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

  • 习近平同法国总统马克龙举行会谈

  • 2025企业家博鳌论坛举行

独家策划

推荐阅读
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
近日,由中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员丁林领衔的大陆碰撞与高原隆升团队,系统梳理了青藏高原隆升的历史细节。
2025-12-03 09:28
建设教育强国,基点在基础教育。 特别值得一提的是,我校教师创新性地构建了以跨学科项目学习为核心、贯通小初高认知发展,融合科学家精神、工程师思维与设计师视角的科学教育“PRIDE项目式课堂”模式。 此外,科学教育联合培养共同体,也是学校科技教育的有力支撑。
2025-12-02 10:09
今年12月2日是第十四个全国交通安全日,相关部门将围绕“文明交通 礼行天下”主题开展一系列活动。”  公安交管部门提醒:重载车辆、新手驾驶人等慢速群体尽量使用右侧车道通行,减少因较大速度差导致交通拥堵或事故。
2025-12-02 10:08
作为国内单机容量最大、效率最高燃气机组,与传统燃煤机组相比,应急调峰能力大幅提升,能源利用更高效。其碳排放强度仅为百万千瓦燃煤机组的40%,且几乎不产生颗粒物和二氧化硫,从源头减少污染。
2025-12-02 10:08
近日,法国空中客车公司与欧盟航空安全局相继发布声明,要求全球约6000架空客A320系列飞机紧急停飞维修。“此次事件的核心原因是受到单粒子翻转的影响,同时也暴露出航空电子设备对高空飞行环境中太阳辐射影响应对不足。
2025-12-02 10:07
加载更多