ความเป็นโลหะของวัตถุท้องฟ้า: ทำไม“ โลหะ = ไม่ใช่โลหะ”?


19

Metallicity ของวัตถุหมายถึงปริมาณขององค์ประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในนั้นนอกเหนือจากไฮโดรเจนและฮีเลียม

หมายเหตุ: องค์ประกอบอื่น ๆ อาจหรือไม่อาจเป็นโลหะจริงในความรู้สึกที่แท้จริงของการสูญเสียของพวกเขา

แต่ทำไมนักดาราศาสตร์จึงใช้คำเช่นmetallicityนี้ อะไรคือประวัติศาสตร์และสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังการสร้างคำศัพท์ที่อาจจะสับสนกับmetal-contentวัตถุท้องฟ้า?

มีวัตถุประสงค์หรือคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์หรือไม่? ฉันไม่เชื่อว่ามันเป็นเพียงการยอมรับแบบสุ่ม แต่อาจมีแรงจูงใจที่ไม่ดังพอที่จะทำสิ่งนี้ ถ้ามีมันคืออะไร

คำตอบ:


14

อันดับแรกลำดับสัมพัทธ์ของธาตุที่หนักกว่าต่อเหล็ก ดังนั้นเนื้อหาโลหะของดาวดวงหนึ่งจึงย่อมาจากเนื้อหาขององค์ประกอบใด ๆ ที่หนักกว่าเขา (หมายเหตุ: ตอนนี้เรารู้ว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงในหลาย ๆ สถานการณ์และองค์ประกอบสามารถจัดกลุ่มตามกระบวนการสังเคราะห์ตัวอย่างเช่นเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับ "องค์ประกอบอัลฟา" - O, Mg, Si ฯลฯ ที่ผลิตโดยการจับอนุภาคแอลฟาหรือ s-process องค์ประกอบ - Ba, Sr ฯลฯ ที่ผลิตโดย s-process เรารู้ว่าอัตราส่วนของการพูดว่า O / Fe มีขนาดใหญ่ขึ้นในดาวที่ "โลหะไม่ดี" มากขึ้น แต่ Ba / Fe มีขนาดเล็กลงดังนั้นพูดถึง "metallicity" เดี่ยว พารามิเตอร์ทำให้คุณเข้าใจและความจริงนั้นซับซ้อนมากขึ้น (และน่าสนใจ)

จุดต่อไปคือสาเหตุที่พวกเขาถูกเรียกว่า "โลหะ" มากกว่าคำอื่น ๆ เช่น "หนัก" หรืออะไรบางอย่าง ฉันเดาว่านี่เป็นประวัติศาสตร์นิดหน่อยและความจริงที่ว่าการวิเคราะห์ความอุดมสมบูรณ์เริ่มต้นในดาวฤกษ์นั้นเกิดขึ้น (และยังคงอยู่ในภาพรวม) ในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม (เช่นในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 โดย Hyde Woolaston และFraunhofer ) องค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดที่หนักกว่าเขานั้นจริง ๆ แล้วไม่ใช่โลหะ พวกเขาคือออกซิเจนคาร์บอนไนโตรเจนและนีออน อย่างไรก็ตามลายเซ็นขององค์ประกอบเหล่านี้ไม่ชัดเจนในสเป็คตรัมที่มองเห็นได้ของดาว (ส่วนใหญ่) ในขณะที่ลายเซ็น (สายการดูดซึม) ขององค์ประกอบเช่นเฟ, นา, มก., นิ ฯลฯ ซึ่งเป็นโลหะก็มักจะโดดเด่นมาก

ดังนั้นจึงมีเป็นเหตุผลและประวัติศาสตร์บางคนที่อยู่เบื้องหลังชื่อ "โลหะ" มันคือนอกเหนือจากไฮโดรเจนและฮีเลียมองค์ประกอบโลหะมีคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดในสเปกตรัมออปติคอลของดาวในขณะที่ดาวส่วนใหญ่ลายเซ็นของอโลหะที่มากขึ้นนั้นยากที่จะมองเห็น


6

ไม่มี 'ประวัติ' ด้านหลัง ฟิสิกส์ของดาวฤกษ์มีอายุน้อยกว่า 100 ปี ดังนั้นจึงไม่ใช่คำศัพท์ที่มาเนื่องจากเหตุผลบางประการ นี่คือวิธีการที่ได้รับตั้งแต่เริ่มต้น ทำไม?

