Wie können Astronomen sagen, was die Temperatur eines fernen Objekts ist?

Ein rötlicher Stern ist relativ

Die moderne astronomische Forschung hat trotz extremer EinschrĂ€nkungen bei der Beobachtung und Datensammlung erstaunlich viel Wissen ĂŒber das Universum gesammelt. Astronomen melden routinemĂ€ĂŸig detaillierte Informationen ĂŒber Objekte, die Billionen Meilen entfernt sind. Eine der wesentlichen Techniken der astronomischen Untersuchung besteht darin, elektromagnetische Strahlung zu messen und detaillierte Berechnungen durchzufĂŒhren, um die Temperatur entfernter Objekte zu bestimmen.

Von Temperatur zu Farbe

Die Farbe des von einem Stern abgestrahlten Lichts zeigt seine Temperatur an, und die Temperatur eines Sterns bestimmt die Temperatur nahegelegener Objekte wie Planeten. Licht wird erzeugt, wenn geladene atomare Teilchen vibrieren und Energie als Lichtteilchen, bekannt als Photonen, freisetzen. Da die Temperatur der inneren Energie eines Objekts entspricht, werden heißere Objekte Photonen höherer Energie emittieren. Die Energie von Photonen bestimmt die WellenlĂ€nge oder Farbe von Licht; Daher ist die Farbe des von einem Objekt emittierten Lichts ein Hinweis auf die Temperatur. Dieses PhĂ€nomen ist jedoch nicht beobachtbar, bis ein Objekt extrem heiß wird - etwa 3000 Grad Celsius -, weil niedrigere Temperaturen im Infrarotspektrum statt im sichtbaren Spektrum strahlen.

Himmlische Blackbodies

Das Konzept eines schwarzen Körpers ist wesentlich fĂŒr die Messung der Temperatur astronomischer Objekte. Ein Schwarzer Körper ist ein theoretisches Objekt, das Energie aus allen WellenlĂ€ngen des Lichts perfekt absorbiert. DarĂŒber hinaus wird die Emission von Licht von einem schwarzen Körper nicht durch die Zusammensetzung des Objekts beeinflusst. Dies bedeutet, dass ein Schwarzer Körper Licht entsprechend einem bestimmten Farbspektrum ausstrahlt, das nur von der Temperatur des Objekts abhĂ€ngt. Sterne sind keine idealen schwarzen Körper, aber sie sind nah genug, um eine genaue AnnĂ€herung der Temperatur basierend auf EmissionswellenlĂ€ngen zu ermöglichen.

Viele WellenlÀngen, ein Peak

Eine einfache visuelle Beobachtung zeigt nicht die Temperatur eines Sterns, da die Temperatur die maximale EmissionswellenlĂ€nge und nicht die einzige EmissionswellenlĂ€nge bestimmt. Sterne erscheinen im Allgemeinen weißlich, weil ihre Emissionsspektren einen weiten Bereich von WellenlĂ€ngen abdecken, und das menschliche Auge interpretiert eine Mischung aller Farben als weißes Licht. Folglich verwenden Astronomen optische Filter, die bestimmte Farben isolieren, dann vergleichen sie die IntensitĂ€ten dieser isolierten Farben, um die ungefĂ€hre Spitze des Emissionsspektrums eines Sterns zu bestimmen.

Von einem Stern erwÀrmt

Planetare Temperaturen sind schwieriger zu bestimmen, da die Absorptions- und Emissionscharakteristika eines Planeten möglicherweise den Absorptions- und Emissionseigenschaften eines schwarzen Körpers nicht ausreichend Ă€hnlich sind. Die AtmosphĂ€re und die OberflĂ€chenmaterialien eines Planeten können erhebliche Mengen an Licht reflektieren, und ein Teil der absorbierten Lichtenergie wird durch den Treibhauseffekt zurĂŒckgehalten. Folglich schĂ€tzen Astronomen die Temperatur eines fernen Planeten durch komplexe Berechnungen, die Variablen wie die Temperatur des nĂ€chsten Sterns, die Entfernung des Planeten vom Stern, den Prozentsatz des reflektierten Lichts, die Zusammensetzung der AtmosphĂ€re und die Rotation des Planeten berĂŒcksichtigen Eigenschaften.

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