为什么天文学家总是要给星星拍照

为什么天文学家总是要给星星拍照

在照相技术发明以前,天文学家都是用眼睛观测,素描记录。伽利略就在纸上记录过木星与其4颗主要卫星位置的图但素描记录毕竟速度慢、误差大。照相术发明以后,天文学家终于有了可以实时记录观测目标的工具。通过对照片的分析,天文学家可以细致地研究星星长什么样,温度有多高,运动速度有多快,甚至分析星星的年龄、内部化学元素的组成等天文课题。为此,天文学家设计了各种特殊的照相机,它们拍的照片主要可分为三个大类,天体的形态拍摄(成像),天体的光谱拍摄(成谱),天体随时间的变化(光变)。通过这些照片,我们可以看到千姿百态的恒星、星云、星系,可以研究它们的结构,例如旋涡星系的核心结构、旋臂结构、周围晕的结构等;可以了解它们的化学组成和物理状态,比如含有什么元素,温度有多高;还可以通过不同时间拍的照片,了解它们的亮度变化

天文学家给星星拍的照片往往不能直接使用,要通过复杂的处理、分析,最后才能得出可靠的结论。天文学家用来分析天体照片的基本理论依据就是天体的辐射机制。所谓辐射,主要是指天体发出的电磁波。它们是构成天体物质的原子、分子在不同的物理条件下所发出的“光”。不同的光,背后对应的物理机制与化学成分都不一样。比如天文学家就是通过对太阳光谱的拍摄,再通过太阳表面的辐射模型、大气结构模型,最后来确定太阳表面的温度、压力和化学成分。

也许你很快会提出一个问题,为什么要用照相而不用录像呢?这是因为,除了太阳等特殊天体外,大部分天体到达地球上的光是非常非常弱的。以我们目前的技术水平,还无法做到清晰的录像。天文学家拍一张清晰的照片往往需要曝光1小时或更长。只有这样,才能累积足够的光子,构成足够的信息供科学分析。

可以说,现代天文学的发展,就是靠一堆堆星星照片发展起来的。从曾经几百元人民币一张的照相玻璃干版,到现在几百万元的CCD照相机;从一个晚上几十兆比特数据,到一张照片就包含上百兆比特数据。在这些星星照片的背后,是天文学综合着其他学科共同发展的历程。