥΝΕΧΕΙΑ >