点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我们是怎么通过光谱对星星“查户口”的?
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

我们是怎么通过光谱对星星“查户口”的?

来源:光明网2020-02-25 18:15

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  天黑时,我们仰望天空,可以看到无数的星星正在眨着眼睛看我们(当然,雾霾天、多云的时候我们是看不到的)。那么星星是什么样的呢?它们之间有什么不同呢?从最开始伽利略发明了望远镜,人们就开始不断改造观测设备,用来研究更远、更多的天体。可是对于遥远的天体,我们该怎么研究呢?最直观的想法就是从天体的位置和发出的光来研究。下面我们就来看看如何通过光来研究它们吧。

  首先,现代望远镜都是通过电子元件(CMOS,CCD等)把光转换成数字信号,这样做的好处是可以探测更暗的天体。左侧是我们肉眼看到的天空,右侧则是望远镜看到的天空。4米的光谱望远镜可以观测到比人眼看到最暗的星还要暗40万倍的(人眼最暗可以看到6等星,望远镜按照19等算)。

我们是怎么通过光谱对星星“查户口”的?

  得到了星光之后,我们就需要对光进行色散。就如同雨后的彩虹把阳光散成各种颜色一样,我们能够得到星光在不同波长处的流量。我们生活中的每一种颜色都对应着特定的波长,比如红色光的波长约为625-740纳米、绿色光的波长约为500-565纳米、蓝色光的波长约为485-500纳米。经过这波操作之后,我们看到的一闪一闪的星光就变成了下面这个样子。

  我们将其称之为光谱。是不是有点股票走势图的感觉?科学家们通过分析发现,恒星光谱中最高的地方的波长与这颗恒星的温度非常相关,最高点越偏向蓝端,星也越热。相反,最高点越偏向红端,星的温度也就越低。我们的太阳温度大约为5778K(K代表温度单位开尔文)。上图是一个高温星和一个低温星的光谱。

  我们发现光谱不仅能告诉我们星的温度,还可以告诉我们更多的信息。每个恒星的光都是它的内核通过核聚变产生出来的,光在向外辐射过程中,会经过厚厚的、没有参与聚变反应的恒星大气,大气中的原子、分子会选择它们喜欢的特定波长的光吸收掉,这就形成了光谱中的吸收线和吸收带。我们不但可以根据光谱中吸收线对应的波长,判断出是什么原子、分子吸收掉了光,还可以根据吸收线的深度和宽度来判断恒星大气的成分。

  而利用光谱的谱线,还可以得到恒星的速度和星系的距离。那怎么利用谱线测量呢?在说明之前我们要先介绍一个知识点:多普勒效应(如下图)。

  多普勒效应是指光的波长会随着星星朝向我们的速度发生改变。当星星朝我们飞行的时候,光的波长会往蓝色方向移动;当星星远离我们的时候,光的波长会朝红色的方向移动。那么我们就可以通过测量谱线偏移了多少来计算星星的移动速度。我们把这个沿着我们视线方向移动的速度称之为视向速度或者红移(对于恒星我们用视向速度,对于星系我们用红移表示)。

  现在如何利用谱线测量恒星速度我们大概知道了,那么怎么测量星系的距离呢?因为我们的宇宙在膨胀,越远的天体会越快速的远离我们,我们就可以通过天体远离我们的速度来估算它们的距离了。而这个速度,就是我们上面提到的红移。其实,通过光谱我们还可以了解星星更多的信息。每当我们对宇宙有了新的发现的同时,更多的未知就会摆在我们面前。让我们一起努力吧!

