Hva er spektrallinjer?

Spektrale linjer er hull i vanlig kontinuerlig fordeling av frekvens i lys. De blir resultatet når utsendt lys delvis blir absorbert av materie, vanligvis en gass. En type spektrallinje er en absorpsjonslinje, som er forårsaket når noen lysfrekvenser blir absorbert fra utsendt stråling. En utslippslinje kan derimot sees i lys som ble absorbert og deretter sendt ut igjen. Spektrale linjer kan gi astronomer ledetråder om astronomiske gjenstanders sammensetning og hastighet.

Den første av de to typene spektrallinjer er absorpsjonslinjer. Absorpsjonslinjer oppstår når lys sendes ut fra en gjenstand, for eksempel en stjerne, og passerer deretter gjennom en gass før den når en observatør. I dette tilfellet vil lys fra en varm stjerne bli avgitt sterkt over et bredt spekter av frekvenser; med andre ord, den vil ha et kontinuerlig strålespekter. Hvis den passerer gjennom en kjølig gass, kan lys med visse frekvenser imidlertid tas opp av gassen. Når en observatør analyserer lyset, som opprinnelig kom fra stjernen, vil det vise absorpsjonslinjer - merkbare hull i bestemte strålingsfrekvenser.

Den andre typen spektrallinje er en utslippslinje. Stjernelys kan ikke kontinuerlig tas opp av en gass fordi lyset inneholder energi. Snarere blir den absorbert av gassen og deretter sendt ut på et senere tidspunkt. Når det sendes ut igjen, inneholder lyset bare frekvensene som ble absorbert av gassen. Derfor bør frekvensene på utslippslinjene samsvare med frekvensene til tilsvarende absorpsjonslinjer. Dette har faktisk blitt bekreftet av astronomer som observerer utsendt lys; de to typene spektrallinjer er i hovedsak inverser av hverandre.

Spektrale linjer eksisterer fordi lyset som slippes ut av elementer og kjemikalier har et kontinuerlig spektrum av frekvenser. I stedet for å være en homogen enhet, er synlig lys faktisk elektromagnetisk stråling innenfor et visst frekvensområde. Stråling som er usynlig for det blotte øye har også en kontinuerlig frekvensfordeling, selv om den er konsentrert utenfor det synlige området. Et vitenskapelig instrument kjent som et spektrometer kan brukes til å analysere frekvensene av elektromagnetisk stråling.

Å studere disse linjene kan gi astronomer to viktige opplysninger. For det første, med kunnskap om hvilke gasser som produserer hvilke absorpsjonslinjer, kan spektrallinjer bidra til å identifisere sammensetningen av planetariske atmosfærer. Astronomer har brukt denne teknikken for å karakterisere atmosfærene til planeter utenfor solsystemet. For det andre kan gjenkjennelige mønstre av spektrallinjer indikere hastigheten til astronomiske gjenstander - hastigheten til et objekt forskyver frekvensen av strålingen, inkludert spektrale linjer.