今年3月30日,世界著名的科学杂志《自然》发布了一篇文章,声称NASA(美国航天局)利用哈勃望远镜发现了一颗迄今最遥远的恒星,编号为WHL0137-LS,被命名为Earendel,寓意是“晨星”或“旭日之光”。
研究认为,这颗恒星距离我们约129亿光年,质量约有太阳的50倍以上,是一颗巨大的蓝星。在此之前,最远的恒星是2018年发现的MACS J1149 2223 Lensed Star-1(简称LS1),别名伊卡洛斯,距离我们约93亿光年。
这些恒星都是通过引力透镜放大效应才被发现的,虽然很模糊,但科学家们也能够从一点星光中发现其身份信息。许多距离在亿万光年的恒星,科学家们都能够将其情况娓娓道来,如数家珍。那么,科学家们是如何知道了这些恒星的信息呢?
原来科学家们有许多的科学方法,探知这些遥远恒星的秘密。其中很重要的一个方法,就是分析恒星光谱。恒星光谱可以披露出恒星很多深层的秘密,没有两颗恒星具有完全一模一样的光谱,因此恒星光谱被誉为恒星的指纹。
科学家们正是掌握了恒星的这种“指纹”,才能够了解遥远恒星的基本参数和细节。我们一起来学习了解一下。
光谱指纹是如何形成的我们知道,每个人都有不同的指纹,这个世界上没有两枚完全相同的指纹。正是如此,人们就可以通过一个人留下的指纹信息,在70多亿人口中找到这个人。
但如果说恒星也有指纹,许多人当然不信。恒星是一个巨大的火球,怎么可能长出指纹呢?这种说法没错,但这里说的指纹并非真正的指纹,而是类似指纹这种能够辨别信息的方法。在人类中,指纹常常与一个人身份信息相关,通过指纹比对,就可以了解这个人的性别、年龄、出生地、民族、信用状况等等信息,因此指纹也类似身份证。
恒星也是一样,由于每颗恒星诞生的环境、时间、物质组成、质量大小、演化过程、距离远近都不一样,导致发出的光就有差别,而恒星光谱就能把这些差别细微的刻画出来,从而形成了恒星的“指纹”。
光谱,就是光的颜色和谱线。我们人眼看到的光叫可见光,是复合光,如太阳光由红橙黄绿青蓝紫等颜色组成,由于不同颜色的光具有不同的波长和折射率,通过棱镜时就会发生色散,将各种不同颜色的光分离出来。
可见光波长约在380~780纳米之间,以紫光波长最短,红光波长最长,能量则与波长成反比。可见光是电磁波谱中一小段,电磁波除了有可见光,还有不可见光,如无线电、红外线、紫外线、X射线、γ射线等。
光波是由于原子运动过程中电子产生的电磁辐射,不同物质的内部电子,以及这些电子在不同能量下运动情况是不一样的,因此不同物质在不同状态下发射的光波就不同。现在已经发现的宇宙元素有118种,每种元素发出的光波都是不一样的。
光谱中会有光谱线,是指均匀连续光谱中的暗线或亮线,每种原子都有自己的特征谱线,因此,通过光谱线特征就可以鉴别出是什么原子或分子发出的光。光谱线遵从基尔霍夫定律,即每一种化学元素在高温下,都能产生辐射而发出独特的明线光谱;在低温时,则吸收自己能够发出的这些辐射,从而使光谱中的明线变成暗线。