Hva er spektroskopi?
Spektroskopi er studiet av lys når det bryter inn i de bestående fargene. Ved å undersøke disse forskjellige fargene, kan man bestemme et hvilket som helst antall egenskaper for objektet som studeres, ettersom lysets farger reflekterer energitilstandene. Mer teknisk ser spektroskopi på samspillet mellom enhver materie og stråling. Den brukes til å analysere forbindelser i kjemi, for å bestemme hvilke forskjellige elementer som utgjør noe, og brukes også i astronomi for å få innsikt i både sammensetningen og hastighetene til astronomiske legemer.
Man kan dele spektroskopi i mange underdisipliner, avhengig av hva som måles, og hvordan det måles. Noen hovedinndelinger inkluderer massespektrometri, elektronspektroskopi, absorpsjonsspektroskopi, emisjonsspektroskopi, røntgenspektroskopi og elektromagnetisk spektroskopi. Det er mange andre typer spektroskopi også, inkludert de som ser på lyd når den sprer seg, eller elektriske felt.
Ved røntgenspektroskopi bombarderer for eksempel røntgenstråler et stoff. Når de treffer den, blir elektronene i de indre skjellene i atomene opphisset, og deretter avspent og utsende stråling. Denne strålingen kommer ut på forskjellige frekvenser, avhengig av atomet, og det er små variasjoner avhengig av de kjemiske bindinger som er til stede. Dette betyr at strålingen kan undersøkes for å bestemme hvilke elementer som er til stede, i hvilke mengder og hvilke kjemiske bindinger som finnes.
I astronomi kan spektroskopi brukes til å bestemme et bredt spekter av ting om stjerners sammensetning og andre himmellegemer. Dette er fordi lys er en bølge, og forskjellige energier har forskjellige bølgelengder. Disse forskjellige bølgelengdene korrelerer med forskjellige farger, som kan observeres ved hjelp av teleskoper. Spektroskopi innebærer å se på de forskjellige fargene, og bruke det som er kjent om energiene til forskjellige prosesser og elementer for å lage et kart over hva som skjer tusenvis av millioner lysår unna.
Det er to hovedspektre av lys som blir sett på i astronomisk spektroskopi: kontinuerlig og diskret. Et kontinuerlig spekter har et bredt spekter av farger som er relativt kontinuerlige. Et diskret spektrum har derimot visse pigger med veldig lyse eller veldig mørke linjer ved spesifikke energier. Diskrete spektre som har lyse pigger kalles emisjonsspektre, mens de som har mørke pigger kalles absorpsjonsspektre.
De kontinuerlige spektrene blir avgitt av ting som stjerner, så vel som ting på jorden som branner, dyr eller lyspærer. Fordi det frigjøres energi over spekteret av bølgelengder, fremstår det som ganske kontinuerlig, selv om det kan være topper og renner i spekteret. Ikke alt dette lyset er selvfølgelig synlig for det blotte øye, mye av det finnes i det infrarøde eller ultrafiolette området.
Diskrete spektre er derimot vanligvis forårsaket av noe som skjer av et bestemt atom. Dette skyldes at elektronskyer på grunn av visse regler for kvantemekanikk har en veldig spesifikk energi, avhengig av det tilknyttede atom. Hvert enkelt element har bare en håndfull energinivåer det kan ha, og nesten alle av dem er lett identifiserbare. Samtidig ønsker disse elementene alltid å gå tilbake til disse grunnleggende energinivåene, så hvis de blir begeistret på noen måte, avgir de den ekstra energien som lys. Dette lyset har den nøyaktige bølgelengden man kan forvente for det atomet, og lar astronomer se lysetoppen og gjenkjenne hvilke atomer det er snakk om, og hjelper til med å låse opp hemmelighetene til sammensetningen av universet.