1. No category

4 Stråling
4:3 Verdensrommet
– avslørt av stråling
AKTIVITET
Hubblesite – behind the pictures
Søk på Internett med søkeordene «Hubblesite Behind the Pictures».
Undersøk hvordan de ulike delene av det elektromagnetiske spekteret
blir brukt for å se på galakser, planeter og andre objekter i verdens­
rommet. Hvordan ser galaksene ut i IR eller i UV?
Stjernefargen – et temperaturmål
Stjernene har litt forskjellig farge, og hvis du har godt fargesyn, klarer du å
se det selv. Noen stjerner ser rødlige ut. Andre er mer hvite. Stjernene
­sender ut lys med alle bølgelengder, men ikke like mye ved alle bølge­
lengder. Stjerner med høy overflatetemperatur sender ut mer kortbølget
stråling enn stjerner med lav overflatetemperatur. Resultatet blir at svært
varme stjerner ser blåhvite ut, mens kjølige stjerner ser røde ut. Sola er gul
– den er middels varm.
Synlig lys
12 000 K
Intensitet
116
Farge
Temperatur/K
Blå
25 000–50 000
Blåhvit
12 000–25 000
Hvit
7500–12 000
Gulhvit
6000–7500
Gul
4500–6000
Gulrød
3000–4500
Rød
2000–3000
Tabell over stjernefarger med tilhørende
overflatetemperaturer
3000 K
0
500 1000
2000
Bølgelengde (nm)
3000
Planckfunksjonen viser intensiteten av strålingen ved ulike
bølgelengder. Her ser du Planckfunksjonen til en varm og
en «kald» stjerne.
4:3 Verdensrommet
Eksempel 7
Overflatetemperaturen til sola
Sola sender ut lys med alle farger (husk regnbuen),
men det er den gule fargen som dominerer.
Vi sier at sola er en gul stjerne.
Overflatetempera­turen til gule stjerner er
ca. 6000 °C.
Ved solnedgang og soloppgang har sollyset lang vei gjennom atmosfæren
og det blå lyset spres i alle retninger.
Når sollyset kommer fram til oss, ser
det derfor rødere ut enn når sola står
høyt på himmelen.
Spektrallinjer avslører stjernenes grunnstoffer
Stjernespektre forteller oss hvilke grunnstoffer stjernene består av, og
­styrken til de forskjellige spektrallinjene sier noe om hvor mye som finnes av
de ulike grunnstoffene.
Eksempel 8
Stjernespektre – atomer og molekyler
Spektre fra forskjellige stjerner forteller både om den kjemiske sammen­
setningen og om temperaturen. Her ser du en skisse av spektrene til Rigel
og Betelgeuse, to stjerner i stjernebildet Orion. På bildet ser du Rigel som et
lyspunkt oppe til venstre og Betelgeuse nede til høyre.
Rigel
Rigel
Betelgeuse
Betelgeuse
Betelgeuse har tett med absorpsjonslinjer. Grundige studier viser at linjene
kommer av at det er molekyler i stjerneatmosfæren. På Rigel er det for høy
temperatur til at molekyler kan eksistere. Derfor ser du færre absorpsjonslinjer i spekteret fra Rigel enn i spekteret fra Betelgeuse. Absorpsjonslinjene
i Rigel-spekteret kommer hovedsakelig fra hydrogen og helium.
117
118
4 Stråling
De første stjernene som ble laget i universet, hadde tilgang på hydrogen og
helium (og bitte litt litium og beryllium). Slike stjerner, som er fra en tidlig
fase av universet, har derfor bare spektrallinjer fra hydrogen og helium.
Tyngre grunnstoffer blir laget i stjerner som dør. Fordi vi ser spektrallinjer
fra blant annet jern og magnesium i solspekteret, vet vi at sola ikke er blant
de første stjernene som ble laget i universet. Stoffet på sola har vært del av
en annen stjerne tidligere.
Eksempel 9
Jern og magnesium i kroppen
Du har jern, magnesium og flere andre tunge grunnstoffer i kroppen din.
Hvor kommer disse grunnstoffene fra?
