Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 5

PHẦN BTHIÊN VĂN VẬT LÝ(Astrophysics)Chương 5CƠ SỞ CỦA THIÊN VĂN VẬT LÝThiên văn vật lý là nội dung chính của thiên văn hiện đại. Nó đề cập những vấn đề vật lý xảy ra trong các thiên thể như sự bức xạ của các thiên thể, cấu trúc của thiên thể và quá trình hình thành, tiến hóa của thiên thể, của vũ trụ... Trong khuôn khổ của giáo trình này, ta không thể trình bày một cách cặn kẽ, chi tiết và đầy đủ các vấn đề của thiên văn vật lý, mà chỉ có thể giới thiệu một...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình -Thiên văn học đại cương -chương 5 PHẦN B THIÊN VĂN VẬT LÝ (Astrophysics) Chương 5 CƠ SỞ CỦA THIÊN VĂN VẬT LÝ Thiên văn vật lý là nội dung chính của thiên văn hiện đại. Nó đề cập những vấn đề vậtlý xảy ra trong các thiên thể như sự bức xạ của các thiên thể, cấu trúc của thiên thể và quátrình hình thành, tiến hóa của thiên thể, của vũ trụ... Trong khuôn khổ của giáo trình này, takhông thể trình bày một cách cặn kẽ, chi tiết và đầy đủ các vấn đề của thiên văn vật lý, màchỉ có thể giới thiệu một số nét cơ bản nhất, cần thiết nhất mà thôi. Các thiên thể dù phức tạp đến đâu cũng được cấu tạo từ những phần tử nhỏ nhất của vậtchất như: Phân tử, nguyên tử, các hạt cơ bản... Trong quá trình vận động chúng phát ra cácbức xạ. Ví dụ: Bức xạ nhiệt phản ánh quá trình chuyển động nhiệt của các phân tử khítrong các sao; bức xạ quang phổ vạch phản ánh quá trình thay đổi mức năng lượng củaelectron trong các nguyên tử vật chất của thiên thể v.v... Nguồn bức xạ điện từ này trênđường đến trái đất sẽ bị hấp thụ hoăc chịu các ảnh hưởng khác, điều này cho ta biết thêmthông tin về vật chất giữa trái đất và các thiên thể. Việc thu nhận, nghiên cứu các bức xạtrên bằng các phương tiện trên mặt đất (hoặc đặt ngoài trái đất để tránh ảnh hưởngcủa khí quyển) như các kính thiên văn quang học, kính thiên văn vô tuyến, các máy phântích quang phổ v.v... sẽ giúp chúng ta hiểu biết được về cấu tạo và các quá trình vật lý trêncác thiên thể và trong vũ trụ nói chung.I. BỨC XẠ ĐIỆN TỪ. 1. Thang sóng điện từ. Tùy theo trạng thái vật lý của mình các thiên thể có thể bức xạ sóng điện từ với tần sốtrải rộng từ bức xạ vô tuyến (10-2 - 102 m), bức xạ hồng ngoại (1µm - 10-2 m), bức xạ nhìnthấy (4000Ao - 7000Ao), bức xạ tử ngoại (10nm - 100nm) đến bức xạ Rơnghen (0,1nm -1nm), tức gần như toàn bộ các vùng của thang sóng điện từ. Ví dụ: Các vì sao bức xạ ánh sáng nhìn thấy khiến ta nhìn được chúng. - Các đám mây khí lạnh trong không gian giữa các vì sao bức xạ ở vùng phổ vô tuyến. - Các đám mây cực nóng (vật chất quanh lỗ đen) bức xạ ở vùng sóng Rơnghen. Ta chú ý đặc tính của sóng điện từ là: c = λ.ν Trong đó λ - bước sóng ν - Tần số c - Vận tốc truyền sóng c ≈3.108m/s (trong chân không)Ta có hệ thức về năng lượng của sóng điện từ ứng với tần số ν và bước sóng λ : hc ε = hν = λ với h : Hằng số Plank h = 6,62.10-34J.s (Hệ SI)( Tuy nhiên, không phải tất cả các bức xạ từ thiên thể đều có thể đến được trái đất. Hầu hếtchúng đều bị cản trở (hấp thụ) bởi lớp khí quyển của trái đất. Chỉ 2 vùng phổ có thể tớiđược bề mặt trái đất, được gọi là 2 cửa sổ là vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng sóng vôtuyến. Vì vậy trong các thiết bị quan sát thiên thể ta thấy có kính thiên văn quang học vàkính thiên văn vô tuyến. Cöûa soå aùnh saùng nhìn thaáy cöûa soå voâ tuyeán Tia Rôngen Töû ngoaïi Tia γ Hoàng ngoaïi soùng voâ tuyeán 10−2 10−41012 1010 108 106 104 102 1 nm(1km) (10m) (10cm) 1mm Hình 87. Thang sóng điện từ và cửa sổ quan sát được. Bảng 4: Bức xạ điện từ của thiên thể. Loại bức xạ Bước sóng Nhiệt độ Nguồn bức xạ (nm) tương ứng Tia gamma γ dưới 0,01 trên 108K Không có vật thể thiên văn nào nóng như vậy. Một số tia ( được tạo ra trong phản ứng hạt nhân 106 - 108K Khí trong các quần sao, tàn dư sao siêu Tia Ronghen 0,01 - 20 X mới, vành Nhật hoa mặt trời 4 6 Tử ngoại 20 - 400 10 - 10 K Tàn dư sao siêu mới, sao rất nóng 103 - 104K Các sao Nhìn thấy 400 - 700 103 - 106 103 - 103K Các đám mây lanïh, bụi và khí hành tinh, Hồng ngoại thiên thạch Vô tuyến ...