Спектральный анализ

Чтобы полноценно проанализировать астрономические тела по их излучению используются телескопы. Существует 2 основных типа телескопов: рефрактор и рефлектор.

 

Рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное изображение предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями (хроматической, сферической и проч.), обычно используются сложные ахроматические и апохроматические объективы.

 

(Хромати́ческая аберра́ция — явление когда лучи не собираются точно в фокусе из-за дисперсии света,)

Рефле́ктор — оптический телескоп, использующий в качестве свето-собирающих элементов зеркала. Преимуществом данной системы является отсутствие аберрации, характерной для линз. На данный момент крупнейшими в мире телескопами-рефлекторами являются два телескопа Кека, расположенные на Гавайях. Keck-I и Keck-II введены в эксплуатацию в 1993 и 1996 годах соответственно и имеют эффективный диаметр зеркала 9,8 м. Телескопы расположены на одной платформе и могут использоваться совместно в качестве интерферометра, давая разрешение, соответствующее диаметру зеркала 85 м.

Определение химического состава звезд

Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах. Существует несколько способов получения спектра излучения:

1. Спектроскопия Фурье основана на получении интерферограммы излучения и с помощью обратного преобразования фурье разлагать сложную интерференцию на простые колебания с разными частотами,затем получают сам спектр.(некоторые формулы в дополнении.) Фурье-спектрометры обладают рядом преимуществ над другими спектральными приборами. Фурье-спектрометры по сравнению с дисперсионными приборами имеют выигрыш в светосиле, что позволяет: увеличить отношение сигнал-шум, повысить разрешение

2. Метод получения спектра основанный на дисперсии света при прохождении через призму и отклонении лучей в зависимости от длины волны света.

3. Дифракционный метод.

 

Определение температуры и Спектральные классы звезд

Спектра́льные кла́ссы — классификация звёзд по спектру излучения, в первую очередь, по температуре фотосферы.

В начальном приближении, сплошной спектр излучения звезды близок к излучению абсолютно чёрного тела с температурой, равной температуре её фотосферы, которую можно оценить по закону Планка для излучения абсолютно черного тела. Эквивалентно,

 

Класс	Температура, K	Истинный цвет	Видимый цвет[8][9]	Масса, M☉	Радиус, R☉	Светимость, L☉	Линии водорода	Доля* в глав. послед., %[10]	Доля*нa ветв. бел.к., %[10]	Доля* гигантских, %[10]
O	30 000—60 000	голубой	голубой			1 400 000	слабые	~0,00003034	-	-
B	10 000—30 000	бело-голубой	бело-голубой и белый			20 000	средние	0,1214	21,8750	-
A	7500—10 000	белый	белый	3,1	2,1		сильные	0,6068	34,7222	-
F	6000—7500	жёлто-белый	белый	1,7	1,3		средние	3,03398	17,3611	7,8740
G	5000—6000	жёлтый	жёлтый	1,1	1,1	1,2	слабые	7,6456	17,3611	25,1969
K	3500—5000	оранжевый	желтовато-оранжевый	0,8	0,9	0,4	очень слабые	12,1359	8,6806	62,9921
M	2000—3500	красный	оранжево-красный	0,3	0,4	0,04	очень слабые	76,4563	-	3,9370

 

 

Определение скорости по эффекту Допплера

Эффект Допплера-изменение частоты световых волн,обусловленное движением приемника волн и наблюдаемого астрономического тела. Существует продольный и поперечный эффект Допплера.Продольный связан с относительным движением приемника и источника.

Поперечный эффект является следствием релятивистского замедления времени при движении с большими скоростями.

Вывод этих формул представлен в конце реферата.

В общем случае вектор относительной скорости можно разложить на две составляющие одна направлена параллельно другая перпендикулярно лучу,тогда первая составляющая обусловит продольный ,а вторая –поперечный эффект.(?)

 

Cкорости движения небесных тел относительно земли определяется по смещению линий спектра в красную сторону.С помощью этого метода ученые открыли расширение вселенной. За это открытие Сол Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Рисс получили премию Шоу по астрономии за 2006 год и Нобелевскую премию по физике за 2011 год.

 

 

источники:

Астрономия Б.А.Воронцов-Вельяминов

Энциклопедия-Спектральный анализ Б.А.Воронцов

Физика-эффект Допплера Савельев

Wikipedia.org