Hvordan kan astronomer fortælle, hvad et fjernt objekt er temperatur?

En rødlig stjerne er relativt

Moderne astronomiske forskning har akkumuleret en forbløffende rigdom af viden om universet på trods af ekstreme begrænsninger af observation og dataindsamling. Astronomer rapporterer rutinemæssigt detaljerede oplysninger om objekter, der er billioner af kilometer væk. En af de væsentlige teknikker ved astronomisk undersøgelse involverer måling af elektromagnetisk stråling og udførelse af detaljerede beregninger for at bestemme temperaturen på fjerne objekter.

Fra temperatur til farve

Lysets farve udstråles af en stjerne afslører dens temperatur, og en stjernes temperatur bestemmer temperaturen på nærliggende objekter som planeter. Lys fremstilles, når ladede atompartikler vibrere og frigiver energi som lyspartikler, kendt som fotoner. Fordi temperaturen svarer til en genstands indre energi, vil varmere genstande udsende fotoner med højere energi. Fotons energi bestemmer lysets bølgelængde eller farve; Lysets farve udledes således af et objekt en indikation af temperatur. Dette fænomen kan dog ikke observeres, indtil en genstand bliver ekstremt varm - ca. 3.000 grader Celsius (5,432 grader Fahrenheit) - fordi lavere temperaturer udstråler i det infrarøde spektrum frem for det synlige spektrum.

Himmelske blackbodies

Konceptet blackbody er vigtigt for at måle temperaturen på astronomiske objekter. Et sortlegeme er en teoretisk genstand, som helt absorberer energi fra alle bølgelængder af lys. Desuden er lysets udledning fra et sortlegeme ikke påvirket af objektets sammensætning. Det betyder, at et sortlegeme udstråler lys i henhold til et bestemt spektrum af farver, der udelukkende afhænger af objektets temperatur. Stjerner er ikke ideelle blackbodies, men de er tæt nok til at tillade en nøjagtig tilnærmelse af temperaturen baseret på emissionsbølgelængder.

Mange bølgelængder, en top

En simpel visuel observation afslører ikke temperaturen på en stjerne, fordi temperaturen bestemmer toppemissionsbølgelængden, ikke den eneste emissionsbølgelængde. Stjerner forekommer generelt hvidlige, fordi deres emissionsspektre dækker en lang række bølgelængder, og det menneskelige øje fortolker en blanding af alle farver som hvidt lys. Følgelig bruger astronomer optiske filtre, som isolerer bestemte farver, så de sammenligner intensiteten af ​​disse isolerede farver for at bestemme den omtrentlige top af en stjernes emissionsspektrum.

Opvarmet af en stjerne

Planetiske temperaturer er vanskeligere at bestemme, fordi en planets absorptions- og emissionsegenskaber muligvis ikke svarer til absorptions- og emissionsegenskaberne hos en blackbody. En planetens atmosfære og overfladematerialer kan afspejle betydelige mængder lys, og en del af den absorberede lysenergi bevares af drivhuseffekten. Derfor estimerer astronomer temperaturen på en fjern planet gennem komplekse beregninger, der tegner sig for sådanne variabler som den nærmeste stjernes temperatur, planetens afstand fra stjernen, procentdelen af ​​lys, der afspejles, atmosfærens sammensætning og planetens rotations egenskaber.

Del Med Dine Venner