إينار هيرتزشبرونج: الكيميائي الذي صنف النجوم

تلقى تدريبه كمهندس كيميائي، وعمل في مختبر في سانت بطرسبرغ، ودرس الكيمياء الضوئية في لايبزيغ. عندها فقط، كهاوٍ يراقب من فريدريكسبرغ، لاحظ إينار هيرتزشبرونج شيئاً لم يسجله أي عالم فلك محترف بشكل صحيح: يمكن لنجمين أن يتشاركا في نفس النوع الطيفي - نفس اللون، ونفس البصمة للضوء الممتص - ومع ذلك يختلفان بشكل كبير في السطوع الجوهري. أدى هذا الملاحظة إلى تقسيم النجوم إلى مجموعتين، وأنتج المخطط الأكثر فائدة في الفيزياء الفلكية، ومنح علماء الفلك أول مقياس موثوق لقياس الكون.

تدريب الهاوي

ولد هيرتزشبرونج في 8 أكتوبر 1873 في فريدريكسبرغ بالدنمارك، وهو ابن سيفيرين كارل لودفيج هيرتزشبرونج وهنرييت كريستيان شارلوت فروست. كان والده عالم فلك هاوٍ، ونقل إليه حماسه - وإن لم يكن في البداية كمهنة. درس هيرتزشبرونج الهندسة الكيميائية في معهد كوبنهاغن للفنون التطبيقية، وتخرج عام 1898، ثم قضى عامين في العمل ككيميائي في سانت بطرسبرغ وعاماً إضافياً في عام 1901 في دراسة الكيمياء الضوئية في جامعة لايبزيغ.

لم تكن هذه الانعطافة بلا جدوى. كانت الكيمياء الضوئية في ذلك العصر هي العلم الكامن وراء اللوحة الفوتوغرافية، وكانت اللوحة الفوتوغرافية هي الأداة التي حولت علم الفلك من تخصص يعتمد على العدسة العينية إلى تخصص كمي. وصل هيرتزشبرونج إلى النجوم وهو يعرف بالفعل كيفية قياس الضوء على الفيلم.

في عام 1902، بدأ ملاحظاته الفلكية الخاصة في فريدريكسبرغ، وعمل خارج المؤسسة المهنية.

العمالقة والأقزام

في غضون بضع سنوات، توصل إلى الاكتشاف المهم. كان علماء الفلك يصنفون النجوم حسب النوع الطيفي، الذي يتوافق تقريباً مع درجة حرارة السطح واللون. لاحظ هيرتزشبرونج أن النجوم التي تشترك في نوع طيفي واحد يمكن أن يكون لها قدر مطلق مختلف تماماً - أي أن سطوعها الحقيقي، بمجرد احتساب المسافة، يختلف بعوامل هائلة.

كانت الآثار هيكلية. إذا كان نجمان متساويين في الحرارة على السطح ولكن أحدهما يبعث ضوءاً أكثر بكثير، فيجب أن يكون الأكثر سطوعاً أكبر بكثير. وهكذا انقسمت النجوم إلى عمالقة وأقزام. لم يكن هذا تحسيناً للتصنيف؛ بل كان اكتشافاً أن النجوم تنتمي إلى عائلات فيزيائية متميزة، مما فتح بدوره السؤال حول ما إذا كانت تلك العائلات تمثل مراحل مختلفة من قصة حياة واحدة.

المخطط

في عام 1909، انضم هيرتزشبرونج إلى مرصد غوتينغن تحت إشراف كارل شوارزشيلد، منتقلاً من هاوٍ إلى مركز الفيزياء الفلكية الألمانية. في عام 1911، أنتج المخطط الذي يحمل اسمه: نجوم مرتبة حسب النوع الطيفي مقابل السطوع، بناءً على عمل التصنيف السابق لأنطونيا موري. توصل هنري نوريس راسل بشكل مستقل إلى نفس البناء تقريباً، والنتيجة معروفة عالمياً باسم مخطط هيرتزشبرونج-راسل.

