sokan felteszik a kérdést a csillagászoknak: ‘Honnan tudtok ennyit az univerzumról? Amikor a csillagokról, galaxisokról, méretükről, hőmérsékletükről stb.beszélek., Gyakran kérdezik tőlem, hogy srácok hogyan mérik mindezt. Ez a fizika szépsége. A fizikában új módszereket kell kitalálnunk egy probléma megoldására és a kozmosz működésének jobb megértésére. Ebben a cikkben megmutatom, hogyan mérik az asztrofizikusok a billió kilométer távolságra lévő csillagok hőmérsékletét.
az asztrofizikusok a hőmérsékletmérés számos közvetett technikáját alkalmazzák. Nézzünk meg néhányat egyesével.
Wien elmozdulási törvénye :
Wien elmozdulási törvénye a fekete test sugárzási spektrumával foglalkozik. Ennek értelmében a feketetest sugárzási görbéje a különböző hőmérsékleteken különböző hullámhosszokon tetőzik, amelyek fordítottan arányosak a hőmérséklettel. A hullámhossz és a hőmérséklet közötti fordított összefüggés segítségével a csillagok hőmérséklete megbecsülhető.
ez azonban csak azokra a csillagokra vonatkozik, amelyek spektruma szorosan megközelíti a fekete testét. Ezenkívül a vizsgált csillag fluxussal kalibrált spektrumának is rendelkezésre kell állnia. Ez a módszer azonban nem ad pontos eredményt, mivel a csillagok nem tökéletes fekete testek.
Stefan törvénye:
egy másik törvény, amelyet a csillagok hőmérsékletének mérésére lehet használni, Stefan törvénye. Ezt a törvényt részletesen tárgyaltuk az asztrofizika alapjai sorozatban. A Stefan-Boltzmann törvény leírja a fekete testből sugárzott erőt annak hőmérséklete szempontjából. E törvény szerint a felületből kibocsátott teljes sugárzó hőteljesítmény arányos abszolút hőmérsékletének negyedik teljesítményével. L = 4-2-4 . Itt a Stefan-Boltzmann állandó, l a fényesség, R és T a vizsgált csillag sugara és hőmérséklete.
olvassa el az asztrofizika alapjai sorozat összes cikkét itt
először a csillagból érkező fény teljes fluxusát mérjük. Ezután ezeket a tényezőket kombinálva a tudósok becsülik a fényerőt. Az interferométerek segítségével pedig egy csillag sugara található. Végül a hőmérsékletet úgy mérik, hogy ezeket a kifejezéseket bedugják Stefan képletébe. A korlátozó tényező itt a legnagyobb vagy legközelebbi csillagok sugarainak mérésének nehézsége. Tehát a mérések csak néhány óriásra és néhány tucat közeli fősorozatú csillagra vonatkoznak. Ezek azonban alapvető kalibrátorokként működnek, amelyekhez az asztrofizikusok összehasonlítják és kalibrálják az egyéb technikákat.
Related
- hogyan osztályozhatunk több mint egy billió billió csillagot mindössze 7 csoportba
- egy diagram, amely az univerzum összes csillagát ábrázolja
- a csillagok életciklusa
egy csillag spektrumanalízisével:
tudjuk, hogy az atomok/ionok különböző energiaszintek vannak. Ezen szintek népessége pedig a hőmérséklettől függ. A magasabb szintek magasabb hőmérsékleten vannak elfoglalva, és fordítva az alacsonyabb szinteknél. A szintek közötti átmenetek a fény kibocsátását vagy abszorpcióját eredményezhetik egy adott hullámhosszon, az érintett szintek közötti energiakülönbségtől függően. Általában egy csillag belül melegebb, kívül pedig hűvösebb. A hűvösebb, átfedő rétegek elnyelik a csillag közepétől érkező sugárzásokat. Ez abszorpciós vonalakat eredményez a kapott spektrumban.
a spektrum analízis ezen abszorpciós vonalak erősségének méréséből áll különböző kémiai elemek és különböző hullámhosszak esetében. Az abszorpciós vonal erőssége elsősorban a csillag hőmérsékletétől és egy adott kémiai elem mennyiségétől függ. Számos más paraméter, például gravitáció, turbulencia, légköri szerkezet stb., befolyásolhatja azt is. Ez a módszer olyan pontossággal méri a hőmérsékletet, mint + / -50 Kelvin.
Szín-Hőmérséklet Kapcsolat:
egy másik módszer a csillagok hőmérsékletének mérésére a színük elemzése. Bár minden csillag fehérnek tűnik, gondosan megnézve különböző színűek. A változások a hőmérsékletük következményei. A hideg csillagok pirosnak tűnnek, a forróak pedig kékek. A csillag színét egy fotoelektromos fotométernek nevezett műszerrel mérjük.
ez magában foglalja a fény áthaladását különböző szűrőkön, és megtalálja az egyes szűrőkön áthaladó mennyiséget. A fotométer méréseit standard skálák segítségével hőmérsékletre konvertáljuk. Ez a módszer akkor előnyös, ha egy csillag jó spektruma nem áll rendelkezésre. Az ezzel a módszerrel kapott eredmények +/- 100-200 K-ig pontosak.
a fent említett módszerek mindegyikének megvannak a maga előnyei és korlátai. Mégis, az asztrofizikusok szerte a világon széles körben használják ezeket a módszereket, és végül kielégítő eredményeket adnak.
Ön is kedvelheti
- Hogyan válhat Asztrofizikussá?
- 10 a legjobb könyvek asztrofizika
- Top 10 asztrofizikus a történelem
a ‘The Secrets Of the Universe’ szerkesztője, elvégeztem a fizika Mesterképzésemet Indiából, és hamarosan csatlakozom a barcelonai Űrtudományi Intézethez az Exobolygókkal kapcsolatos doktori tanulmányaimhoz. Szeretek rengeteg témáról írni, amelyek a bolygótudományokkal, a megfigyelési asztrofizikával, a kvantummechanikával és az atomfizikával foglalkoznak, valamint az űriparban zajló előrelépésekkel.