o întrebare pe care mulți oameni o pun astronomilor este: ‘cum știți voi atât de multe despre univers? Când vorbesc despre stele, galaxii, dimensiunile lor, temperaturile etc., Sunt întrebat frecvent cum măsurați voi toate acestea. Asta e frumusețea fizicii. În fizică, trebuie să inventăm noi modalități de a rezolva o problemă și de a înțelege mai bine funcționarea cosmosului. În acest articol, vă voi arăta cum astrofizicienii măsoară temperatura stelelor aflate la trilioane de kilometri distanță.
astrofizicienii folosesc mai multe tehnici indirecte de măsurare a temperaturii. Să aruncăm o privire la unele dintre ele unul câte unul.
Legea deplasării Wien:
legea deplasării Wien se referă la spectrul de radiații al unui corp negru. Conform acestui fapt, curba de radiație a corpului negru pentru diferite temperaturi va atinge un vârf la diferite lungimi de undă care sunt invers proporționale cu temperatura. Folosind această relație inversă între lungimea de undă și temperatură, temperaturile stelelor pot fi estimate.
cu toate acestea, acest lucru se aplică numai stelelor cu spectre care se apropie îndeaproape de cea a unui corp negru. Mai mult, ar trebui să fie disponibile și spectrele calibrate în flux ale stelei luate în considerare. Cu toate acestea, această metodă nu oferă rezultate precise, deoarece stelele nu sunt corpuri negre perfecte.
Legea lui Stefan:
o altă lege care poate fi folosită pentru a măsura temperatura stelelor este legea lui Stefan. Am acoperit această lege în detaliu în bazele astrofizicii serie. Legea Stefan-Boltzmann descrie puterea radiată de la un corp negru în ceea ce privește temperatura sa. Conform acestei legi, puterea totală de căldură radiantă emisă de pe o suprafață este proporțională cu a patra putere a temperaturii sale absolute. L = 4 xtrogr2 xtrogr4 . Aici se află Constanta Stefan-Boltzmann, L este luminozitatea, R și T sunt raza și temperatura stelei luate în considerare.
Citiți toate articolele din seria bazele astrofizicii aici
la început, măsurăm fluxul total de lumină care vine de la stea. Apoi, combinând acești factori, oamenii de știință estimează luminozitatea. Și folosind interferometre, se poate găsi o rază a unei stele. În cele din urmă, temperatura este măsurată prin conectarea tuturor acestor termeni în formula lui Stefan. Factorul limitativ aici este dificultatea de a măsura razele celor mai mari sau mai apropiate stele. Deci măsurătorile există doar pentru câțiva giganți și câteva zeci de stele din secvența principală din apropiere. Cu toate acestea, acestea acționează ca calibratori fundamentali împotriva cărora astrofizicienii compară și calibrează alte tehnici.
înrudit
- cum se clasifică peste un trilion de trilioane de stele în doar 7 grupuri
- o diagramă care poate trasa toate stelele din univers
- ciclul de viață al stelelor
prin analiza spectrului unei stele:
știm că atomii/ionii au niveluri diferite de energie. Și, populația acestor niveluri depinde de temperatură. Nivelurile mai ridicate sunt ocupate la temperaturi mai ridicate și invers pentru niveluri mai scăzute. Tranzițiile dintre niveluri pot duce la emisia sau absorbția luminii la o anumită lungime de undă, în funcție de diferența de energie dintre nivelurile în cauză. În general, o stea este mai fierbinte la interior și mai rece la exterior. Straturile mai reci, suprapuse, absorb radiațiile care ies din centrul stelei. Acest lucru are ca rezultat linii de absorbție în spectrul pe care îl obținem.
analiza spectrului constă în măsurarea punctelor forte ale acestor linii de absorbție pentru diferite elemente chimice și lungimi de undă diferite. Rezistența unei linii de absorbție depinde în primul rând de temperatura stelei și de cantitatea unui anumit element chimic. Cu toate acestea, câțiva alți parametri precum gravitația, turbulența, structura atmosferică etc., o poate influența și ea. Această metodă oferă măsurători de temperatură cu o precizie la fel de bună ca +/-50 Kelvins.
Relația Culoare – Temperatură:
o altă metodă de măsurare a temperaturii stelelor este prin analizarea culorii lor. Deși toate stelele apar albe, ele au culori diferite atunci când sunt privite cu atenție. Variațiile sunt rezultatul temperaturii lor. Stelele reci apar roșii, iar cele fierbinți sunt albastre. Măsurăm culoarea unei stele printr-un instrument numit fotometru fotoelectric.
aceasta implică trecerea luminii prin diferite filtre și găsirea cantității care trece prin fiecare filtru. Măsurătorile de la fotometru sunt convertite la temperatură folosind Cântare standard. Această metodă este benefică atunci când un spectru bun al unei stele nu este disponibil. Rezultatele obținute în această metodă sunt exacte până la + / – 100-200 K. Cu toate acestea, această metodă oferă rezultate slabe pentru stelele mai reci.
fiecare dintre metodele menționate mai sus are avantajele și limitările sale. Totuși, astrofizicienii de pe tot globul folosesc pe scară largă aceste metode și ajung să dea rezultate satisfăcătoare.
s-ar putea să vă placă și
- cum să deveniți astrofizician?
- 10 dintre cele mai bune cărți despre astrofizică
- Top 10 astrofizicieni din istorie
Editor la ‘secretele Universului’, am terminat Masterul în Fizică din India și în curând mă voi alătura Institutului de științe Spațiale din Barcelona pentru studiile mele de doctorat pe exoplanetă. Îmi place să scriu despre o multitudine de subiecte legate de științele planetare, astrofizica observațională, mecanica cuantică și fizica atomică, împreună cu progresele care au loc în industria spațială.