Entiendo que las líneas de absorción se utilizan para identificar elementos, pero ¿cómo se identifican los espectros de absorción individuales en la luz que recibe un telescopio?
Respuesta
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Bien, en principio, es bastante fácil. El ejemplo del Sol que se suele enseñar en la de introducción a la astronomía cursos de laboratorio. El Sol es un bonito y limpio ejemplo porque es tan brillante en comparación con cualquier cosa que pueda contaminar su espectro. Usted acaba de poner algo de luz solar a través de una rejilla de difracción (o de hendidura, o prisma) que previamente has calibrado de modo que usted puede medir la longitud de onda de cada línea, a continuación, comparar el resultado espectro de absorción de los espectros de los diversos elementos, que podría buscar en una tabla o la medida de limpiar las muestras en el laboratorio. Esquemáticamente que hacer algo como esto:
Desde allí es sólo una simple cuestión de coincidencia espectro solar, con las líneas de elemento conocido líneas - generalmente comenzando con los más obvios. En este caso el que más destaca es el sodio (Na) doblete. No todas las líneas de un determinado elemento puede ser visible - las condiciones en el Sol son tales que algunas transiciones electrónicas (correspondiente a determinadas líneas) no ocurren a menudo lo suficiente como para producir una línea visible.
Las cosas se ponen más complicadas para los más débiles a las estrellas, porque su espectro se contamina fácilmente. Por ejemplo, hay tanto de emisión y las características de absorción en la atmósfera de la Tierra, que será medido simultáneamente con un espectro estelar cuando se utiliza una base en tierra telescopio. Afortunadamente, las personas se han ido a las grandes longitudes a medida y modelo de la atmósfera líneas de lo que puede ser eliminado lo más limpiamente posible a partir de un espectro estelar.
Otra complicación es de color rojo/desplazamiento hacia el azul. La longitud de onda en el cual una línea se produce es fija, pero la detecta la posición de la línea puede cambiar si la fuente está en movimiento (efecto doppler), está en un fuerte campo gravitacional (corrimiento al rojo gravitacional, tales como cerca de un agujero negro), o en un universo en expansión (corrimiento al rojo cosmológico). Afortunadamente todas las líneas de una fuente que se desplazan por el mismo factor - por ejemplo, una fuente con un corrimiento al rojo cosmológico de 1 tendría la medición de longitudes de onda de todas sus líneas de doblado de lo que iba a medir en el laboratorio (redshift $z=\lambda_{\rm obs}/\lambda_{\rm emit}-1$). Porque el cambio es uniforme para todas las líneas, todavía podemos utilizar el espaciado entre las líneas de averiguar cuál es cuál. Esto implica un poco de conjeturas, por lo general, usted necesita comenzar con una fuerte línea y hacer una conjetura acerca de qué proceso físico está causando, a continuación, tratar de identificar las líneas más consistentemente con su conjetura.
Por último, se me ocurre para tener un ejemplo de un espectro en todo mentira (es a partir de este documento). En este caso la fuente se está moviendo a más de $-1000 \rm km/s$ en relación con el telescopio, por lo que hay un ligero desplazamiento doppler (sobre .3% de cambio en la longitud de onda). La fuente es lo suficientemente cerca que el corrimiento al rojo cosmológico es importante.
Aquí hay una serie de líneas de absorción. Los más destacados son algunas de la serie de Balmer del hidrógeno ($n\rightarrow2$ transiciones), $\rm H\alpha$, $\rm H\beta$, $\rm H\gamma$, $\rm H\delta$, $\rm H\epsilon$. Estos son un buen punto de partida porque si uno en la serie aparece, a menudo a otros a hacer así, y todos ellos están en una parte del espectro que es fácil de observar desde la Tierra (no es bloqueada por la atmósfera). También existe la $\rm H$ & $\rm K$ líneas de forma individual ionizado $\rm Ca$. La banda G es en realidad un conjunto de estrechamente espaciados líneas de absorción de la $\rm CH$ molécula. Por último, las líneas marcadas $\oplus$ son líneas de emisión de la atmósfera de la Tierra. La mayoría de los atmosférica líneas fueron retirados de este espectro, pero estos de la izquierda a algunos de los residuos debido a que el modelo atmosférico era imperfecto. El documento muestra el espectro, pero no marca las líneas individuales (aunque sí dice que las líneas están presentes). Me estaba dando una charla y quería etiqueta de las líneas individuales, así que me fui a través tratando de identificar a todos ellos. Inicialmente hice un par de mal guesse, pero una vez que me di cuenta de un par de las líneas de Balmer el resto cayó en su lugar.
