آيا ستاره‌ها هم حرکت مي‌کنند؟

حرکت‌هاي ستاره‌اي

با چشم غير مسلح فقط مي‌توان حرکت‌هاي ظاهري ستارگان را، که ناشي از چرخش و گردش زمين هستند، ديد. ولي اندازه‌گيري‌هاي دقيق نشان مي‌دهند که ستارگان خود داراي حرکتند و مکانشان واقعاً تغيير مي‌کند، اما به علت فاصله‌ي بسيار زياد، تغيير مکان آنها نامحسوس است. با مثالي ساده مي‌توان دريافت که چگونه فاصله يک جسم در آشکار کردن جابجايي آن تأثير مي‌گذارد. يک هواپيما که در فاصله‌ي بسيار دور و نزديک به افق پرواز مي‌کند ظاهراً حرکتي بسيار کند دارد، ولي يک خودرو که از جاده مقابل ناظر مي‌گذرد بلافاصله تغيير مکان مي‌دهد؛ در حالي که ممکن است سرعت خودرو 60 کيلومتر در ساعت و سرعت هواپيما 1000 کيلومتر در ساعت باشد. در مقايسه، حرکت ظاهري هواپيما نسبت به حرکت ظاهري ستارگان بسيار سريع است، ولي با وجود اينکه سرعت واقعي ستارگان ممکن است حدود 80000 کيلومتر در ساعت باشد، آشکار کردن جابجايي آن‌ها با چشم غيرمسلح قرن‌ها طول مي‌کشد.

حرکت‌هاي ويژه

مقدار تغيير زاويه‌اي مکان ستاره را حرکت ويژه مي‌نامند. حرکت ويژه برحسب ثانيه‌ي قوسي اندازه‌گيري مي‌شود و مقدار آن معمولاً بسيار کمتر از يک ثانيه قوسي در سال است. عموماً، براي اندازه‌گيري حرکت ويژه، دو بار از مکان ستاره عکسبرداري مي‌کنند. فاصله‌ي زماني بين اين دو عکسبرداري، حداقل 10 سال و در بعضي موارد حتي 50 سال است. اندازه‌گيري جابجايي ستاره نسبت به ستارگان زمينه با دستگاه‌هاي بسيار دقيق انجام مي‌گيرد. به علت تأثير فاصله که در بالا به آن اشاره شد، حرکت ويژه ستارگان نزديکتر، بيشتر از ستارگان دورتر است. براي مثال، شعراي يماني که يکي از نزديک‌ترين ستارگان به منظومه‌ي شمسي است، 1/3 ثانيه قوسي در سال حرکت مي‌کند، در حالي که سهيل به علت داشتن فاصله زياد يعني 500 سال نوري ، فقط 0/02 ثانيه‌ي قوسي جابجا مي‌شود. ردف که تقريباً سه بار دورتر از سهيل است حرکت ويژه‌ي بمراتب کمتري دارد و تنها 0/004 ثانيه‌ي قوسي در سال تغيير مکان مي‌دهد. بديهي است که فاصله بين دو عکسبرداري بايد زياد باشد تا اندازه‌گيري اين زواياي بسيار کوچک عملي گردد. از طرف ديگر، بايد توجه داشت که قدرت تفکيک تلسکوپ‌هاي عکسبردار به ندرت بيشتر از يک ثانيه‌ي قوسي است.
حرکت ويژه‌ي ستارگان نه تنها به فاصله از خورشيد بلکه به حرکت فضايي واقعي آن‌ها بستگي دارد. ما هنگام رصد حرکت ويژه، فقط يک مولفه از حرکت فضايي ستاره را مي‌بينيم. مثلاً اگر ستاره‌اي مستقيماً به طرف ما حرکت کند يا از ما دور شود، حتي اگر حرکت فضايي بسيار زيادي داشته باشد، قادر به آشکار کردن حرکت ويژه آن نخواهيم بود. بنابراين، اخترشناسان در استفاده از حرکت‌هاي ويژه براي تعيين ويژگي‌هاي حرکت ستارگان در مجاورت خورشيد، اين واقعيت را در نظر مي‌گيرند که تنها يک مؤلفه از حرکت رويت شده است و بنابراين مجبورند از شيوه‌هاي آماري براي تصحيح يافته‌هاي خود استفاده کنند.

