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望星空 (星光與星色 (吸收譜線 (O (藍 (氦離子譜線)), B (藍白), A (白 (氫譜線強烈)), F (黃白), G (黃 (太陽))…
望星空
星光與星色
吸收譜線
O
藍
氦離子譜線
B
藍白
A
白
氫譜線強烈
F
黃白
G
黃
太陽
K
橘
M
紅
金屬豐度
氫、氦以外的元素稱為重元素或金屬
重元素與氫離子的比值，判斷金屬豐度高低
主序星:氫原子經核融合成氦原子
紅巨星:無法融合比鐵還重的元素
超新星:爆炸產生比鐵重的元素
愈晚誕生的恆星，累積愈多重元素，金屬豐度愈高，有利固態行星形成和生命誕生
光譜型分類
吸收譜線
光穿過較低溫的氣體，特定波長被吸收
發射譜線
雲氣受高能輻射激發，放出特定波長的光
連續光譜
恆星大氣熱運動發出各種波長不間斷之光譜
恆星光譜與溫度
表面溫度 低
能量 低
光譜 偏向長波
顏色 偏紅
表面溫度 高
能量 高
光譜 偏向短波
顏色 偏藍
恆星亮度與光度成正比，與恆星距離成反比
恆星質量與演化
質量決定恆星壽命
質量決定恆星半徑大小
決定恆星光度
星光與星色受制於質量
表面溫度與光度關係
赫茲史普與羅素
橫軸為表面溫度(光譜型或顏色)，縱軸為光度(絕對星等)
恆星集中在主序帶，稱為主序星
大氣的紅化現象
星光會穿過較多的地球大氣，粒子會散射掉星光中短波長的光，只讓偏紅的長波長的光進入觀測者
觀測宇宙
限制
視野
集中在智利或夏威夷高山，為南北半球最佳觀測地點
光害
太陽、月光及人為光源
大氣
大氣擾動造成影像模糊，以自適應光學技術克服
測距
利用三角視差法估計恆星的距離，無法測量太遠的天體
近代天文觀測科技
太空望遠鏡
陣列望遠鏡
大型望遠鏡設計
合成鏡面
自適應光學
非可見光天文學
光譜
天體發出的光在能量上的分布
了解恆星的表面溫度、組成物質
紅移現象
相對速度，發現宇宙的膨脹
天文距離單位
光年LY
光在真空行走一年的距離
秒差距pc
1pc=3.26光年
天文單位AU
地球到太陽的平均距離
望遠鏡
能力
放大
放大倍率=主鏡焦距/目鏡焦距
與口徑無關
集光
與主鏡面積成正比
口徑愈大，集光能力愈好，可看見愈暗的星體
影像解析
與物鏡口徑成正比
口徑愈大，解析能力愈好，可分辨星體細部結構
種類
無線電波
凹面鏡
白天陰雨皆可使用
不受光害影響，受人為電波干擾
單獨使用解析力較差
可見光
反射式
凹面鏡
表面金屬鍍膜會氧化
成像缺點:球面像差
鏡身短，磨製容易，可由數片小鏡合組成
折射式
凸面鏡
鏡筒長，透鏡磨製不易
成像缺點:色像差
主鏡為玻璃，無氧化問題
時間與距離
宇宙膨脹
紅移
遠離
波長變長
頻率變短
光譜中移向紅光端
藍移
接近
波長變短
頻率變長
光譜中移向藍光端
哈柏定律
愈遠的星系，遠離速度愈快
暗物質
看不見的物質，從恆星運動發現
具有質量產生萬有引力
減緩宇宙膨脹的速度
暗能量
不明的能量，具萬有斥力
為宇宙70％以上的成分
使宇宙持續加速膨脹
凝結在空間中的時間
利用望遠鏡研究不同宇宙時期的恆星與星系
宇宙的結構
星系
不同質量的恆星
主序星、紅巨星、白矮星
雙星
雙雙成對的恆星
星雲、恆星和星團集結而成
太陽系
星團
疏散星團
鬆散
較年輕
恆星較少
重元素含量較高
球狀星團
緊密成球狀
較老
恆星較多
重元素含量很低
星雲
星際物質
暗星雲
可見光影像上遮蔽了星光
反射星雲
反射鄰近恆星的星光而發出可見光
發射星雲
分子星雲溫度很低，主要為紅外線或波長更長的波段
銀河系
銀心/銀核
銀河系中心
球狀結構，由筆銀盤恆星年老的恆星群組成
棒狀結構
超大質量黑洞
銀盤
星系盤
大多數的恆星與氣體
疏散星團
銀暈
銀盤的上下方
最年老的星系族群(球狀星團)
暗物質
直徑約10萬光年
棒旋星系
型態分類
橢圓星系
螺旋星系
一般
棒旋
不規則星系
尺度結構
超星系團
星系群、星系團
星系
星團
恆星
行星、矮行星、太陽系小天體
衛星
本超星系團
本星系群(銀河系與仙女座星系最大)
銀河系
M45疏散星團
太陽
地球、冥王星、彗星
月球