Indhold
Moderne astronomisk forskning har akkumuleret en forbløffende rigdom af viden om universet på trods af ekstreme begrænsninger på observation og dataindsamling. Astronomer rapporterer rutinemæssigt detaljerede oplysninger om objekter, der er billioner af miles væk. En af de væsentlige teknikker for astronomisk undersøgelse involverer måling af elektromagnetisk stråling og udførelse af detaljerede beregninger for at bestemme temperaturen på fjerne objekter.
Fra temperatur til farve
Farven på lys, der udstråles af en stjerne, afslører dens temperatur, og temperaturen på en stjerne bestemmer temperaturen på nærliggende objekter, såsom planeter. Lys produceres, når ladede atompartikler vibrerer og frigiver energi som lyspartikler, kendt som fotoner. Da temperaturen svarer til en genstanders indre energi, udsender varmere genstande fotoner med højere energi. Fotonernes energi bestemmer bølgelængden eller farven på lys; således er farven på lys, der udsendes af et objekt, en indikation af temperaturen. Dette fænomen kan imidlertid ikke observeres, før et objekt bliver ekstremt varmt - ca. 3.000 grader celsius (5.432 grader Fahrenheit) - fordi lavere temperaturer udstråler i det infrarøde spektrum snarere end det synlige spektrum.
Heavenly Blackbodies
Konceptet med en sort krop er afgørende for måling af temperaturen på astronomiske objekter. En sort krop er et teoretisk objekt, der perfekt absorberer energi fra alle bølgelængder af lys. Derudover er emissionen af lys fra en sort krop ikke påvirket af genstands sammensætning. Dette betyder, at en sort krop stråler lys efter et vist spektrum af farver, der udelukkende afhænger af objektets temperatur. Stjerner er ikke ideelle blackbodies, men de er tæt nok til at give mulighed for en nøjagtig tilnærmelse af temperaturen baseret på emission bølgelængder.
Mange bølgelængder, en top
En simpel visuel observation afslører ikke en stjernes temperatur, fordi temperaturen bestemmer den maksimale emission bølgelængde, ikke den eneste emission bølgelængde. Stjerner forekommer generelt hvidlige, fordi deres emissionsspektre dækker en lang række bølgelængder, og det menneskelige øje fortolker en blanding af alle farver som hvidt lys. Følgelig bruger astronomer optiske filtre, der isolerer visse farver, derefter sammenligner de intensiteten af disse isolerede farver for at bestemme den omtrentlige toppunkt for et stjerneremissionsspektrum.
Opvarmet af en stjerne
Planetære temperaturer er vanskeligere at bestemme, fordi en planets absorptions- og emissionskarakteristika muligvis ikke svarer til en sort legems absorptions- og emissionskarakteristika. En planets atmosfære og overfladematerialer kan reflektere betydelige mængder lys, og noget af den absorberede lysenergi bevares af drivhuseffekten. Følgelig estimerer astronomer temperaturen på en fjern planet gennem komplekse beregninger, der tegner sig for sådanne variabler som temperaturen på den nærmeste stjerne, planeternes afstand fra stjernen, den procentdel af lys, der reflekteres, atmosfærens sammensætning og planeternes rotation egenskaber.