Co jsou spektrální čáry?

Spektrální čáry jsou mezery v běžném kontinuálním rozložení frekvence ve světle. Výsledkem je, když je vyzařované světlo částečně absorbováno hmotou, obvykle plynem. Jedním typem spektrální linie je absorpční linie, která je způsobena, když jsou některé frekvence světla absorbovány z emitovaného záření. Na druhé straně je vidět emisní čára ve světle, které bylo absorbováno a poté znovu emitováno. Spektrální linie mohou dát astronomům stopy o složení a rychlosti astronomických objektů.

První ze dvou typů spektrálních čar jsou absorpční linie. Absorpční čáry se objevují, když je světlo emitováno z předmětu, jako je například hvězda, a poté prochází plynem před dosažením pozorovatele. V tomto případě bude světlo z horké hvězdy vyzařováno silně v širokém rozsahu frekvencí; jinými slovy, bude mít nepřetržité spektrum záření. Pokud však prochází chladným plynem, plyn může absorbovat světlo s určitými frekvencemi. Když pozorovatel analyzuje světlo, které původně vyšlo z hvězdy, ukáže absorpční linie - znatelné mezery v určitých frekvencích záření.

Druhým druhem spektrální čáry je emisní čára. Hvězdné světlo nemůže být plynule absorbováno, protože světlo obsahuje energii. Spíše je absorbován plynem a později znovu emitován. Když je znovu emitováno, světlo obsahuje pouze frekvence, které byly absorbovány plynem. Frekvence emisních vedení by se proto měly shodovat s frekvencemi odpovídajících absorpčních vedení. To bylo ve skutečnosti potvrzeno astronomy pozorujícími znovu emitované světlo; dva typy spektrálních čar jsou v podstatě vzájemně inverzní.

Spektrální linie existují, protože světlo emitované prvky a chemikáliemi má nepřetržité spektrum frekvencí. Spíše než být homogenní entitou je viditelné světlo ve skutečnosti elektromagnetické záření v určitém frekvenčním rozsahu. Záření neviditelné pouhým okem má také kontinuální frekvenční distribuci, i když je koncentrováno mimo viditelný rozsah. K analýze kmitočtů elektromagnetického záření lze použít vědecký přístroj známý jako spektrometr.

Studium těchto linií může astronomům poskytnout dvě důležité informace. Za prvé, se znalostí toho, které plyny produkují absorpční linie, mohou spektrální čáry pomoci identifikovat složení planetárních atmosfér. Astronomové použili tuto techniku ​​k charakterizaci atmosféry planet mimo sluneční soustavu. Za druhé, rozpoznatelné vzorce spektrálních čar mohou indikovat rychlost astronomických objektů - rychlost objektu mění frekvenci jeho záření, včetně spektrálních čar.