Astrospektroskopie

Astrospektroskopie ass d'Bezeechnung fir déi wellelängtenofhängeg Analys vun der Stralung vun astronomeschen Objeten. An der Astronomie gi bal nëmmen d'elektromagnéitesch Welle spektroskopesch ënnersicht, d. h. Radiowellen, Infrarout, Liicht, UV-, Röntgen- a Gammastralung. Nëmme Gravitatiounswellendetekteren an d'Astrodeelchephysik, déi beispillsweis d'Neutrinoen ënnersicht, sinn Ausnamen.

Kontinuéierlech Spektren

De kontinuéierleche Spektrum vun engem Stär befollegt mat Ausnam vun de kuerzwellegen Ultraviolett- a Röntgenberäicher bal genee d'Stralungsgesetz vum Planck, soudatt een all Stär eng Effektiv Temperatur zouuerdne kann, bei där déi emittéiert total Energie vum Stär déi selwecht wéi déi vun engem schwaarze Kierper mat där Temperatur ass. D'Wellelängt vum Stralungsmaximum (déi bei de meeschte Stären am visuelle Liicht läit) hänkt linear mat der Photosphären-Temperatur zesummen (Verrécklungsgesetz vum Wien, entdeckt 1896). Déi Uewerflächentemperatur resp. déi siichtbar Faarf vum Stär entsprécht gréisstendeels senger Spektralklass. An der Infrarout- a Radioastronomie gëtt déi Korrelatioun och op méi killen Objete wéi interstellare Stëbs- oder Gaswolleke benotzt.

Spektrallinnen

Aus dem Linnespektrum, deen Objete wéi Stären, Gasniwwellen oder den interstellare Gas vu sech ginn, kritt een Informatiounen iwwer cheemesch Substanzen an Elementer, déi et an den Objete gëtt, souwéi iwwer hir Heefegkeet. Well sech d'Stäerkt vun de Spektrallinnen och mat der Temperatur an dem Drock änneren, kann een aus dem Linnespektrum d'Temperatur an d'Gravitatiounsacceleratioun, vun deenen den Drock op eng Stärenuewerfläch ofhänkt, bestëmmen.

Aus der Breet vun de Spektrallinnen am Liicht vun engem Stär loosse sech Réckschlëss op d'Tangentialvitess a soumat d'Rotatioun vum Stär zéien. Wa sech deen ee Rand vum Stär sech wéinst senger Eegenrotatioun op den Observateur zoubeweegt, an de Rand vu vis-à-vis sech ewechbeweegt, da gëtt all Spektrallinn wéinst dem Dopplereffekt op méi kuerz Wellelängten (Bloverrécklung) resp. op méi laang Wellenlängten (Routverrécklung) hi verréckelt. Well ee wéinst der grousser Distanz vun de Stären nëmmen d'Liicht vun der ganzer stralender Uewerfläch observéiere kann, ginn dowéinst d'Spektrallinne méi breet.

Bei Duebelstären erméiglecht den Dopplereffekt d'Bunnvitess vu béide Stären ze bestëmmen, wa si e grousse Wénkelofstand hunn (visuell Duebelstären). E ganz enken, spektroskopeschen Duebelstär verréit sech duerch periodesch Verdueblung oder Verbreederung vun de Spektrallinnen. Bei Eenzelstären erlaabt de Zeemaneffekt Réckschlëss op d'Magnéitfeld vum Stär.

Eng ganz wichteg Method ass d'spektroskopesch Bestëmmung vun der Radialvitess vun Stären. Zesumme mat hirer astrometresch feststellbarer Eegebeweegung ergëtt si déi raimlech Beweegung, wouraus z. B. de Sonnenapex an d'Rotatioun vun eisem Mëllechstroossesystem errechent ka ginn - kuckt och Rotatiounsformele vum Oort.

Wann en d'Spektre vum Liicht, dat vu wäite Galaxien hierkënnt kuckt, da stellt ee fest, datt d'Verrécklung vun de Spektrallinne vun der Gaxiendistanz ofhänkt. Wat eng Galaxie méi wäit ewech ass, ëmsou méi staark sinn d'Linnen an d'Rout verréckelt. Dësen Effekt gëtt no sengem Entdecker Hubble-Effekt genannt. Doraus kann ee schléissen, datt d'Weltall sech ausdeent, an indirekt och op säin Ufank, de sougenannten Urknall. Bei de wäitste Galaxien, bei deenen aner Distanzmiessmethoden net funktionéieren, gëtt ëmgekéiert aus der Routverrécklung d'Distanz bestëmmt.

Och fir d'Analys vun exoplanetaren Atmosphären kann d'Astrospektroskopie agesat ginn, fir Aussoen iwwer Habitabilitéit a Biomarker maachen ze kënnen.

Technik

Virum Aféiere vun der Fotografie goufe Spektroskope fir visuell Observatioun a Miessung vun de Spektrallinne benotzt. Si bestounge meeschtens aus engem Prisma an engem am Wénkel dozou verännerlechen Okular fir héichopléisend Sonnespektroskopie, oder engem am Okular fixéiertem Prisma fir d'Stären- an Niwwelspektroskopie. Spéider goufen och optesch Gittere benotzt (kuckt Gitterspektroskop). Mat der Fotografie hunn déi Methoden ëmmer méi de Spektrograf, mat deem och liichtschwaach Spektre miessbar sinn, ersat.

Geschicht

D'astronomesch Spektroskopie hat mam Joseph von Fraunhofer, deen 1814 donkel Linnen am Sonnespektrum entdeckt hat, ugefaangen. Hie konnt sech déi Linnen awer nach net erklären. D'Deitung vun dëse Fraunhoferlinnen ass erréischt als Folleg vu Versich vum Kirchhoff a vum Bunsen gelongen, déi 1859 bei Gasen déi liichten, typesch Faarwe feststelle konnten.

Vun den 1860er-Joren un, hunn onerkläerlech Linnen ëmmer erëm zum Postuléiere vun hypotheteschen Elementer wéi dem Nebulium gefouert, déi sech erréischt spéider op aus dem Laboratoire onbekannt Iwwergäng vu bekannten Elementer zeréckféiere gelooss hunn. 1868 huet de Sonnespektrum awer éischt Hiweiser op dat deemools nach onbekannt Element Helium geliwwert.

Ëm d'Joerhonnertwend konnt ee schonn déi grouss Planéiten a wäit galaktesch Emissiounsniwwele spektroskopéieren.

Literatur

• Thomas Eversberg, Klaus Vollmann: Spectroscopic Instrumentation - Fundamentals and Guidelines for Astronomers. Springer, Heidelberg 2014, ISBN 3662445344
• John B. Hearnshaw: The analysis of starlight - two centuries of astronomical spectroscopy. Cambridge Univ. Press, New York 2014, ISBN 1-10-703174-5
• James B. Kaler: Stars and their spectra - an introduction to the spectral sequence. Cambridge Univ. Press, Cambridge 1997, ISBN 0-521-30494-6
• Günter D. Roth: Astronomiegeschichte, Kosmos-Verlag, Stuttgart 1987
• J. Bennett, M. Donahue, N. Schneider, M. Voith: Astronomie, Kapitel 5 Licht und Materie. Lehrbuch, Hrsg. Harald Lesch, 5. Oplo (1170 S.), Pearson-Studienverlag, München-Boston-Harlow-Sydney-Madrid 2010.

Kuckt och

Portal Astronomie

Um Spaweck

Commons: Astrospektroskopie – Biller, Videoen oder Audiodateien

• VdS-Fachgruppe Spektroskopie