Почему звезды имеют спектры поглощения?

Спектры поглощения представляют собой результат того, что свет определенной длины волны возбуждает атом с более низкого энергетического уровня на более высокий и при этом поглощается. Однако в конечном итоге атом должен вернуться в свое более низкое энергетическое состояние и в то же время испустить фотон той же частоты, которую он поглощал ранее. В целом никаких изменений в спектре звезды произойти не должно.

Ответы (3)

Аналогичное объяснение состоит в том, что интенсивность на любой заданной частоте представляет собой средневзвешенное значение оптической глубины функции планки (черного тела). По мере того, как световой луч уходит глубже (может быть, исходит глубже, это более интуитивно понятно), для каждой дельты оптической глубины локальная температура определяет отношение излучения к поглощению. В центре линии поглощения непрозрачность выше, и поэтому глубина в фотосфере для данной оптической глубины меньше, чем вне линии. Поскольку в фотосфере температура уменьшается с высотой, спектральные линии отражают более низкую температуру излучения. Более интуитивный, но менее точный способ думать об этом состоит в том, чтобы считать, что луч света формируется на оптической глубине, равной единице. В центре линии поглощения эта глубина значительно меньше,

Для очень-очень сильных линий можно получить обратный эффект - эмиссионные линии, так как температура в хромосфере и короне звезды увеличивается с высотой, и чем ближе вы к центру линии, тем выше эффективная высота образования.

Когда уровень энергии падает и фотон переизлучается, он рассеивается или переизлучается в случайном направлении, поэтому меньшая часть этой частоты достигает вашего телескопа/спектроскопа. Это своего рода аналог вопроса «почему небо голубое». То, на что вы смотрите, — это фотоны прямой линии (линия обзора), поэтому фотоны, проходящие через газовые слои звезды, истощаются в этой линии обзора из-за случайного рассеяния.

Что вы имеете в виду под "случайным направлением"? Звезды сферически симметричны, фотоны уже движутся в случайных направлениях.
@ Itai --- фотоны, направляющиеся от звезды прямо к вашей прямой видимости, поглощаются газом на своем пути. Переизлученные фотоны редко переизлучаются прямо на своем прежнем пути, следовательно, они рассеиваются, поэтому меньшее количество этих первоначальных фотонов попадает на вашу ПЗС-матрицу или спектрометр.
Как указывает Омега Центавра в своем ответе, решающим дополнительным ингредиентом является то, что более глубокие слои звезды имеют более высокие температуры, чем внешние слои. Если бы звезда имела однородную температуру, то не было бы линий поглощения: столько же фотонов рассеялось бы на ваш луч зрения, как и за его пределы.
@TedBunn развенчал еще один научно-популярный миф.

В звездах много «холодного» газа (атомов в их основном состоянии). Если вы поместите немного газа на пути от источника света к вам, некоторые частоты будут менее представлены (темные линии поглощения), чем нерезонансные частоты. Атомы для таких частот подобны туману на пути света - захватывают и рассеивают резонансные частоты на весь телесный угол 4 π . Таким образом, вы наблюдаете их как менее представленные, чем соседние нерезонансные частоты в непрерывном спектре.

Почему звезды имеют спектры поглощения?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v