Hvordan ved astronomerne, hvor langt en stjerne er væk?
Spørg Scientariet
Nu kan du også udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens Facebook-quiz "Så ka' du lære det!".
Klik for at deltage i quizzen og test dine venner.
Dokumentation
Stefan Ott Hansen har to spørgsmål om, hvordan astronomerne bestemmer størrelse og bestanddele i fjerne stjerner:
"1. Astronomerne siger, der findes stjerner, som er mange gange større end vores egen sol, men hvordan ved de det, når man ikke kan se deres 'optiske' størrelse med teleskoper?
2. Jeg har undret mig over, hvordan astronomer så sikkert kan sige hvilke stoffer en stjerne består af, når de dårlig nok kan få øje på den med deres teleskoper? Hvordan bestemmer man bestanddelene af en stjerne på så stor afstand?"
John L. Jørgensen, professor i rumfartsteknologi, og afdelingsleder for adfelingen Måling og Instrumentering ved DTU-Space, svarer:
"1) Et lidt lusket spørgsmål, hvor svaret hænger tæt sammen med vores model af universet, galakserne og stjernerne. Når astronomer bestemmer en stjernes størrelse, benytter de sig af to tricks, eller skal vi sige særegenheder ved naturen.
Den ene er den, at alle stjerner, vi kan se, tilsyneladende følger et bestemt mønster, både hvad angår livscyklus og størrelse og farve. Denne sammenhæng blev faktisk først fundet og beskrevet af en dansker, Ejnar Hertzsprung, og samtidigt af amerikaneren Henry Russell, hvorfor denne opdagelse har fået navnet Hertzsprung-Russell (se evt. wiki).
Så alle stjerner der er relativt tæt på, kan man ret præcist finde størrelsen på ved at måle den farve. En stjernes farve angives ved dens tilsyneladende overfladetemperatur, der vil være blå hvis stjernen er meget varm, og rød hvis den er relativt kold. Vores sol er jo gul og ligger nær midten. Oh Boy, A Fine Girl Kissed Me Right Now, (O,B,A,F,G,K,R,N) er farve-klasserne fra varm mod kold.
Den anden særhed er, at vores univers udvider sig i alle retninger, ekspanderer, og at stjernerne dermed bliver Doppler forskudt mod rød. Dette betyder at en given stjerne vil virke mere kold hvis den er fjern, end hvis den er nær. For at korrigere for rødforskydningen, benytter astronomerne sig af et andet trick;
2) Når stof bliver varmet op og dermed fordamper, vil gassen begynde at lyse, på grund af gassens temperatur. Præcis af den årsag lyser tændte stearinlys og stjerner. Nu er det sådan, at en stjerne ikke har en skarp overgang mellem dens gas og rummet udenfor. Som på jorden, er der en glidende overgang fra en stjernes atmosfære og rummets vakuum. Lyset, der udsendes af en stjernes varme gasser nær overfladen, skal således først passere et område med stadig tyndere gas, før det når rummet og fortsætter mod betragteren.
Alle naturens grundstoffer har helt specifikke farver af lys, de meget gerne vil absorbere, nemlig den farve lys, hvis energi netop svarer til at en af stoffets elektroner kan hoppe op i den næste højere energitilstand. Det var den effekt, der ledte Niels Bohr frem til hans berømte atommodel. Ethvert grundstof har således et sæt af farver, linier, som det udsender hvis det er varmt, eller absorberer hvis det er koldt, det vil sige en slags fingeraftryk, helt unikt for hvert stof.
Lyset fra stjernen, der jo passerer stjernens gasser i tynd form, vil, da grænselagets gasser er ret kolde, blive tappet for lys i netop de linier, som stjernes gasser absorberer. En fjern observatør behøver altså ikke se en stjernes gasser, men blot måle stjernens farvesammensætning, spektrum, og konstatere hvilke linier der mangler, og i hvilket omfang, for at kunne identificere stjernes overfladegassers sammensætning.
Og brugen af dette princip er faktisk langt større, for meget fjerne stjerner er rødforskudte pga. universets udvidelse (som vist af Hubble). Den faktiske rødforskydning måles lettest ved at måle hvor meget f.eks. brints linier er flyttet. Når der korrigeres herfor, kan stjernes faktiske størrelse beregnes via metoden beskrevet under 1)."
Endnu en SpaceX-succes: Dragon koblet på ISS
Er mørkt stof en negativ tyngdekraft?
