Spektrale Former For Foråret Nætter

0
151

Skjult i de subtile nuancer af de stjerner, der er nøglen til deres temperaturer og kompositioner. Stifte bekendtskab med den klassiske OBAFGKM spektrale sekvens gennem virkelige stjerner du kan se på spring night.

Rhinestones, lavet af glas og brugt i smykker, bryder og sender lys i måder en fryd for øjet.
Pschemp / Wikimedia Commons / CC-BY-SA 3.0

Farve har altid været en kilde til undren for mig. Jeg husker, skinnende, brydningsindeks farver i min mormors rhinsten smykker, da jeg var barn. Til denne dag, skære glas fange solen stadig gør mig ooh, og aah. Om natten, stjerner erstatning for rhinestones. Deres farver kan være mere subtil, men de flare med den samme klarhed og brand.

Når det kommer til stjerner, farve, indeholder værdifulde oplysninger om temperatur og sammensætning. Den engelske kemiker William holdere længere passeret Solens lys gennem et prisme, i 1802, og opdagede, at den blev krydset af fine, mørke streger. Han antog, at de var naturlige grænser mellem farver. Tyske optiker Joseph Fraunhofer målt og katalogiseret 574 sådanne linjer i begyndelsen af 1800-tallet stadig kendt for den dag i dag som “Fraunhofer-linjer”.

Først i begyndelsen af 1860’erne, hvor den engelske astronom William Huggins matchede nogle af de mørke “absorption” linier i Solens spektrum med disse stoffer i terrestriske, har astronomer kommer til at forstå, at stjerner er sammensat af velkendte materialer, ikke nogle eksotiske femte element, eller indbegrebet, som Aristoteles havde troet.

En varm, tæt objekt, såsom en stjerne, der udsender et kontinuert spektrum (center), men når lys passerer gennem stjernens køligere, tynde ydre lag, diskrete farver af det absorberes af atomer følsomme over for de farver, der forlader smalle huller i spektret (højre) kaldes absorption linjer.
Bob King

Varme, tætte genstande, som wolfram glødetråden i en pære eller en elektrisk ovn brænder give ud for hver farve af lys og udsender en online-gratis, kontinuert spektrum , der ligner en regnbue. En stjerne er også varme og tætte, og danner et kontinuert spektrum. Men før, at lyset når dine øjne, skal det passere gennem køligere, mindre tætte gas i stjernens ydre lag. Der, atomer i gassen absorberer bestemte farver af lys, der forlader smalle huller eller linjer i spektret.

Den forenklede solens spektrum viser flere centrale Fraunhofer-linjer. Den tætte par af “D linjer” svarer til natrium; G og E linjer er fra strygejern, H og K, calcium, og C og F fra brint.
Offentlige Domæne

Atomer og molekyler i en stjernes ydre kuvert afsløre deres identitet ved de mønstre af linjer, de producerer. Hvert enkelt element og sammensatte producerer sit eget unikke sæt. Da næsten alle star viser absorption linjer, astronomer, der kunne bruge de mønstre, som de så i solens og stjernernes spektre som “fingeraftryk” for at undersøge deres sammensætning.

Annie Hoppe Kanon på hendes skrivebord på Harvard College Observatory.
Smithsonian Institution

Forskellige stjerner viser forskellige spektre. Nogle har kun svage linjer, mens andre mangler bidder af farve. Ved slutningen af det 19. århundrede, var astronomer at udvikle ordninger til at klassificere spektre De mest produktive klassificeringen, Annie Hoppe Kanon, arbejdede som assistent for Harvard College Observatory direktør, Edward C. Pickering, og skabt et katalog af 325,300 stjernernes spektre ved begyndelsen af 1920’erne. Forenkling tidligere, mere komplicerede ordninger, Kanon opdelt stjerner i syv kategorier, som hver fik tildelt et brev.

Selvom det ikke er helt forstod på den tid, hendes forudseende at bestille klassificeret stjerner i henhold til deres overflade temperatur, fra de hotteste blå-hvid superkæmper til de fedeste røde dværge, er ved hjælp af dette brev rækkefølge: O B A F G K M.