تكمن قوته في ما يكشفه بدلاً من ما يسجله. لا تتناثر النجوم بشكل عشوائي عبر المخطط؛ بل تقع في شريط قطري طويل، التسلسل الرئيسي، مع مجموعات متميزة من العمالقة والأقزام خارجها. هذا الهيكل هو الأثر المرئي للتطور النجمي - أصبح المخطط الإطار الرئيسي لشرح أنواع النجوم وكيفية تغيرها خلال حياتها، ولا يزال، بعد أكثر من قرن، أول شيء يتعلم طالب علم الفلك قراءته.

المتغيرات القيفاوية وزلة مكلفة

في عام 1913، تحول هيرتزشبرونج إلى المتغيرات القيفاوية، وهي نجوم ينبض سطوعها بانتظام صارم. اكتشفت هنريتا ليفيت أن فترة القيفاوي مرتبطة بسطوعه - مما يعني أنه إذا أمكن معايرة العلاقة مقابل نجوم ذات مسافة معروفة، فإن أي قيفاوي في أي مكان سيعلن عن مسافته الخاصة من خلال إيقاعه. كان هذا هو المفتاح المحتمل لمقياس الكون.

أجرى هيرتزشبرونج المعايرة، باستخدام قياسات التزيح لتحديد المسافات إلى القيفاويات القريبة، ثم طبق العلاقة المعايرة لتقدير مسافة سحابة ماجلان الصغرى. كما ارتكب خطأً كبيراً، حيث وضع النجوم أقرب بعشر مرات - وهو خطأ وُصف بأنه ربما كان زلة قلم، مما أدى إلى نشر تقدير منهجي منخفض بعامل عشرة في أرقام المسافة الخاصة به. إنه تذكير بمدى ضيق الهوامش في عمل المسافة الكونية في أوائل القرن العشرين، حيث يمكن لخطأ حسابي أن يقلص الكون بمقدار مرتبة من حيث الحجم. كانت الطريقة نفسها سليمة، وهي الطريقة التي استمرت.

ليدن

في عام 1919، انتقل هيرتزشبرونج إلى مرصد ليدن في هولندا، حيث قضى السنوات السبع والعشرين التالية، وأصبح مديراً له في عام 1937 وبقي حتى عام 1946. ربطه زواجه أكثر بعالم الفلك الهولندي: كانت زوجته هنريتا مارييت أوغسطين ألبرتين كابتين، ابنة عالم الفلك جاكوبوس كابتين، الذي كانت دراساته الإحصائية لحركات النجوم تعيد تشكيل الأفكار حول بنية المجرة.

في ليدن، قام بالتدريس أيضاً. ومن بين طلاب الدراسات العليا لديه جيرارد كويبر، الذي سيؤسس علم الكواكب الحديث - وهو خط فكري يمتد من مهندس كيميائي دنماركي إلى النظام الشمسي الخارجي.

امتدت عادات الملاحظة لدى هيرتزشبرونج إلى ما هو أبعد من النجوم. اكتشف كويكبين، بما في ذلك 1627 إيفار، وهو عضو في مجموعة أمور التي تقترب مداراتها من مدار الأرض.

التقدير والحياة الطويلة

جاءت التكريمات بثبات في الستينيات من عمره. تم انتخابه في الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم في عام 1927 وحصل على الميدالية الذهبية للجمعية الفلكية الملكية في عام 1929 - وهو أعلى تقدير في علم الفلك البريطاني. تبعتها ميدالية بروس في عام 1937، وهو العام الذي تولى فيه إدارة ليدن، والانتخاب في الجمعية الفلسفية الأمريكية في عام 1941.

توفي في 21 أكتوبر 1967 في روسكيلد بالدنمارك، عن عمر يناهز الرابعة والتسعين، بعد أن عاش طويلاً بما يكفي لرؤية المخطط الذي بناه في عام 1911 يصبح الإطار التنظيمي لتخصص كان بالكاد موجوداً عندما بدأ. يحمل كويكب، 1693 هيرتزشبرونج، وفوهة قمرية اسمه.