Hvad er spektrale linjer?
Spektrale linier er huller i den sædvanligvis kontinuerlige fordeling af frekvens i lys. De resulterer, når udsendt lys delvist absorberes af stof, som regel en gas. En type spektral linje er en absorptionslinje, der forårsages, når nogle frekvenser af lys absorberes fra udsendt stråling. På den anden side kan en emissionslinje ses i lys, der blev absorberet og derefter genudsendt. Spektrale linier kan give astronomer ledetråd om sammensætningen og hastigheden af astronomiske objekter.
Den første af de to typer spektrallinier er absorptionslinjer. Absorptionslinjer forekommer, når der udsendes lys fra en genstand, såsom en stjerne, og derefter passerer gennem en gas, før de når en observatør. I dette tilfælde udsendes lys fra en varm stjerne kraftigt over et bredt frekvensområde; med andre ord, det vil have et kontinuerligt spektrum af stråling. Hvis den passerer gennem en kølig gas, kan lys med visse frekvenser imidlertid optages af gassen. Når en observatør analyserer lyset, der oprindeligt kom fra stjernen, vil det vise absorptionslinjer - mærkbare mellemrum i bestemte strålingsfrekvenser.
Den anden slags spektrallinie er en emissionslinje. Stjernelys kan ikke kontinuerligt optages af en gas, fordi lyset indeholder energi. I stedet absorberes den af gassen og genudsendes derefter på et senere tidspunkt. Når det udsendes, indeholder lyset kun de frekvenser, der blev absorberet af gassen. Derfor bør frekvenserne på emissionslinjer stemme overens med frekvenserne for de tilsvarende absorptionslinjer. Dette er faktisk blevet verificeret af astronomer, der observerer genudsendt lys; de to typer spektrallinjer er i det væsentlige inverses af hinanden.
Spektrale linier findes, fordi lyset, der udsendes af elementer og kemikalier, har et kontinuerligt spektrum af frekvenser. I stedet for at være en homogen enhed, er synligt lys faktisk elektromagnetisk stråling inden for et bestemt frekvensområde. Stråling, der er usynlig for det blotte øje, har også en kontinuerlig frekvensfordeling, skønt den er koncentreret uden for det synlige interval. Et videnskabeligt instrument kendt som et spektrometer kan bruges til at analysere frekvenserne af elektromagnetisk stråling.
At studere disse linjer kan give astronomer to vigtige oplysninger. Først og fremmest med viden om, hvilke gasser der producerer hvilke absorptionslinjer, kan spektrallinier hjælpe med at identificere sammensætningen af planetariske atmosfærer. Astronomer har brugt denne teknik til at karakterisere atmosfærer af planeter uden for solsystemet. For det andet kan genkendelige mønstre af spektrale linjer indikere hastigheden af astronomiske objekter - et objekts hastighed forskyder frekvensen af dens stråling, inklusive spektrale linjer.