เพราะเราไม่สนใจ ทำไมเหรอ

ไฮโดรเจนและฮีเลียมมีความสำคัญและอุดมสมบูรณ์ดังนั้นเราจึงต้องการบางสิ่งในการวัดคนอื่นซึ่งสามารถจัดกลุ่มภายใต้ชื่อเดียวเนื่องจากความสำคัญต่ำสำหรับเรา อยู่มาวันหนึ่งนักดาราศาสตร์ชั้นดีคนหนึ่งนั่งอยู่ที่ระเบียงดื่มกาแฟและเขาคิดว่า "ฉันจะเรียกกลุ่มองค์ประกอบที่ส่วนใหญ่เป็นโลหะได้อย่างไร" แปลกใจที่ประหลาดใจเขาตัดสินใจที่จะเรียกพวกเขาว่าโลหะ

ฉันไม่ได้ล้อเล่นกับคุณถึงแม้ว่ามันจะฟังดูเป็นแบบนั้นก็ตาม แต่นั่นเป็นวิธีการที่มีคำศัพท์ทางดาราศาสตร์ ฉันสมมติว่าคุณยังใหม่กับภาคสนามเพราะนี่ไม่ใช่สิ่งเดียวที่บ้าที่เราได้ทำเพื่อแสดงว่าเรามีอึมากแค่ไหนในแง่ข้อตกลงและสัญลักษณ์และหน่วย


ยา ฉันเข้าใจคุณ. ฉันแค่หวังว่าจินตนาการที่นักดาราศาสตร์ไม่เพียงแค่คิด - ให้ฉันเรียกองค์ประกอบที่เหลือเป็นโลหะ - แบบสุ่ม ฉันหวังว่าอาจมีเรื่องราวที่ดีอยู่เบื้องหลัง มีบางอย่างเกิดขึ้นและนำไปสู่อีกสิ่งหนึ่งและนำไปสู่สิ่งอื่น มันมักจะเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ ความหวังสูงของฉันนำไปสู่คำถามนี้ อย่างไรก็ตามขอขอบคุณสำหรับอินพุตของคุณ :)
MycrofD

2
อันที่จริงเราให้ 'อึ' กับองค์ประกอบและโลหะอื่น ๆ มากมาย แม้ในสมัยนั้นเมื่อเกิดสุริยฟิสิกส์ก็มีความสนใจองค์ประกอบทางเคมีของดาว ฉันยังคงคิดว่าการตั้งชื่อนั้นมาจากเหตุผลที่ทำให้ง่ายขึ้น
AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape ใช่นั่นคือสิ่งที่ฉันพูด การตั้งชื่อ 'มา' ด้วยเหตุผลที่ทำให้ง่ายขึ้น 'ตอนนี้' เราไม่ให้อึ
Cheeku

2
@Cheeku: ฉันไม่ได้กดปุ่มนั้นฉันกำลังกดปุ่มในตำนานที่เราไม่สนใจเกี่ยวกับโลหะในดาราศาสตร์และดาราศาสตร์
AtmosphericPrisonEscape

6

ใน 1,812 Fraunhofer วัดชุดของบรรทัดการดูดซึมในดวงอาทิตย์. จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ Kirchoff และ Bunsen ก็พบว่าสายการดูดซับเหล่านี้จับคู่คุณสมบัติการปลดปล่อยจากโลหะที่พวกมันถูกเผาในห้องปฏิบัติการ ( http://www.chemteam.info/Chem-History/Kirchhoff-Bunsen-1860.html )

ในวิชาเคมีสิ่งต่าง ๆ ในตารางธาตุส่วนใหญ่รู้จักกันในชื่อ "โลหะ" ( http://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table_%28metals_and_nonmetals%29 ) ดังนั้นจึงมีเศษเล็ก ๆ ที่ "โลหะ" ประกอบด้วยดาวโดยรวม มันอาจจะไม่ไกลที่จะเรียกพวกเขาว่าโลหะ

ดาราศาสตร์มีแนวโน้มที่จะรักษาอนุสัญญาทางประวัติศาสตร์รอบ ๆ (ดูขนาด) แต่การใช้ชื่อ metallicity มีประโยชน์บ้าง ในหลายกรณีวัตถุเช่นดาวสามารถแบ่งออกเป็น "โลหะที่อุดมไปด้วย" หรือ "โลหะที่ไม่ดี" เพื่ออธิบายพฤติกรรมที่แตกต่างกัน ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุนั้นไม่จำเป็นสำหรับการศึกษาเหล่านี้ การใช้ชื่อผ้าห่มเช่น "โลหะ" ทำให้การจัดหมวดหมู่ง่ายขึ้นมาก


2

แม้ว่ามันจะเกิดขึ้นด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ที่ระบุไว้ในคำตอบอื่น ๆ ความแตกต่างระหว่างโลหะและอโลหะตามที่นักดาราศาสตร์กำหนดไว้จะยังคงมีเหตุผลต่อไปในปัจจุบัน

โลหะเกิดขึ้นในดาวฤกษ์และซุปเปอร์โนวาในขณะที่ดาวที่ไม่ใช่โลหะมาก่อน ดังนั้นความแตกต่างมีความเกี่ยวข้องเมื่อพิจารณานิวคลีโอ


1
นอกเหนือจากลิเทียมและเบริลเลียม
Rob Jeffries
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.