Was sind Spektrallinien?
Spektrallinien sind Lücken in der normalerweise kontinuierlichen Frequenzverteilung im Licht. Sie entstehen, wenn emittiertes Licht von Materie, üblicherweise einem Gas, teilweise absorbiert wird. Eine Art von Spektrallinie ist eine Absorptionslinie, die verursacht wird, wenn einige Lichtfrequenzen von emittierter Strahlung absorbiert werden. Eine Emissionslinie ist dagegen in Licht zu sehen, das absorbiert und dann wieder emittiert wurde. Spektrallinien können Astronomen Hinweise auf die Zusammensetzung und Geschwindigkeit astronomischer Objekte geben.
Die erste der beiden Arten von Spektrallinien sind Absorptionslinien. Absorptionslinien treten auf, wenn Licht von einem Objekt wie einem Stern ausgestrahlt wird und dann durch ein Gas strömt, bevor es einen Beobachter erreicht. In diesem Fall wird das Licht eines heißen Sterns über einen weiten Frequenzbereich stark abgestrahlt. mit anderen Worten, es wird ein kontinuierliches Strahlungsspektrum haben. Wenn es jedoch durch ein kühles Gas strömt, kann Licht mit bestimmten Frequenzen vom Gas absorbiert werden. Wenn ein Beobachter das Licht analysiert, das ursprünglich vom Stern stammt, zeigt er Absorptionslinien - erkennbare Lücken bei bestimmten Strahlungsfrequenzen.
Die zweite Art von Spektrallinie ist eine Emissionslinie. Sternenlicht kann nicht kontinuierlich von einem Gas absorbiert werden, da das Licht Energie enthält. Vielmehr wird es vom Gas aufgenommen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgegeben. Wenn es wieder ausgestrahlt wird, enthält das Licht nur die Frequenzen, die vom Gas absorbiert wurden. Daher sollten die Frequenzen der Emissionslinien mit den Frequenzen der entsprechenden Absorptionslinien übereinstimmen. Dies wurde tatsächlich von Astronomen bestätigt, die erneut emittiertes Licht beobachteten. Die beiden Arten von Spektrallinien sind im wesentlichen Inverse voneinander.
Spektrallinien existieren, weil das von Elementen und Chemikalien emittierte Licht ein kontinuierliches Frequenzspektrum aufweist. Sichtbares Licht ist keine homogene Einheit, sondern elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Frequenzbereich. Für das bloße Auge unsichtbare Strahlung hat ebenfalls eine kontinuierliche Häufigkeitsverteilung, obwohl sie außerhalb des sichtbaren Bereichs konzentriert ist. Ein als Spektrometer bekanntes wissenschaftliches Instrument kann verwendet werden, um die Frequenzen elektromagnetischer Strahlung zu analysieren.
Das Studium dieser Linien kann Astronomen zwei wichtige Informationen geben. Erstens können Spektrallinien, die wissen, welche Gase welche Absorptionslinien erzeugen, dazu beitragen, die Zusammensetzung der Planetenatmosphäre zu bestimmen. Mit dieser Technik haben Astronomen die Atmosphäre von Planeten außerhalb des Sonnensystems charakterisiert. Zweitens können erkennbare Muster von Spektrallinien die Geschwindigkeit astronomischer Objekte anzeigen - die Geschwindigkeit eines Objekts verschiebt die Frequenz seiner Strahlung, einschließlich der Spektrallinien.