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

  • 壶口瀑布迎来暑期旅游高峰

  • 浙江舟山:东海开渔 千帆出海

独家策划

推荐阅读
极端天气正在深刻影响各国民众的生活选择,而中国的绿色产品正在其中扮演越来越关键的角色。
2026-08-12 10:23
近日,山东省青岛市首家机器人6S体验店开业,吸引众多消费者前来参观体验。
2026-08-12 10:21
近日,中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队副研究员要乐、王秋来与中国科学院青藏高原研究所副研究员魏强合作,首次系统揭示了地球倒数第二次大冰期的完整过程与机制。
2026-08-12 10:20
北京大学周丰教授、王旭辉研究员团队揭示极端高温影响水稻产量的新机制,相关成果于近日发表。
2026-08-12 10:16
增强科技创新体系化攻关能力,就是要以系统思维统筹国家创新体系的各类主体、各个环节、各项要素,构建安全可控、高效协同、良性循环的创新生态,提升国家创新体系整体效能。
2026-08-12 09:59
如果一个人童年时曾遭遇不幸和逆境,常让他在成年后面对风浪时,更容易陷入焦虑、抑郁等情绪障碍。目前,人们还没有能治疗童年逆境对大脑深远影响的办法,其中一个重要原因,就是过去没弄清背后的分子机制。
2026-08-11 09:41
日前发布的《加快农业农村现代化“十五五”规划》,将粮食综合生产能力确定为约束性指标,明确提出粮食综合生产能力从2025年的1.39万亿斤,提升到2030年的1.45万亿斤左右。在汶上县,2025年粮食种植面积稳定在150万亩、产量超过14亿斤;今年小麦平均亩产581.5公斤,眼下秋粮玉米长势喜人。
2026-08-11 09:39
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。氢能能量密度大,在长距离运输上有优势,被应用于公交客运、冷链运输、干线物流等场景。依托国家氢能示范城市群政策牵引,截至2025年底,我国氢燃料电池汽车累计销量近4万辆,氢燃料电池应用场景向矿卡、船舶、无人机、轨道交通等延伸。
2026-08-11 09:35
5月4日,人们在浙江省杭州市文三数字生活街区的AI黑科技市集上体验DeepSeek(深度求索)的人工智能大模型。从东南亚的政务服务到中东的能源行业,从欧美的初创企业到拉美的电商平台,中国大模型正在用实实在在的能力赢得全球用户的信赖。
2026-08-11 09:31
今年4月,上海极地考察国内基地,中国极地研究中心(中国极地研究所)极地船舶管理中心主任赵炎平望着完成考察任务的“雪龙”号,嘴角微微上扬,脸上洋溢着笑容。系统正式投运那一刻,孙宏斌说自己“很激动”,因为我国极地科考告别了40年的柴油依赖,率先迈入绿色能源新纪元。
2026-08-11 09:26
研究团队在实验室造了一个微型“知识世界”:图片是节点,关联概率是连线——像城市路网,有的路口四通八达,有的只有羊肠小道。罗欢说:“这意味着,那短短的先期接触,已经在大脑中搭起了一副以核心结构为支撑的压缩骨架。
2026-08-11 09:25
望远镜建起来后,让它们高效、智能、持续地产出高质量数据及成果,才是真正的挑战。而这道题的关键解法,就是人工智能。
2026-08-10 09:58
中国环流三号装置升级改造项目低温系统罐区14台大型储罐日前全部安装就位,标志着核聚变研究从零散单点技术攻关正式跨入多系统协同集成的工程化新阶段。
2026-08-10 09:57
近年来,我国加快布局空、海、潜一体化智能装备体系,构建起全域覆盖、自主可控的海洋立体安防网络,为海洋产业高质量发展筑牢安全屏障。
2026-08-10 09:55
当前,分散化、碎片化的创新模式已无法适应高水平科技自立自强的新要求,必须加快构建支持全面创新的体制机制,为发展新质生产力、确保2035年进入创新型国家前列提供澎湃动能。
2026-08-10 09:51
通用人工智能是人工智能发展的技术初心和前沿,是引领智能革命、重塑国家竞争力的战略制高点。新征程上,我们应勇担使命,积极探寻实现通用人工智能的中国道路。
2026-08-10 09:49
这不只是一幅地质图,还是一套中国自主的图例标准。
2026-08-07 09:48
最近不少“中国神器”在全球刷屏。这些出圈的国货新品,早已摆脱低端代工、低价走量的旧标签,折射出中国制造的创新迭代与品质跃升。国货新品不断出圈、新产业蓬勃发展的背后,是中国制造的硬核实力。
2026-08-07 09:47
今年7月,国家药监局批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。5月,恒瑞医药与百时美施贵宝达成新药授权合作,确定性付款9.5亿美元……今年以来,我国新药的好消息不断。
2026-08-07 09:47
在数据要素赋能方面,2025年国家数据局发布了100个公共数据“跑起来”示范场景,联合19个部门组织举办2025年“数据要素×”大赛并发布241个典型案例。
2026-08-07 09:46
加载更多