Yıldız Atmosferleri ve Işınım Aktarımı
Bir yıldızdan aldığımız ışık, atmosferinden geçerken şekillenmekte olup, ışınım aktarımı denklemi, yol boyunca soğurma ve salımın ortaya çıkan spektrumu nasıl belirlediğini açıklamaktadır.
Tanım
Işınım aktarımı, radyasyonun kendisini soğuran, yayan ve saçan bir ortamda nasıl yayıldığının bir tanımı olup, yıldız atmosferi ise bu aktarımın uzaya kaçan spektrumu belirlediği bir yıldızın dış katmanıdır.
Kapsam
Bu konu, yıldız atmosferlerinin yapısını, ışınım aktarımı denklemini ve çözümünü, sürekli ve çizgi opasitesinin kaynaklarını, yerel termodinamik denge varsayımını ve bozulmasını, soğurma çizgilerinin oluşumunu ve gözlemlenen spektrumları yorumlamak için kullanılan model atmosferleri kapsamaktadır.
Temel sorular
- Aktarım denklemi, bir yıldızdan kaçan ışığı nasıl tanımlamaktadır?
- Yıldız atmosferlerinin opasitesini ne belirlemektedir?
- Yerel termodinamik denge ne zaman geçerli bir varsayımdır?
- Soğurma çizgileri bir atmosferde nasıl oluşmaktadır?
Anahtar kavramlar
- aktarım denklemi
- kaynak fonksiyonu
- optik derinlik
- opasite
- yerel termodinamik denge
- model atmosfer
- kenar kararması
Temel kuramlar
- Işınım aktarımı denklemi
- Bir ışın boyunca yoğunluktaki değişim, opasite ve kaynak fonksiyonu tarafından belirlenen emisyon eksi soğurmaya eşittir; bu denklemin bir model atmosfer aracılığıyla çözülmesi, gözlemlenen spektrumlarla karşılaştırılan ortaya çıkan süreklilik ve çizgi profillerini vermektedir.
- Opasite, denge ve çizgi oluşumu
- Atomlardan, iyonlardan ve negatif hidrojen iyonundan kaynaklanan sürekli ve çizgi opasiteleri, atmosferde farklı dalga boylarının nerede ortaya çıktığını kontrol etmektedir; yerel termodinamik denge altında popülasyonlar sıcaklığı takip etmekle birlikte, güçlü çizgiler ve seyreltilmiş katmanlar denge dışı işlem gerektirmektedir.
Mekanizmalar
Atmosferden dışarı doğru hareket eden fotonlar, yerel opasiteye ve kaynak fonksiyonuna göre soğurulmakta ve yeniden yayılmaktadır; daha derin, daha sıcak katmanlar sürekliliği sağlarken, belirli dalga boyları daha soğuk üst gazdaki çizgi opasitesi tarafından engellenmektedir. Belirli bir dalga boyundaki radyasyonun kaçtığı derinlik, optik derinliğin birim mertebesine ulaştığı yer tarafından belirlenmekte ve gözlemlenen yoğunluğunu sabitlemektedir.
Klinik önem
Atmosferlerin ışınım aktarımı modelleri, yıldız astronomisinde teori ve gözlem arasındaki temel bağlantıyı oluşturmaktadır: spektrumları sıcaklıklara, yerçekimlerine ve bolluklara dönüştürmekte, büyük araştırmalardaki yıldız parametrelerinin kalibrasyonunun temelini oluşturmakta ve aynı aktarım fiziği gezegen atmosferlerine ve yıldızlararası ortama da uygulanmaktadır.
Tarihçe
Schwarzschild ve Milne, atmosferlerdeki ışınım dengesinin erken teorisini geliştirmiş, Chandrasekhar 1940'larda ışınım aktarımını sistemleştirmiş ve Unsold ile Mihalas, günümüzde kullanılan model atmosferlerin ve denge dışı çizgi oluşumunun modern çerçevesini inşa etmişlerdir.
Öne çıkan isimler
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Dimitri Mihalas
- Edward Milne
- Albrecht Unsold
İlgili konular
Temel eserler
- chandrasekhar1960
- mihalas1978
Sıkça sorulan sorular
- Optik derinlik nedir?
- Optik derinlik, görüş hattı boyunca ne kadar soğurucu malzeme bulunduğunu ölçmektedir; radyasyon en kolay, gözlemciye doğru optik derinliğin yaklaşık bir olduğu katmandan kaçmaktadır, bu nedenle farklı dalga boyları atmosferde farklı derinliklerden gelmektedir.
- Yerel termodinamik denge ne anlama gelmektedir?
- Bu, her noktada gazın yerel sıcaklıkta dengedeymiş gibi davrandığı varsayımıdır, bu nedenle atomik popülasyonlar basit istatistiksel yasalara uymaktadır; analizi büyük ölçüde basitleştirmekle birlikte, düşük yoğunluklu katmanlarda ve güçlü spektral çizgiler için bozulmaktadır.