तारकीय स्पेक्ट्रोस्कोपी और प्रचुरता

स्पेक्ट्रल रेखाओं की प्रबलता को मापकर और उनकी तुलना वायुमंडल मॉडल से करके, खगोलविद यह निर्धारित करते हैं कि एक तारे में प्रत्येक रासायनिक तत्व की कितनी मात्रा है, जिससे तारकीय प्रकाश एक सटीक रासायनिक सूची में बदल जाता है।

Definition

तारकीय स्पेक्ट्रोस्कोपी तारकीय स्पेक्ट्रा का मात्रात्मक विश्लेषण है जिससे भौतिक और रासायनिक गुण प्राप्त किए जा सकें, और प्रचुरता निर्धारण एक तारे के वायुमंडल में रासायनिक तत्वों की मात्रा का अनुमान है जो उसकी स्पेक्ट्रल रेखाओं की प्रबलता से लगाया जाता है।

Scope

यह विषय समतुल्य चौड़ाई और रेखा प्रोफाइल के माध्यम से स्पेक्ट्रल रेखा की प्रबलता के मापन, रेखा की प्रबलता को प्रचुरता से जोड़ने वाले वृद्धि वक्र (curve of growth), धात्विकता (metallicities) और तत्व अनुपात की व्युत्पत्ति, मॉडल वायुमंडल और गैर-संतुलन सुधारों की भूमिका, और गांगेय रासायनिक विकास का पता लगाने के लिए तारकीय प्रचुरता के उपयोग को शामिल करता है।

Core questions

• एक स्पेक्ट्रम से किसी तत्व की प्रचुरता कैसे मापी जाती है?
• वृद्धि वक्र क्या है और इसका उपयोग कैसे किया जाता है?
• एक तारे की धात्विकता हमें क्या बताती है?
• प्रचुरता आकाशगंगा के रासायनिक इतिहास का पता कैसे लगाती है?

Key concepts

• समतुल्य चौड़ाई
• वृद्धि वक्र
• धात्विकता
• अल्फा-तत्व अनुपात
• मॉडल वायुमंडल
• गैर-LTE सुधार
• रासायनिक टैगिंग

Key theories

प्रचुरता विश्लेषण और वृद्धि वक्र

एक स्पेक्ट्रल रेखा की समतुल्य चौड़ाई उसके द्वारा उत्पन्न कुल अवशोषण को मापती है; वृद्धि वक्र इसे अवशोषित परमाणुओं की संख्या से संबंधित करता है, जिससे वायुमंडल के तापमान, गुरुत्वाकर्षण और परमाणु डेटा ज्ञात होने पर प्रचुरता प्राप्त की जा सकती है।

धात्विकता और गांगेय रासायनिक विकास

कुल धातु सामग्री और अल्फा तत्वों जैसे तत्वों का लोहे से अनुपात उस गैस के नाभिकीय संश्लेषण इतिहास को रिकॉर्ड करता है जिससे एक तारा बना था, इसलिए तारकीय प्रचुरता तारकीय आबादी और आकाशगंगा के रासायनिक संवर्धन का पुनर्निर्माण करती है।

Mechanisms

प्रत्येक अवशोषण रेखा दृष्टि रेखा के साथ अवशोषित परमाणुओं की संख्या के अनुपात में प्रकाश को हटाती है, जो वायुमंडल के तापमान और दबाव से नियंत्रित होती है। वायुमंडल और परमाणु संक्रमण का प्रतिरूपण करके, मापी गई रेखा की प्रबलता को प्रचुरता में परिवर्तित किया जाता है; फिर कई तारों में कई तत्वों की तुलना करके यह मानचित्रण किया जाता है कि तारों की क्रमिक पीढ़ियों ने अंतरतारकीय गैस को कैसे समृद्ध किया।

Clinical relevance

तारकीय प्रचुरता आकाशगंगा निर्माण के रासायनिक जीवाश्म हैं: वे तारकीय आबादी को दिनांकित और टैग करते हैं, विभिन्न नाभिकीय संश्लेषण स्थलों के योगदान को प्रकट करते हैं, ब्रह्मांडीय संदर्भ के रूप में उपयोग की जाने वाली सौर संरचना को कैलिब्रेट करते हैं, और तारे और ग्रह निर्माण को उनकी जन्म सामग्री की धात्विकता से जोड़ते हैं।

History

मात्रात्मक प्रचुरता विश्लेषण पेने के हाइड्रोजन के प्रभुत्व के प्रदर्शन और मिन्नर्ट और अनसोल्ड द्वारा वृद्धि वक्र के विकास से बढ़ा; यह क्षेत्र मॉडल वायुमंडल के ग्रिड, उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रोग्राफ और बड़े सर्वेक्षणों के साथ आगे बढ़ा जो अब लाखों तारों के लिए प्रचुरता को मापते हैं।

Debates

सौर ऑक्सीजन प्रचुरता और सौर मॉडलिंग समस्या

त्रि-आयामी, गैर-संतुलन स्पेक्ट्रल मॉडलिंग से प्राप्त संशोधित, कम सौर प्रचुरता हेलिओसिस्मोलॉजी द्वारा आवश्यक संरचना के साथ विरोधाभास करती है, एक अनसुलझा तनाव जिसे सौर प्रचुरता समस्या के रूप में जाना जाता है जो सामान्यतः प्रचुरता पैमानों को प्रभावित करता है।

Key figures

• Cecilia Payne-Gaposchkin
• Martin Schwarzschild
• Bengt Gustafsson
• Martin Asplund

Seminal works

• asplund2009
• nissen2018

Frequently asked questions

किसी तारे के धातु-हीन होने का क्या अर्थ है?

खगोल विज्ञान में हीलियम से भारी किसी भी तत्व को धातु कहा जाता है; एक धातु-हीन तारे में हाइड्रोजन की तुलना में ऐसे तत्व सूर्य की तुलना में कम होते हैं, आमतौर पर क्योंकि यह प्रारंभिक रूप से उस गैस से बना था जिसे केवल कुछ पिछली पीढ़ियों के तारों द्वारा समृद्ध किया गया था।

तारकीय प्रचुरता को कितनी सटीकता से मापा जा सकता है?

उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्पेक्ट्रा और सावधानीपूर्वक मॉडलिंग के साथ, कुछ तत्वों की सापेक्ष प्रचुरता को कुछ प्रतिशत तक मापा जा सकता है, जो एक साथ पैदा हुए तारों को अलग करने और ग्रह निर्माण और गांगेय इतिहास के सूक्ष्म रासायनिक संकेतों का पता लगाने के लिए पर्याप्त सटीक है।