Modern astronomisch onderzoek heeft een verbazingwekkende schat aan kennis over het universum verzameld ondanks extreme beperkingen op observatie en gegevensverzameling. Astronomen rapporteren routinematig gedetailleerde informatie over objecten die zich triljoenen kilometers verder bevinden. Een van de essentiële technieken van astronomisch onderzoek omvat het meten van elektromagnetische straling en het uitvoeren van gedetailleerde berekeningen om de temperatuur van verre objecten te bepalen.

Van temperatuur naar kleur

De kleur van het licht dat wordt uitgestraald door een ster onthult zijn temperatuur en de temperatuur van een ster bepaalt de temperatuur van nabije objecten zoals planeten. Licht wordt geproduceerd wanneer geladen atoomdeeltjes trillen en energie vrijgeven als lichtdeeltjes, bekend als fotonen. Omdat temperatuur overeenkomt met de interne energie van een object, zullen warmere objecten fotonen met hogere energie uitstralen. De energie van fotonen bepaalt de golflengte of kleur van het licht; dus de kleur van het licht dat door een object wordt uitgezonden, is een indicatie van de temperatuur. Dit fenomeen is echter pas waarneembaar als een object extreem heet wordt - ongeveer 3000 graden Celsius (5,432 graden Fahrenheit) - omdat lagere temperaturen in het infraroodspectrum uitstralen in plaats van het zichtbare spectrum.

Heavenly Blackbodies

Het concept van een zwart lichaam is essentieel voor het meten van de temperatuur van astronomische objecten. Een zwart lichaam is een theoretisch object dat perfect energie absorbeert van alle golflengten van licht. Bovendien wordt de emissie van licht van een zwart lichaam niet beïnvloed door de samenstelling van het object. Dit betekent dat een zwart lichaam licht uitstraalt volgens een bepaald spectrum van kleuren dat alleen afhankelijk is van de temperatuur van het object. Sterren zijn geen ideale blackbodies, maar ze zijn wel dichtbij genoeg om een ​​nauwkeurige benadering van de temperatuur op basis van emissiegolflengten mogelijk te maken.

Veel golflengten, één piekwaarde

Een eenvoudige visuele waarneming onthult de temperatuur niet van een ster omdat de temperatuur de piekemissiegolflengte bepaalt, niet de enige emissiegolflengte. Sterren lijken over het algemeen witachtig omdat hun emissiespectra een breed bereik van golflengten beslaan, en het menselijk oog interpreteert een mengsel van alle kleuren als wit licht. Daarom gebruiken astronomen optische filters die bepaalde kleuren isoleren en vergelijken ze de intensiteiten van deze geïsoleerde kleuren om de geschatte piek van het emissiespectrum van een ster te bepalen.

Verwarmd door een ster

Planetaire temperaturen zijn moeilijker te bepalen omdat de absorptie- en emissie-eigenschappen van een planeet mogelijk niet voldoende overeenkomen met de absorptie- en emissie-eigenschappen van een zwartlichaam. De atmosfeer en oppervlaktematerialen van een planeet kunnen aanzienlijke hoeveelheden licht reflecteren en sommige van de geabsorbeerde lichtenergie wordt behouden door het broeikaseffect. Daarom schatten astronomen de temperatuur van een verre planeet in door middel van complexe berekeningen die rekening houden met variabelen zoals de temperatuur van de dichtstbijzijnde ster, de afstand van de planeet tot de ster, het percentage licht dat wordt gereflecteerd, de samenstelling van de atmosfeer en de rotatie van de planeet. kenmerken.