  作者简介:宋轶晗,国家天文台高级工程师。研究方向为一维、二维光谱处理与分析。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 国宝大熊猫福州安新家

  • 藏族非遗展演走进古城西安

独家策划

推荐阅读
从中国地质调查局获悉,由该局广州海洋地质调查局自主研发的国内首台海底地层空间立体钻探与原位监测机器人,日前在南海1264米水深海域成功完成试验作业,各项性能全面达标,标志着我国深海勘探与地层原位监测技术取得重要突破。
2026-01-16 03:45
15日,国际学术期刊《自然》发表中国科研团队重大成果——由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队,首次直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应,为人类搜寻轻暗物质粒子打开关键突破口,标志着我国在基础物理与探测器技术领域跻身国际前沿。
2026-01-16 03:45
15日12时01分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将阿尔及利亚遥感三号卫星A星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-01-16 03:45
进一步促进青年科技人才脱颖而出,需要凝聚多方合力、强化协同联动,从制度供给、环境营造、资源倾斜等方面精准施策、一体推进。
2026-01-16 03:45
展望未来,随着相关实践的不断普及和深化,数智赋能的流动公共服务将更加可及、公平普惠、精准高效,并为推进国家治理体系和治理能力现代化注入更多动能。
2026-01-16 03:45
中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所)主任医师施均、研究员熊海清为通讯作者,博士后李若难、主治医师潘虹、主治医师张乐乐和研究生马佳秀为共同第一作者。
2026-01-16 09:04
他们提出一种全新多物理域融合计算系统,可利用后摩尔新器件支持傅里叶变换,使算力提升近4倍,为具身智能、通信系统等领域开辟新的可能。
2026-01-15 04:05
2025年11月,中国载人航天工程启动第一次应急发射任务,并取得圆满成功。此次任务,源于神舟二十号飞船疑似遭到空间微小碎片的撞击,返回任务被迫按下紧急“暂停键”。
2026-01-15 04:55
现代人工智能是先进计算的产物,也是赋能千行百业的技术。从早期符号主义在有限算力下的踯躅前行,到神经网络思想历经沉浮,直至大数据与图形处理器(GPU)的邂逅,
2026-01-15 04:55
项目骨干成员、中国科学院大学教授郑阳恒表示,团队还将与暗物质探测实验团队合作,将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。
2026-01-15 09:03
对于娱乐及部分消费产业而言,当前的人形机器人还不适合作为长期自有资产,更适合通过“租赁+技术服务”的方式使用。
2026-01-15 09:02
最终,他们模拟出一种外形稳定的氰化氢晶体,其外形为顶端多面、底部圆润的圆柱体,长度约450纳米,整体形状类似切割后的宝石。
2026-01-15 09:00
从中国地震局获悉,近日,在离岸80千米的三峡江苏大丰海上风电场,全国首个海底综合地震电磁监测台站建成,这标志着我国地球物理场监测台网向海域拓展取得新进展。
2026-01-15 04:05
你有没有感觉,这些年的春天来得越来越不规律了?相比过去,有的地方春来早,有的地方春迟到。这不是你的错觉,全球变暖正导演着一场波及整个北半球的“春日变奏曲”。
2026-01-14 02:55
布局未来产业,要统筹经济性与战略性,综合考虑绝对优势和比较优势,深耕细分赛道,探索各具特色的发展路径和模式。
2026-01-14 09:03
实现了育种加代方法的颠覆性创新,整体上达到国际领先水平。
2026-01-14 19:12
相关研究成果发表于《植物生物技术》,为光信号驱动的绿色农业技术创新提供了全新思路。
2026-01-14 19:12
“十四五”以来,生态环境部卫星遥感监测能力显著提升,目前已在轨运行7颗生态环境卫星,初步构建起多星联动的生态环境卫星遥感监测体系。
2026-01-14 09:03
作为钢铁生产核心工序,高炉占生产总成本的70%左右,其长期稳定运行直接关系企业盈利状况。经过攻关,宝钢股份高炉AI大模型对炉温等关键指标的预测准确率达90%,实现对内部状态的高精度、高时效性感知。
2026-01-14 09:02
1月13日23时25分,我国在海南商业航天发射场使用长征八号甲运载火箭,成功将卫星互联网低轨18组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-01-14 09:01
加载更多