سرعت شعاعي

به کمک اثر دوپلر مي‌توان مؤلفه‌ي ديگر حرکت ستارگان را آشکار کرد . اثر دوپلر عبارت است از تغيير طول موج نور يا ديگر امواج رسيده از يک منبع نسبت به ناظر دور يا نزديک مي‌شود. مثلاً، وقتي که يک قطار سوت کشان به ما نزديک مي‌شود صداي سوت زيرتر و هنگام دور شدن، بمتر شنيده مي‌شود به همين ترتيب، طول موج نور ستاره‌اي که به طرف ما حرکت مي‌کند، کوتاه‌تر و در نتيجه ستاره قرمزتر ديده مي‌شود. درحالي که نور ستاره‌ي درحال دور شدن، به طرف رنگ آبي ميل مي‌کند.
مؤلفه‌اي که به کمک اثر دوپلر اندازه‌گيري مي‌شود آن مولفه از حرکت است که در راستاي خط ديد ما قرار دارد و سرعت شعاعي ستاره ناميده مي‌شود. از روي طيف ستارگان به دقت مي‌توان سرعت شعاعي را محاسبه کرد. بر خلاف حرکت‌هاي ويژه، سرعت‌هاي شعاعي اندازه‌گيري شده سرعت‌هاي واقعي ستارگان هستند و به فاصله بستگي ندارند.
معمولاً سرعت شعاعي ستارگان در حدود 20 کيلومتر در ثانيه است. تعداد بسيار کمي نيز سرعت شعاعي بسيار زياد (بيش از 300 يا 400 کيلومتر در ثانيه) دارند. سرعت شعاعي شعراي يماني 8-کيلومتر در ثانيه است و نشان مي‌دهد که اين ستاره به ما نزديک مي‌شود. دَبَران، نورانيترين ستاره‌ي صورت فلکي ثور، از ستارگان سريع به شمار مي‌رود و سرعت شعاعي آن 54+ کيلومتر در ثانيه است، يعني با اين سرعت از ما دور مي‌شود. در هر يک از اين دو حالت، سرعتهاي ذکر شده فقط در راستاي شعاعي هستند و حرکت ستاره را در راستاي عمود بر خط ديد، يعني حرکت عرضي يا مماسي را شامل نمي‌شوند.

حرکت‌هاي فضايي

اگر بتوان هم حرکت ويژه و هم سرعت شعاعي يک ستاره را اندازه گرفت، آنگاه با ترکيب آن‌ها مي‌توان حرکت کل و راستاي حرکت ستاره را تعيين کرد . با اين کار، حرکت فضايي ستاره به دست مي‌آيد. حرکت فضايي بسياري از ستارگان نزديک به خورشيد محاسبه شده است. براي مثال، سرعت شعاعي شعراي يماني 8- کيلومتر در ثانيه و حرکت ويژه آن معادل يک سرعت مماسي 17 کيلومتر در ثانيه است. اگر اين دو عدد را به صورت بردار نشان دهيم و برآيندشان را محاسبه کنيم مي‌بينيم که سرعت فضايي شعراي يماني 18/7 کيلومتر در ثانيه و راستاي آن 30 درجه به طرف ما متمايل است.
بيشتر ستارگان نزديک تقريباً موازي حرکت مي‌کنند، ميانگين سرعت فضايي آن‌ها حدود 20 کيلومتر در ثانيه و در جهت صورت فلکي نهر است. اين حرکت منظومه‌اي را مي‌توان ناشي از اين واقعيت دانست که خورشيد خود در ميان ستارگان نزديک حرکت مي‌کند و سرعت آن در جهت مقابل، يعني به طرف صورت فلکي جائي است. همانطور که هنگام حرکت با يک اتوموبيل ظاهراً درخت‌ها و تيرهاي برق از ما مي‌گريزند، از منظومه‌ي شمسي نيز فقط حرکت ظاهري ستارگان نزديک را مي‌بينيم. در حالي که اين حرکت ناشي از حرکت خورشيد نسبت به ستارگان زمينه است.

حرکت‌هاي خاص

حرکت فضايي واقعي ستاره نسبت به ستارگان دور دست زمينه يا يک چارچوب مرجع، حرکت خاصي ناميده مي‌شود. حرکت خاص يک اتوموبيل در اتوبان، نسبت به کناره جاده يا مزارع اطراف آن ممکن است 100 کيلومتر در ساعت باشد، ولي اگر سرعت اين حرکت را نسبت به خورشيد بسنجيم بايد در نظر بگيريم که زمين نيز با سرعت 30 کيلومتر در ثانيه به دور خورشيد حرکت مي‌کند. بنابراين، با انتخاب چارچوب‌هاي مرجع گوناگون به نتايج گوناگون مي‌رسيم. به همين ترتيب، حرکت خاص خورشيد نسبت به ستارگان نزديک، حدود 20 کيلومتر در ثانيه است؛ ولي اگر به جاي ستارگان نزديک، ستارگان زمينه‌ي کهکشان خودمان به عنوان چارچوب مرجع در نظر گرفته شوند، حرکت خاص خورشيد 250 کيلومتر در ثانيه به دست مي‌آيد. اين تفاوت ناشي از آن است که اکثر ستارگان کهکشان محلي ما به دور مرکز آن در گردشند.
منبع مقاله :
هاچ، پاول؛ (1388)، ساختار ستارگان و کهکشان‌ها، برگردان: توفيق حيدرزاده. تهران: مؤسسه جغرافيايي و کارتوگرافي گيتاشناسي، چاپ هفتم.