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

  • 辽宁营口:24小时为进出港船只破冰护航

  • 美丽中国丨冬日抚仙湖

独家策划

推荐阅读
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
黄宣谕在《当代中国史研究》2025年第6期撰文指出,1949—1958年,基于工作重心转移与科普力量分布状况,党和政府重点在大中城市开展科普工作。
2026-01-28 02:55
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
据农业农村部最新发布的数据,2025年全国粮食产量达到14298亿斤,增产168亿斤,连续两年稳定在1.4万亿斤以上。
2026-01-26 09:56
试验将收集锋面不同高度、不同位置的气象数据,为深化云贵准静止锋研究、提升预报服务能力提供更全面的支撑。
2026-01-26 09:51
中国科学家在国际学术期刊《细胞》发表论文,首次系统揭示了埃博拉病毒在2018—2020年大规模流行期间的一个关键“优势”突变。
2026-01-26 09:49
这一问题在当代科技哲学与美学的交叉前沿领域日益成为争论的焦点。
2026-01-26 09:48
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
加载更多