Opgave E.01: Dopplerforskydning af lyset fra stjerner
Hvis en stjerne bevæger sig væk fra os eller hen imod os, vil astronomen kunne se en ændring af bølgelængderne for spektrallinierne i lyset fra stjernen. Det skyldes doppler-effekten, som også kendes fra lydbølger.
Der gælder
Hvor lo er bølgelængden ved udsendelse, og l er bølgelængden ved modtagelsen. c er lyshastigheden og vrad er radialhastigheden, dvs. hastigheden væk fra eller hen imod Jorden. Radialhastigheden regnes med fortegn, positiv væk fra os. En forklaring på dopplereffekten kan findes i de fleste fysikbøger om bølgelære.
En stjerne bevæger sig væk fra os med en hastighed på 9,0 km/s. Lyset fra stjernen indeholder bl.a. en spektrallinie fra brint med bølgelængden lo = 656,28 nm ved udsendelsen.
-
Ved modtagelsen her på Jorden er lyset blevet dopplerforskudt. Beregn bølgelængden af lyset ved modtagelsen.
En anden stjerne bevæger sig hen mod os, så lyset bliver dopplerforskudt. Lyset indeholder en spektrallinie fra helium med bølgelængden lo = 587,56251 nm ved udsendelsen, mens den ved modtagelsen er blevet lidt kortere: l = 587,56241 nm.
-
Beregn stjernens hastighed imod os.
Når stjernen bevæger sig væk fra os, taler man om at lyset er rødforskudt, og omvendt tales om blåforskydning, når stjernen bevæger sig mod os.
-
Forklar hvorfor det giver mening at bruge betegnelserne blå-/rødforskydning.
De dygtigste astronomer på dette felt kan måle stjerners hastigheder med en nøjagtighed, der er bedre end 10 m/s. Denne nøjagtighed opnås da også kun med højt specialiseret udstyr, hvor man måler på mange spektrallinier på samme tid.
Målingen af radialhastigheder bruges til at undersøge forekomsten af planeter omkring fremmede stjerner. (Se opgave E.02)