17.2: Rangi ya Nyota

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Linganisha joto la jamaa la nyota kulingana na rangi zao
• Kuelewa jinsi wanaastronomia wanavyotumia alama za rangi kupima joto la nyota

Angalia picha nzuri ya nyota katika Wingu la Sagittarius Star iliyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Nyota zinaonyesha rangi nyingi, zikiwemo nyekundu, machungwa, njano, nyeupe, na buluu. Kama tulivyoona nyota si alama sawa kwa sababu zote hazina joto linalofanana. Ili kufafanua rangi kwa usahihi, wanaastronomia wamepanga mbinu za upimaji wa kubainisha rangi ya nyota na kisha kutumia rangi hizo kuamua joto la stellar. Katika sura zinazofuata, tutatoa halijoto ya nyota tunazoelezea, na sehemu hii inakuambia jinsi joto hizo zinatambuliwa kutokana na rangi za nuru nyota zinazotoa.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Sagittarius Star Cloud. Picha hii, iliyochukuliwa na darubini ya Hubble Space, inaonyesha nyota katika mwelekeo kuelekea katikati ya Milky Way Galaxy. nyota angavu glitter kama vyombo rangi juu ya nyeusi velvet background. Rangi ya nyota inaonyesha joto lake. Nyota za bluu-nyeupe zina joto zaidi kuliko Jua, ilhali nyota nyekundu zina baridi. Kwa wastani nyota katika uwanja huu ziko umbali wa takriban miaka ya nuru 25,000 (maana yake inachukua nuru miaka 25,000 kupita umbali kutoka kwao kwetu) na upana wa shamba ni takriban miaka ya nuru 13.3.

Rangi na Joto

Kama tulivyojifunza hapo awali, sheria ya Wien inahusiana rangi ya stellar kwa joto la stellar. Rangi ya rangi ya rangi ya bluu inatawala pato la mwanga unaoonekana wa nyota za moto sana (pamoja na mionzi ya ziada katika ultraviolet). Kwa upande mwingine, nyota za baridi hutoa nishati nyingi za mwanga zinazoonekana kwenye wavelengths nyekundu (na mionzi zaidi inayotoka kwenye infrared) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kwa hiyo rangi ya nyota hutoa kipimo cha joto lake la ndani au la kweli (mbali na madhara ya reddening na vumbi interstellar, ambayo itajadiliwa katika Kati ya Stars: Gesi na Vumbi katika nafasi). Rangi haitegemei umbali wa kitu. Hii inapaswa kuwa ya kawaida kwako kutokana na uzoefu wa kila siku. Rangi ya ishara ya trafiki, kwa mfano, inaonekana sawa bila kujali ni mbali gani. Ikiwa tunaweza kuchukua nyota kwa namna fulani, kuiangalia, na kisha kuihamisha mbali sana, mwangaza wake dhahiri (ukubwa) utabadilika. Lakini mabadiliko haya katika mwangaza ni sawa kwa wavelengths zote, na hivyo rangi yake ingebaki sawa.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Mfano Nyota Rangi na Sambamba Takriban

Nyota Rangi	Takriban Joto	Mfano
Bluu	25,000 K	Spica
Nyeupe	10,000 K	Vega
Njano	6000 K	Sun
Chungwa	4000 K	Aldebaran
Nyekundu	3000 K	Betelgeuse

Phet: Blackbody Spectrum

Nenda kwenye simulation hii ya maingiliano kutoka Chuo Kikuu cha Colorado ili uone rangi ya nyota ikibadilika kadiri halijoto inavyobadilika.

Nyota za moto zaidi zina joto la zaidi ya 40,000 K, na nyota zenye baridi huwa na joto la takriban 2000 K. joto la uso wa jua letu ni takriban 6000 K; rangi yake ya kilele cha wavelength ni rangi ya kijani-njano kidogo. Katika nafasi, Jua lingeonekana nyeupe, likiangaza na kiasi sawa cha wavelengths nyekundu na bluu ya mwanga. Inaonekana kiasi cha njano kama inavyoonekana kutoka kwenye uso wa Dunia kwa sababu molekuli za nitrojeni za sayari yetu zinawatawanya baadhi ya wavelengths fupi (yaani bluu) nje ya mihimili ya jua inayotufikia, na kuacha mwanga wa wavelength mrefu zaidi nyuma. Hii inaeleza pia kwa nini anga ni buluu: anga ya buluu ni jua linalotawanyika na angahewa ya Dunia.

Fahirisi za rangi

Ili kutaja rangi halisi ya nyota, wanaastronomia kwa kawaida hupima mwangaza unaoonekana wa nyota kupitia vichujio, ambayo kila moja inapeleka nuru tu kutoka kwenye bendi fulani nyembamba ya wavelengths (rangi). Mfano mbaya wa chujio katika maisha ya kila siku ni rangi ya kijani, plastiki, chupa ya kunywa laini, ambayo, wakati uliofanyika mbele ya macho yako, inakuwezesha tu rangi ya kijani ya mwanga kupitia.

Seti moja ya kawaida ya filters katika astronomia inachukua mwangaza wa stellar katika wavelengths tatu zinazohusiana na mwanga wa ultraviolet, bluu, na njano. Filters ni jina: U (ultraviolet), B (bluu), na V (Visual, kwa njano). Filters hizi zinatumia mwanga karibu na wavelengths ya nanometers 360 (nm), 420 nm, na 540 nm, kwa mtiririko huo. Mwangaza uliopimwa kupitia kila chujio kawaida huonyeshwa kwa ukubwa. Tofauti kati ya mbili yoyote ya ukubwa hizi-kusema, kati ya bluu na magnitudes Visual (B—V) -inaitwa index rangi.

Nenda kwenye simulator hii ya mwanga na filters kwa maonyesho ya jinsi vyanzo tofauti vya mwanga na filters vinaweza kuchanganya ili kuamua wigo ulioonekana. Unaweza pia kuona jinsi rangi zilizojulikana zinahusishwa na wigo.

Kwa makubaliano kati ya wanaastronomia, ukubwa wa ultraviolet, bluu, na Visual ya mfumo wa UBV hubadilishwa ili kutoa alama ya rangi ya 0 kwa nyota yenye joto la uso la karibu 10,000 K, kama vile Vega. Nambari za rangi ya B—V za nyota zinaanzia -0.4 kwa nyota za bluuu, na joto la takriban 40,000 K, hadi +2.0 kwa nyota nyekundu zaidi, na joto la takriban 2000 K. index ya B—V kwa Jua ni takriban +0.65. Kumbuka kwamba, kwa mkataba, index B - V daima ni “bluer” minus “redder” rangi.

Kwa nini utumie index ya rangi ikiwa hatimaye ina maana ya joto? Kwa sababu mwangaza wa nyota kupitia chujio ndio wanaastronomia wanavyopima, na daima tunafurahi zaidi wakati kauli zetu zinahusiana na kiasi cha kupimika.

Muhtasari

Nyota zina rangi tofauti, ambazo ni viashiria vya joto. Nyota zenye joto zaidi huwa na kuonekana buluu au bluu-nyeupe, ilhali nyota zenye baridi zaidi ni nyekundu. Nambari ya rangi ya nyota ni tofauti katika magnitudo inayopimwa katika wavelengths yoyote mbili na ni njia moja ambayo wanaastronomia hupima na kueleza halijoto ya nyota.

faharasa

ripoti ya rangi

tofauti kati ya ukubwa wa nyota au kitu kingine kilichopimwa kwa mwanga wa mikoa miwili tofauti ya spectral - kwa mfano, ukubwa wa bluu usioonekana (B—V)