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

  • 多彩开学第一课

  • 海南自贸港航空保税维修货值超450亿元

独家策划

推荐阅读
我国新型储能制造业全链条国际竞争优势凸显,优势企业梯队进一步壮大,产业创新力和综合竞争力显著提升,实现高端化、智能化、绿色化发展。
2025-02-18 09:33
新修订的科学技术普及法自2024年12月25日起施行。宣传贯彻科学技术普及法座谈会17日在京召开,全国人大常委会副委员长蔡达峰出席会议并讲话。
2025-02-18 09:32
迈着深深浅浅的步子走进葡萄园,脚下,枯叶作被覆盖着泥土;头顶,休眠的葡萄枝上零星挂着卷曲的叶子。果农们在葡萄架下来回穿梭,剪刀在手中翻飞,老练地修剪着葡萄枝条,随后,有条不紊地完成着开沟、窝肥、清园等“冬管清单”。
2025-02-18 09:32
2月13日,北京儿童医院,13位知名专家对1位8岁男孩的疑难病例展开缜密讨论。主持人是北京儿童医院院长、耳鼻咽喉头颈外科专家倪鑫,专家们则来自神经外科、肿瘤外科、口腔科等科室。
2025-02-18 09:28
2024年度河南省科学技术奖励名单上,河南农业大学“‘醛’球无敌”博士后科研团队的《木制细胞低碳增强结合关键技术》项目赫然在列。团队负责人彭万喜难掩笑意:“自2021年在全国博士后创新创业大赛拿金奖后,我们团队就荣誉不断。这背后,是国家对甲醛防控治理的日益重视。”
2025-02-18 09:27
重塑金身,树皮、籽壳和叶脉中的杜仲胶可作为首选材料。
2025-02-18 08:56
农业农村部近日制定印发《全国农业科技创新重点领域(2024—2028年)》,要求聚焦十大重点领域,加快推进高水平农业科技自立自强。
2025-02-17 10:16
2024年,中国智能算力规模达725.3百亿亿次/秒(EFLOPS),同比增长74.1%,增幅是同期通用算力增幅(20.6%)的3倍以上;市场规模为190亿美元,同比增长86.9%。
2025-02-17 10:14
我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”全球访问量突破2000万次,刷新了我国自主量子算力服务规模纪录。
2025-02-17 10:14
一部优秀的动画片,需要艺术和技术的高度合一。而《哪吒2》在本土先进动漫制作技术的托举之下,实现了这种合一。它的成功,是我国文化软实力和电影科技硬实力的并肩胜出和双重出圈,昭示着文化与科技碰撞产生的巨大张力。
2025-02-17 10:12
科普法第五十一条规定,利用财政性资金设立科学技术计划项目,除涉密项目外,应当结合任务需求,合理设置科普工作任务,充分发挥社会效益。
2025-02-17 10:11
成都大熊猫繁育研究基地科普团队成立于2000年,旨在面向公众传播以大熊猫为代表的生物多样性保护理念。
2025-02-14 10:26
食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味,以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。
2025-02-14 10:24
《自然》杂志13日报道我国发现迄今唯一确切的侏罗纪鸟类——政和八闽鸟。
2025-02-14 10:23
在当前的极寒天气下,机器狗更灵活、可携带更多仪器,巡检质效显著提高,让赛事电力保供更安心。
2025-02-14 10:22
国家税务总局发布的最新数据显示,2024年,现行支持科技创新和制造业发展的主要政策减税降费及退税达26293亿元,助力我国新质生产力加速培育、制造业高质量发展。
2025-02-14 10:11
独脚金是寄生在高粱上的一种植物,能导致高粱减产甚至死亡。近日,我国科学家首次从高粱中发现两个关键基因,敲除后,高粱对独脚金的抗性显著提高。
2025-02-14 10:04
基于AI大模型及领域数据资源,构建基于PC端和手机端应用的科特派数字人“小科”,为用户提供随时在线、多终端访问、7×24小时全天候资源对接,全方位服务于北京城市科技创新与管理。
2025-02-13 09:36
新时代以来,我国以更高站位、更宽视野、更大力度来谋划和推进新征程生态环境保护工作,全力推动生态环境根本好转。
2025-02-13 03:40
新年伊始,DeepSeek成为“热词”,其在各领域的应用也引发思考和讨论。在科研领域,人工智能驱动科学研究的新科研范式随之到来,对构建开放创新生态提出了更急迫的要求。
2025-02-13 03:50
加载更多