De oppervlaktetemperatuur van een ster kan worden bepaald door de golflengte-emissies ervan te analyseren via een methode die bekend staat als spectrale analyse. Deze techniek omvat het bestuderen van de intensiteit van het licht dat door de ster wordt uitgezonden op verschillende golflengten, wat inzicht geeft in de temperatuur en andere fysieke eigenschappen. Zo werkt dit proces:

1. Emissiespectrum: Elke ster zendt licht uit over een reeks golflengten, die, wanneer ze worden gecombineerd, het emissiespectrum vormen. Het emissiespectrum van een ster is uniek en bevat informatie over de temperatuur en samenstelling ervan.

2. Verplaatsingswet van Wien: Volgens de verplaatsingswet van Wien is de golflengte van de maximale emissie (λmax) van een object omgekeerd evenredig met de temperatuur ervan. Dit betekent dat hetere objecten licht uitstralen op kortere golflengten, terwijl koelere objecten licht uitstralen op langere golflengten.

3. Blackbody-straling: Sterren kunnen worden benaderd als blackbody-radiatoren, wat betekent dat ze straling uitzenden volgens de wetten van blackbody-straling. Een zwart lichaam is een ideale zender en absorber van elektromagnetische straling.

4. Wet van Planck: De wet van Planck beschrijft de intensiteit van de straling die door een zwart lichaam wordt uitgezonden bij verschillende golflengten en temperaturen. Het legt een verband tussen de golflengte en de intensiteit van de straling.

5. Curve-aanpassing: Het emissiespectrum van een ster wordt vergeleken met het theoretische emissiespectrum voorspeld door de wet van Planck. Door een blackbody-curve aan te passen aan het waargenomen emissiespectrum kunnen astronomen de temperatuur bepalen waarbij de ster het grootste deel van zijn energie uitstraalt.

6. Effectieve temperatuur: De temperatuur die uit deze analyse wordt afgeleid, staat bekend als de effectieve temperatuur. Het vertegenwoordigt de temperatuur van een zwart lichaam dat over alle golflengten dezelfde totale hoeveelheid straling zou uitzenden als de ster.

7. Kleur en temperatuur: Verschillende oppervlaktetemperaturen van sterren komen overeen met verschillende kleuren. Heter sterren zien er bijvoorbeeld blauw of wit uit, terwijl koelere sterren oranje of rood lijken.

Door de golflengte-emissies van een ster te analyseren en deze te vergelijken met theoretische modellen, kunnen astronomen de oppervlaktetemperatuur ervan bepalen. Deze techniek biedt waardevolle inzichten in de fysieke eigenschappen en kenmerken van sterren en stelt wetenschappers in staat verschillende soorten sterren te bestuderen en te categoriseren op basis van hun oppervlaktetemperaturen en andere spectrale kenmerken.