een vraag die veel mensen aan astronomen stellen is: ‘hoe weten jullie zoveel over het heelal?’Als ik het heb over de sterren, sterrenstelsels, hun grootte, temperaturen, enz., Ik word vaak gevraagd hoe jullie dit allemaal meten. Dat is het mooie van natuurkunde. In de natuurkunde moeten we nieuwe manieren bedenken om een probleem op te lossen en de werking van de kosmos beter te begrijpen. In dit artikel laat ik jullie zien hoe astrofysici de temperatuur meten van sterren die biljoenen kilometers ver weg zijn.
astrofysici gebruiken verschillende indirecte technieken voor temperatuurmeting. Laten we er een paar één voor één bekijken.
de Verplaatsingswet van Wien:
de verplaatsingswet van Wien heeft betrekking op het radiospectrum van een zwart lichaam. Volgens dit, de blackbody straling curve voor verschillende temperaturen zal piek op verschillende golflengten die omgekeerd evenredig zijn met de temperatuur. Door deze omgekeerde relatie tussen golflengte en temperatuur te gebruiken, kunnen de temperaturen van sterren worden geschat.
dit geldt echter alleen voor sterren met spectra die nauw verwant zijn aan die van een zwart lichaam. Bovendien moeten ook de fluxgekalibreerde spectra van de betreffende ster beschikbaar zijn. Deze methode geeft echter geen nauwkeurige resultaten omdat sterren geen perfecte zwarte lichamen zijn.
wet van Stefan:Een andere wet die gebruikt kan worden om de temperatuur van sterren te meten is de wet van Stefan. We hebben deze wet in detail behandeld in de basisprincipes van astrofysica. De wet van Stefan-Boltzmann beschrijft de kracht die wordt uitgestraald door een zwart lichaam in termen van de temperatuur. Volgens deze wet is de totale stralingswarmte die van een oppervlak wordt uitgestoten evenredig met het vierde vermogen van de absolute temperatuur. L = 4πR2σT4 . Hier is σ de constante van Stefan-Boltzmann, L is de lichtkracht, R en T zijn de straal en temperatuur van de betreffende ster.
Lees hier alle artikelen van de basics of Astrophysics series
eerst meten we de totale lichtstroom die van de ster komt. Dan, het combineren van deze factoren, wetenschappers schatten de helderheid. En met behulp van interferometers kan een straal van een ster worden gevonden. Uiteindelijk wordt de temperatuur gemeten door al deze termen in Stefan ‘ s formule te stoppen. De beperkende factor hier is de moeilijkheid om de straling van de grootste Of dichtstbijzijnde sterren te meten. Metingen bestaan dus alleen voor een paar reuzen en een paar dozijn nabije hoofdreekssterren. Deze werken echter als fundamentele kalibrators waartegen astrofysici andere technieken vergelijken en kalibreren.
verwant
- hoe classificeer ik meer dan een biljoen biljoen sterren in slechts 7 groepen
- een diagram dat alle sterren in het universum
- de levenscyclus van sterren
door spectrumanalyse van een ster:
we weten dat atomen/ionen verschillende energieniveaus hebben. En, de bevolking van deze niveaus is afhankelijk van de temperatuur. Hogere niveaus worden bezet bij hogere temperaturen en vice versa voor lagere niveaus. De overgangen tussen niveaus kunnen resulteren in de emissie of absorptie van licht bij een bepaalde golflengte, afhankelijk van het energieverschil tussen de betrokken niveaus. Over het algemeen is een ster warmer van binnen en koeler van buiten. De koelere, bovenliggende lagen absorberen de straling die uit het midden van de ster komt. Dit resulteert in absorptielijnen in het spectrum dat we verkrijgen.
de spectrumanalyse bestaat uit het meten van de sterktes van deze absorptielijnen voor verschillende chemische elementen en verschillende golflengten. De sterkte van een absorptielijn hangt voornamelijk af van de temperatuur van de ster en de hoeveelheid van een bepaald chemisch element. Echter, verschillende andere parameters zoals zwaartekracht, turbulentie, atmosferische structuur, enz., kan het ook beïnvloeden. Deze methode geeft temperatuurmetingen met precisie zo goed als + / -50 Kelvin.
Relatie Tussen Kleur En Temperatuur:
een andere methode om de temperatuur van sterren te meten is door hun kleur te analyseren. Hoewel alle sterren wit lijken, hebben ze verschillende kleuren wanneer ze zorgvuldig worden bekeken. De variaties zijn het gevolg van hun temperatuur. De koude sterren lijken rood, en de hete zijn blauw. We meten de kleur van een ster met een instrument dat een foto-elektrische fotometer wordt genoemd.
dit houdt in het passeren van het licht door verschillende filters en het vinden van de hoeveelheid die door elk filter gaat. De metingen van de fotometer worden met behulp van standaardschalen omgezet in temperatuur. Deze methode is nuttig wanneer een goed spectrum van een ster niet beschikbaar is. De resultaten verkregen met deze methode zijn accuraat tot + / – 100-200 K. deze methode geeft echter slechte resultaten voor koelere sterren.
elk van de bovengenoemde methoden heeft zijn voordelen en beperkingen. Toch gebruiken astrofysici over de hele wereld deze methoden op grote schaal, en ze geven uiteindelijk bevredigende resultaten.
u zult dit ook leuk vinden
- Hoe word ik een astrofysicus?
- 10 van de beste boeken over astrofysica
- Top 10 astrofysici in de geschiedenis
redacteur bij ‘The Secrets Of the Universe’, ik heb mijn Master in de natuurkunde uit India afgerond en ik ga binnenkort naar het Institute of Space Sciences in Barcelona voor mijn doctorale studies over exoplaneten. Ik hou van schrijven over een overvloed aan onderwerpen die betrekking hebben op planetaire wetenschappen, observationele astrofysica, kwantummechanica en atomaire fysica, samen met de vooruitgang die plaatsvindt in de ruimte-industrie.