Ja – helt riktig – fra en stjerne! Og de aller tyngste grunnstoffene (med
atom­nummer 26 og oppover) kommer fra en supernova­eksplosjon. Så om du
ikke alltid føler deg som en stjerne, så har du i hvert fall vært en del av en
stjerne en gang …
Bildet viser stjernetåken Tors hjelm (NGC 2359)
i stjernebildet Store hund (Canis Major).
Stjernenes bevegelse – avslørt av dopplereffekten
Stjernene beveger seg mot oss eller fra oss. For å undersøke bevegelsene
ser vi på bølgelengdene til spektrallinjene – de endrer seg når stjerna
­beveger seg. Fenomenet kalles dopplereffekten.
Eksempel 10
Dopplereffekt med lyd
Det er dopplereffekten som gjør at lyden fra en ambulanse høres forskjellig
ut om den kommer mot deg eller beveger seg bort fra deg.
113
113
AMBULANSE
AMBULANSE
Lyd er bølger som beveger seg gjennom lufta med en viss fart. En lys tone
har kortere bølgelengde enn en mørk tone. Når lydkilden beveger seg mot
deg, blir bølgelengden du registrerer, kortere, og du hører den lyse tonen.
Når lydkilden beveger seg fra deg, blir bølgelengden lengre, og du hører den
mørke tonen. Den egentlige bølgelengden til lyden («laboratoriebølge­
lengden» – den de hører i ambulansen) ligger et sted midt mellom de to
verdiene ørene dine registrerer.
4:3 Verdensrommet
Lys kan beskrives som bølger, og vi får den samme effekten hvis det er
lyskilder som beveger seg i forhold til oss. Da er det bølgelengdene til de
ulike spektrallinjene som blir kortere eller lengre. Hvis kilden er i ro i forhold
til oss, ser vi den egentlige bølgelengden til lyset – laboratoriebølgelengden.
Laboratoriebølgelengder til de ulike grunnstoffene er kjent både fra
­eksperimenter og fra beregninger. Hvis spektrallinjene til en stjerne har
­kortere bølgelengder enn normalt, sier vi at linjene er blåforskjøvet. Da er
stjerna i bevegelse mot oss. Hvis linjene har lengre bølgelengder enn
­normalt, sier vi at de er rødforskjøvet. Da fjerner stjerna seg. Jo fortere
­lyskilden beveger seg i forhold til oss, desto større blir bølgelengde­for­
skyvningen i spektrallinjene.
Bevegelse mot oss: blåforskyvning
Vi sier at linjene er
rødforskjøvet selv
om de er i den blå
delen av spekteret.
Du må se etter
«mønsteret» for å
vite om spekteret
er forskjøvet.
Eksempel 11
I ro i forhold til oss: laboratoriebølgelengde
Bevegelse fra oss: rødforskyvning
Galakser i bevegelse
Melkeveisystemet er vår egen galakse.
En av våre nærmeste nabogalakser er Andromeda­galaksen (NGC 224).
­Spektralanalyse av Andromeda­galaksen viser at linjene er blåforskjøvet.
Andromeda­galaksen er altså på vei mot oss. Vi kan faktisk vente oss en
gigantisk kollisjon mellom de to galaksene i fram­tiden (det er lenge til!).
Galaksen NGC 4481 ligger veldig langt borte. Spektrallinjene fra denne
galaksen er forskjøvet mot rødt. Det betyr at galaksen beveger seg bort fra
oss.
Dopplereffekten kan avsløre både stjernerotasjon og dobbeltstjerner. En stjerne
som roterer, får bredere spektrallinjer enn de ville vært i laboratoriet. En stjerne
som er en del av et dobbeltstjernesystem, får oppsplittede spektrallinjer.
NB!
Informasjon om stjernene
Elektromagnetisk stråling gir informasjon om
1 stjernenes overflatetemperatur (stjernefargen)
2 hvilke grunnstoffer som finnes i stjerneatmosfærene (spektrallinjene)
3 hvordan stjernene beveger seg (rød-/blåforskyvning)
119