Aktivity – elmg spektra

Informace

Emisní spektrum vodíku má jednu typickou jasně červenou čáru 656 nm,
slabší modru, a několik dalších slabých linek. Červená čára (alfa) v laboratorní soustavě vlnovou
délku 656 nm.

Vodík je hojně přítomen v galaxiích, je přítomen v mračnech plynu, které vyplňují prostor  mezi
hvězdami v galaxii. Alfa čára vodíku je snadno rozeznatelná v mnoha astronomických spektrech.

Aktivita:

práce se spektroskopem a výbojovými trubice,

manipulace a výpočty s rudými posuvy

Studenti zaznamenají barvy, které vidí spektroskopem a jejich vlnové délky.

Otázky:

Proč by se červená čára vodíku zjištěna u galaxií měla být zjištěna na jiném místě než v naší
laboratorní soustavě?


.Z předložených pracovních obrázků emisní spekter ze čtyř různých galaxií A,B, C , D, uvidí, že
červená čára vodíku se přesunula ze své charakteristické vlnové délky 656 nanometrů jinam.  Tento
posun směrem k delším vln.délkám - červenějšímu konci spektra

 můžeme  použit k výpočtu rychlosti dané galaxie.


Rudý posuv je úměrný rychlosti zdroje (pro pomalé rychlosti v<<c  z velmi jednoduchého vzorečku)

v=c*z



Úloha 1



Spektrum Galaxie A má vodíkovou čáru na 724nm,

hodnota na zemi je 656nm, rozdíli je 68nm, t.j.asi 10%.

Tedy rychlost pohybu galaxie je 10% c - tedy asi 30000km/s.



Úloha 2   výpočetní

V kupě galaxií  v souhvězdí Vlas Bereničin, byl u 100 nejjasnějších galaxií spektroskopicky zjištěn
průměrný rudý posuv $ \langle z\rangle = 0,0232$ .

Při znalosti Hubbleovy konstanty $ H=75\,\mathrm{km}.\mathrm{s}^{-1}.$ Mpc $ ^{-1}$ určete
vzdálenost kupy galaxií.

-Rychlost vzdalování je $ v = cz = 6\,960\,\mathrm{km}.\mathrm{s}^{-1}$ , vzdálenost $ r=v/H=93\,$
Mpc.


Úlohy  převzaté----ze Šteflových skript


Úloha 3 výpočetní

Které z emisních čar v následující tabulce můžeme z povrchu Země pozorovat v optickém oboru spektra
u kvasaru s následujícím rudým posuvem
a) z = 0,1
b) z = 1,0
c) z = 4,0.
Tabulka hlavních emisních čar u aktivních galaxií a kvasarů:

                                           L $ _\alpha$

                                             121,6 nm

                                       $ \mathrm{H}_{\beta}$

                                             486,1 nm

                                                N V

                                             124,0 nm

                                               O III

                                             495,9 nm

                                               C IV

                                             154,9 nm

                                               O III

                                             500,7 nm

                                               C III

                                             190,9 nm

                                               N II

                                             654,8 nm

                                               Mg II

                                             279,8 nm

                                      $ \mathrm{H}_{\alpha}$

                                             656,3 nm

                                               O II

                                             372,7 nm

                                               N II

                                             658,4 nm

                                              Ne III

                                             386,8 nm

                                               S II

                                             671,7 nm

                                      $ \mathrm{H}_{\delta}$

                                             410,2 nm

                                               S II

                                             673,1 nm

                                      $ \mathrm{H}_{\gamma}$

                                             434,1 nm



Při výběru vhodných čar vyjdeme ze vztahu $ \left(z+1\right)\lambda_l=\lambda_p$ , kde $ \lambda_p$
musí být v optické části spektra. Tedy v případě a) všechny čáry od Ne III, b) čáry C III až po
čáru Ne III, c) čáry L $ _\alpha$ až C IV.

                                         Spektrum kvasaru

                            Ultrafialová a optická část spektra kvasaru


Úloha 4

 Ve spektru kvasaru 3C 273 byly zjištěny široké intenzivní emisní čáry o naměřených vlnových
délkách $ 761,3\,$ nm, $ 563,9\,$ nm a $ 503,4\,$ nm.

Určete, kterém prvku náleží.

Stanovte vzdálenost kvasaru.

Jaký je jeho zářivý výkon, jestliže hustota zářivého toku zjištěná v horních vrstvách atmosféry
Země je rovna $ 6,2.10^{ -14}\,\mathrm{W}.\mathrm{m}^{-2}$ .

Použitím vztahu $ (z+1)\lambda_$ l $ =\lambda_$ p zjistíme,

že jde postupně o čáry H $ _\alpha$ , H $ _\beta$ , H $ _\gamma$ vodíku.

Vzdálenost je $ r=cz/H=640\,$ Mpc.

Zářivý výkon kvasaru stanovíme ze vztahu $ L=4\pi r^2F_$ bol $ = 3.10^{ 38}\,$ W.

-------------------------