Til at hjælpe os med at huske rækkefølgen af dette uudsigelige akronym, der er nogen, muligvis Kanon for sig selv, foreslog mnemonic “Oh, be a fine girl, kys mig!”, der har siden forvandlet til det mere egalitære “Oh, be a fine girl/guy, kiss me!” Hvis det ikke passer dig, kan du overveje disse andre fandt, mens trolling Web:

Kun dårlig astronomer føler dig godt at vide mnemoteknik
Kun drenge accept feminisme få kysset på en meningsfuld måde
Oh boy, en anden Ferengi få Klingon penge
Odysseus bad Athena for vejledning dræbe mange lusty Trojanske heste (dette omfatter den nye L og T dværg klassifikationer)
En brutal astronom kæmpede gnarly karate monstre

Jeg kunne blive ved, men …

Dette kort viser himlen mod sydvest i aften i begyndelsen af April. Alle syv grundlæggende spektrale klasser er let synlige med det blotte øje i Orion-lige fra Rigel (størrelsesorden +0) til Pi-2 (+4.3).
Stellarium Diagram: Bob King

En anden måde at huske og værdsætte farver af den spektrale klasser er at få kendskab til de virkelige stjerner bag bogstaverne. Det tidlige forår sky tilbyder op nøgen-eye stjerner i alle syv spektrale typer. Jeg har inkluderet de to kort til at hjælpe dig med at finde dem. Man viser alle syv inden for grænserne af en enkelt stjernebillede, Orion. Den anden fremhæver kun de dygtigste repræsentanter på tværs af mange konstellationer.

Dette kort viser himlen mod syd i aften i begyndelsen af April. Alle spektrale typer er set lige i lysstyrke fra Sirius (-1.4) Pollux (1.1).
Stellarium Diagram: Bob King

Temperaturer på tværs af klasser spænder fra 50.000 K (90,000°F) for massiv O stjerner som Alnitak i Orions Bælte til 5,780 K (10,000°F) fra solen og ned til 2.500 K (4,000°F) til den fedeste superkæmper. For så vidt som opholder sig chill, Betelgeuse, med en overflade temperatur på omkring 3,200 K (5,300°F), er det fedeste, der er let synlige stjerne på begyndelsen af April om aftenen.

Et diagram af spektrale typer med oplysninger om temperatur, farve og hvilke elementer og forbindelser, der dukker op i hver spektrale klasse.
Eugene R. Zizka

Hver klasse er opdelt i 10 underklasser, der er nummereret fra 0 til 9 (vores Søn er en G2 stjerne med karakteristika del-vejs mellem G og F). Yderligere, temperatur, der definerer, hvilke atomer og molekyler, der dukker op i stjernens spektrum. I blazing O stjerner, sviende varme ionizes helium, en meget hård ting at gøre, da den gas holder sine elektroner tæt og er væmmes ved at skille sig af med dem. Spektre af køligere M stjerner er dækket af velkendte atomic absorption linjer af “metaller” (alle andre grundstoffer end brint og helium) og molekylær linjer fra titanium oxid, carbon molekyler, og selv vand.

Spektre af 13 stjerner i O B A F G K M sekvens, der viser, hvordan flere absorption linjer ændre sig med temperaturen. En stjernes farve forholder sig til sin temperatur, en afgørende faktor i at bestemme, hvad atomer og molekyler, der forlader deres fingeraftryk i deres spektrum.
NOAO / AURA / NSF

Alt dette kan du se med dine egne øjne ved hjælp af en visuel-mail. Jeg har en Regnbue Optik model , der gør et stort stykke arbejde, der viser den klassiske brint Balmer linje absorptioner i Sirius og Vega (En-stjerner) og den frodige banding i Betelgeuse. Når du indse, du ser den interne drift af atomer hundreder af lysår væk, det føles næsten som at røre ved en stjerne.

Rhinestones. De spekulerer i farve går dybere, end vi nogensinde havde forestillet sig.