太阳巨大遥远令人无法直视,天狼星只是一颗星星,太阳的目视星等亮度比天狼星大128亿倍。这是因为太阳距离我们只有1.5亿千米,而天狼星则有8.6光年,是太阳距离的6万多倍。如果将天狼星移至太阳位置,其亮度将达到-30等,依然是太阳约23倍。
绝对星等与视星等之间的换算关系公式为:m=M-5log(d0/d)或M=m 5log(d0/d)。前面公式是已知绝对星等换算出目视星等,后面公式是已知目视星等换算出绝对星等。式中,m表示目视星等,M表示绝对星等,d0为10秒差距(32.6光年),d为天体实际距离。
从公式里,我们还可以看出,绝对星等与目视星等的关系与距离成比例关系,这样既然从光谱类型可以得到恒星的绝对星等,又可以通过肉眼或望远镜确定恒星的视星等,就能换算出恒星与我们的实际距离了。
光谱红移或蓝移法,基于凡是以波方式运动的物体,都有一个多普勒效应。就是波源向我们靠近时,波长会被压缩缩短,频率会变高;反之波长会被拉长,频率变低。对于光波来说,红光的波长更长,篮紫光的波长更短,因此光波波源远离我们的时候,光谱线就会向红端移动;反之向蓝紫端移动。
这就叫光谱的红移和蓝移。红移说明光源正在远离我们,蓝移说明光源正在靠近我们。科学家们通过测量恒星光谱的红移或蓝移值,就能够得到这颗恒星离开或靠近我们的速度有多快。
红移和蓝移值与速度呈正比例关系,值越大,说明速度越快。
现代标准宇宙模型理论认为,宇宙正在膨胀,且各向同性,远方的星系和恒星都在远离我们而去,速度与距离成线性正比,就是越远的星系离开速度越快,发现这个规律的天文学家埃德温·哈勃创立了哈勃定律,表述为:V= H*D。
这个公式里的V表示远方星系离开我们的速度,H为哈勃常数,D为星系与我们实际距离。由此,如果从光谱红移得到恒星离开我们的速度,就能通过哈勃常数计算出恒星与我们的距离,反之亦然。
哈勃常数是指在百万秒差距位置,星系离开我们的速度。欧空局在2013年通过普朗克卫星测得的哈勃常数为67.80千米/秒,也就是在326万光年的地方,星系以每秒约67.8千米的速度远离我们。
这样通过红移值计算出某颗恒星离开我们的速度为每秒1000千米,根据哈勃定律,可以计算出这颗恒星距离我们为:1000/67.8*3260000≈4808万光年。
不过利用光谱红移计算距离只适用于326万光年以上的距离,因为宇宙膨胀是在大尺度范围的膨胀,在小尺度范围,宇宙膨胀效应不明显,天体主要还是受引力约束,还会相互靠近。如仙女星系与银河系就由于相互巨大引力而以每秒约300千米速度靠近,预计在30~40亿年之间会发生碰撞融合。
总之,恒星光谱是每颗恒星的指纹和身份证,其中蕴含着许多恒星信息。科学家们通过对恒星光谱的分析,就能够给每一颗恒星建立身份档案。对此,你怎么看?欢迎讨论,感谢阅读。
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