Bisakah Doppler bergeser membuat warna dua bintang pada jarak yang sama berbeda?

Seperti yang Anda tahu, efek Doppler dapat mengubah panjang gelombang cahaya.

Misalkan ada dua bintang pada jarak dan suhu yang sama. Jika satu bintang surut dan bintang lainnya mendekat, warnanya akan terlihat berbeda.

Yang ingin saya ketahui adalah, seberapa besar kemungkinan dua bintang menunjukkan warna yang berbeda karena pergeseran Doppler? Dengan kata lain, jika dua bintang pada jarak yang sama memiliki warna yang berbeda, katakanlah biru dan merah, apakah aman untuk mengasumsikan bahwa dua bintang memiliki suhu permukaan yang berbeda?

Sebenarnya, ini adalah pertanyaan dari ujian akhir untuk Wave & Heat.

Q. Bintang memancarkan radiasi yang spektrumnya sangat mirip dengan benda hitam yang ideal. Dua bintang, dalam ukuran yang identik, berada pada jarak yang sama dari kita. Salah satu bintang tampak kemerahan sedangkan yang lainnya tampak sangat biru. Pilih pernyataan yang benar.

(a) Bintang merah lebih panas.
(B) Bintang biru lebih panas.
(C) Mereka berdua bisa memiliki suhu permukaan yang sama.

Saya membaca bahwa beberapa bintang di dekat pusat galaksi bergerak sangat cepat. http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Jika kami hanya mempertimbangkan distribusi Planck, hanya (b) yang memungkinkan. Saya bertanya-tanya apakah (c) juga merupakan kasus yang realistis, atau hanya mungkin secara konseptual.

light pengguna36437
sumber

Secara konseptual dimungkinkan untuk kecepatan sekitar (bintang merah berubah menjadi biru). Apakah diamati atau tidak, itu adalah cerita yang berbeda sama sekali.

0.25 c

$0.25c$

Cheeku

Saya akan mengatakan (b) adalah jawaban yang benar. Agar pergeseran Doppler memberikan efek yang signifikan (seperti dijelaskan), kecepatan relatif kedua bintang harus mendekati kecepatan cahaya. Ini jauh lebih besar daripada yang diselamatkan, bahkan untuk S2.

Walter

@Cheeku Bukankah pergeseran Doppler disebabkan oleh planet yang mengorbit yang digunakan untuk mendeteksi planet ekstrasurya? Jika metode itu digunakan, itu akan menyiratkan bahwa itu tidak memerlukan awal untuk bergerak cepat untuk mendeteksi pergeseran Doppler.

kasperd

@kasperd Saya tidak bermaksud dalam arti "tidak dapat diamati". Saya agak bermaksud dalam arti bahwa probabilitas keberadaan sistem seperti itu terhadap resolusi membatasi dukungan instrumen kami sangat rendah. Maaf bila membingungkan.

Cheeku

Jawaban:

Seperti yang Anda sebutkan dengan benar, ada bintang langka yang bergerak sangat cepat. Lihat juga bagian bintang hypervelocity di sini , di mana populasi bintang yang bergerak di sekitar dijelaskan (omong-omong, kecepatan ini kemungkinan besar dihasilkan di pusat galaksi). Perhatikan juga, bahwa bintang-bintang ini terlalu cepat untuk tetap berada di disk untuk waktu yang lama. Seperti sidenote lain, pusat galaksi dalam tidak dapat diakses secara visual karena kepunahan debu. $10^3 \textrm{km/s}$

Pergeseran merah dihitung sangat mudah: , di mana adalah kecepatan di sepanjang garis pandang, adalah kecepatan cahaya, dan (yang berlaku bahkan untuk bintang-bintang hypervelocity).

z = \frac{v}{c}

$z=\dfrac{v}{c}$

v

$v$

c

$c$

z = \frac{δ λ}{λ}

$z=\dfrac{\delta\lambda}{\lambda}$

(v / c)^{2} \approx 0

$(v/c)^2\approx 0$

Karena bintang-bintang hipervelasitas jarang, mereka kemungkinan besar hanya dapat ditemukan dekat dengan bintang biasa. Namun, karena sangat optimis, ambil , dan Anda mendapatkan dalam kondisi yang sangat menguntungkan . Secara umum itu tidak kecil, tetapi ketika datang ke warna, perubahannya dapat diabaikan. $v=3\cdot 10^3 \textrm{km/s}$ $\dfrac{\delta\lambda}{\lambda}=10^{-2}$

Katakanlah, lampu hijau di sekarang akan memiliki atau dalam wavelegth, yaitu masih akan sangat hijau. Jadi efek Doppler tidak berpengaruh pada masalah Anda. $\lambda=555 \textrm{nm}$ $\lambda=550 \textrm{nm}$ $560 \textrm{nm}$

Namun yang mungkin terjadi adalah kemerahan debu . Salah satu dari dua bintang itu mungkin dikaburkan oleh debu, tidak seperti yang lain, dan terlihat kemerahan. Jadi, b) dan c) adalah jawaban yang memungkinkan.

PS Dan sebenarnya, jika bintang "tampak kemerahan", kemungkinan besar kepunahan debu. Warna suhu tubuh hitam adalah biru, kebiru-biruan, putih, kuning, kuning, oranye atau merah.

Alexey Bobrick
sumber