Widma w astronomii

Share Spektroskopia astronomiczna to technika używania spektroskopii w astronomii. Celem jest badanie widma promieniowania elektromagnetycznego obiektu (wliczając w to pasmo światła widzialnego) takiego jak gwiazdy, galaktyki czy mgławice. Dzięki spektroskopii można określić wiele właściwości obserwowanych obiektów jak skład chemiczny, czy ruch dzięki efektowi Dopplera.

Gwiazdy

Spektroskopia astronomiczna rozpoczęła się wraz z obserwacjami Izaka Newtona widma Słońca rozszczepionego przez pryzmat. Obserwowane w widmie pasma absorpcyjne zostały następnie opisane przez Josepha von Fraunhofera - znane dziś jako linie Fraunhofera. Większość obiektów gwiazdowych, w tym nasze Słońce ma widmo ciągłe z dyskretnymi pasmami absorpcyjnymi pochodzącymi od różnych pierwiastków. Fraunhofer zaobserwował kilka takich pasm:

Litera	Długość fali (nm)	Pochodzenie chemiczne	Kolor widma
A	759.37	tlen atmosferyczny	ciemnoczerwony
B	686.72	tlen atmosferyczny	czerwony
C	656.28	wodór, pasmo H-alfa	czerwony
D1	589.59	neutralny sód	czerwony-pomarańczowy
D2	589.00	neutralny sód	zółty
E	526.96	neutralne żelazo	zielony
F	486.13	wodór, pasmo H-beta	turkusowy
G	431.42	cząstka CH	niebieski
H	396.85	zjonizowany wapń	ciemny fiolet
K	393.37	zjonizowany wapń	ciemny fiolet

Pasma absorpcyjne w widmie gwiazd można wykorzystać do określenia ich składu chemicznego. Każdy pierwiastek posiada charakterystyczny zestaw pasm absorpcji. Mierząc dokładnie długości fal, przy których następuje absorpcja można przypisać pierwiastek do obserwowanego pasma. Badając widma wielu gwiazd opracowano podział widmowy gwiazd. Każda grupa posiada charakterystyczne dla siebie pasma absorpcji. Typ widmowy gwiazdy opisuje jej skład chemiczny, a także parametry takie jak temperatura, czy rozmiar (Diagram Hertzsprunga-Russella).

Mgławice

Mgławice to bardzo rzadkie skupiska gazu (mniej gęste niż najsilniejsze próżnie wytwarzane na Ziemi). W takich warunkach atomy zachowują się inaczej niż np. na Ziemi i są w stanie emitować promieniowanie w tzw. pasmach wzbronionych (nie występujących "normalnie"). Przy ekstremalnie niskich gęstościach jakie panują w takich mgławicach podwójnie zjonizowany tlen emituje dwa pasma znane astroamatorom jako O-III. W odróżnieniu od gwiazd pasma mgławic nie są ciągłe. Mgławice emisyjne emitują promieniowanie w wąskich pasmach.

Galaktyki

Widma galaktyk wyglądają podobnie jak połączone widma gwiazd, z których się składają. Spektroskopia galaktyk doprowadziła do wielu fundamentalnych odkryć. Edwin Hubble odkrył w 1920 roku, że wszystkie galaktyki oprócz tych najbliższych (z Grupy Lokalnej) oddalają się od Ziemi. Im dalej galaktyka się znajduje tym szybciej się oddala. Była to pierwsza wskazówka potwierdzająca teorię Wielkiego Wybuchu, początku z jednego punktu. Badania przesunięcia ku czerwieni Fritza Zwickiego doprowadziły także do zdefiniowania czarnej materii, która nie emituje żadnego promieniowania.