Inhalt
- Von der Temperatur zur Farbe
- Himmlische Schwarzkörper
- Viele Wellenlängen, ein Peak
- Von einem Stern erwärmt
Die moderne astronomische Forschung hat trotz extremer Einschränkungen bei der Beobachtung und Datenerfassung einen erstaunlichen Wissensschatz über das Universum angehäuft. Astronomen melden routinemäßig detaillierte Informationen über Objekte, die Billionen von Meilen entfernt sind. Eine der wesentlichen Techniken der astronomischen Untersuchung besteht darin, elektromagnetische Strahlung zu messen und detaillierte Berechnungen durchzuführen, um die Temperatur entfernter Objekte zu bestimmen.
Von der Temperatur zur Farbe
Die Farbe des von einem Stern ausgestrahlten Lichts gibt Auskunft über seine Temperatur, und die Temperatur eines Sterns bestimmt die Temperatur von Objekten in der Nähe, wie z. B. Planeten. Licht entsteht, wenn geladene Atompartikel vibrieren und Energie als Lichtpartikel, sogenannte Photonen, abgeben. Da die Temperatur der inneren Energie eines Objekts entspricht, emittieren heißere Objekte Photonen höherer Energie. Die Energie der Photonen bestimmt die Wellenlänge oder Farbe des Lichts; Somit ist die Farbe des von einem Objekt emittierten Lichts ein Hinweis auf die Temperatur. Dieses Phänomen ist jedoch erst zu beobachten, wenn ein Objekt extrem heiß wird - etwa 3.000 Grad Celsius (5.432 Grad Fahrenheit) -, weil niedrigere Temperaturen eher im Infrarotspektrum als im sichtbaren Spektrum strahlen.
Himmlische Schwarzkörper
Das Konzept eines schwarzen Körpers ist für die Messung der Temperatur astronomischer Objekte unerlässlich. Ein schwarzer Körper ist ein theoretisches Objekt, das Energie aus allen Wellenlängen des Lichts perfekt absorbiert. Darüber hinaus wird die Lichtemission eines schwarzen Körpers nicht durch die Objektzusammensetzung beeinflusst. Dies bedeutet, dass ein schwarzer Körper Licht mit einem bestimmten Farbspektrum ausstrahlt, das ausschließlich von der Temperatur des Objekts abhängt. Sterne sind keine idealen Schwarzkörper, aber sie sind nah genug, um eine genaue Annäherung der Temperatur anhand der Emissionswellenlängen zu ermöglichen.
Viele Wellenlängen, ein Peak
Eine einfache visuelle Beobachtung zeigt nicht die Temperatur eines Sterns an, da die Temperatur die Spitzenemissionswellenlänge bestimmt und nicht die einzige Emissionswellenlänge. Sterne erscheinen im Allgemeinen weißlich, weil ihre Emissionsspektren einen weiten Wellenlängenbereich abdecken und das menschliche Auge eine Mischung aller Farben als weißes Licht interpretiert. Folglich verwenden Astronomen optische Filter, die bestimmte Farben isolieren, und vergleichen dann die Intensitäten dieser isolierten Farben, um die ungefähre Spitze eines Sternemissionsspektrums zu bestimmen.
Von einem Stern erwärmt
Planetentemperaturen sind schwieriger zu bestimmen, da die Absorptions- und Emissionseigenschaften eines Planeten den Absorptions- und Emissionseigenschaften eines schwarzen Körpers möglicherweise nicht ausreichend ähnlich sind. Eine Planetenatmosphäre und Oberflächenmaterialien können beträchtliche Mengen an Licht reflektieren, und ein Teil der absorbierten Lichtenergie wird durch den Treibhauseffekt zurückgehalten. Folglich schätzen Astronomen die Temperatur eines entfernten Planeten durch komplexe Berechnungen, die Variablen wie die Temperatur des nächsten Sterns, den Abstand der Planeten vom Stern, den Prozentsatz des reflektierten Lichts, die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Rotation der Planeten berücksichtigen Eigenschaften.