Spektre

Grundbeskrivelse

Et spektrum er opdelingen af stråling efter bølgelængde, energi eller frekvens. Vores øje kan kun se en lille del af spektret, nemlig den del, vi kalder for synligt lys. Ved lavere energier findes radio- og mikrobølger, hvorimod røntgen- og gamma-stråler har højere energi end synligt lys. Stjerner udsender en del energi i andre former for stråling end synligt lys, så det er vigtigt at kigge på hele spektret i astronomi.

Farvespredning i prisme (Florenco, Wikimedia Commons).

Hvidt lys består af hele spektret af synligt lys. Man kan bruge en prisme til at opdele lyset i dets spektrum, så man kan se alle farverne bredt ud, ligesom en regnbue. I en rigtig regnbue er det regndråberne, der virker som prismer.

Astronomer bruger spektre til at bestemme, hvad stjerner er lavet af. Forskellige grundstoffer fjerner lyset ved forskellige energier, så der kommer mørke linjer i spektret. Astronomerne kan så  sammenligne med linjer, de ser fra grundstoffer på Jorden, og se hvilke stoffer der er i stjernerne.

Uddybende beskrivelse

Et spektrum er opdelingen af elektromagnetisk stråling efter bølgelængde, energi eller frekvens. Vores øje kan kun se en lille del af spektret, nemlig den del, vi kalder for synligt lys. Ved lavere energier findes radio- og mikrobølger, hvorimod røntgen- og gammastråler har højere energi end synligt lys. Stjerner udsender en del energi i andre former for stråling end synligt lys, og mange astronomiske fænomener udsender kun stråling i den ikke-synlige del af spektret. Så det er vigtigt at observere i hele det elektromagnetiske spektrum i astronomi.

Synligt lys har en bølgelængde fra 380 til 750 nm. Menneskets øjne har udviklet sig til at se i dette interval, fordi Solen udsender det meste af sin stråling i form af synligt lys. Nogle dyrearter har dog udviklet sig til at kunne se infrarødt eller ultraviolet lys også. Man har taget billeder af fuglearter i ultraviolet lys, der viser farverige mønstre på en ellers ensfarvet fugl. 

Mennesker udsender også elektromagnetisk stråling, hovedsageligt i det infrarøde område. Dette mærkes som varme.

Et kontinuert spektrum samt emissions- og absorptionslinjespektre. (jhausauer, Wikimedia Commons).

I spektret fra en stjerne findes linjer, der mangler. Dette er absorptionslinjer, der skyldes elektron-overgange i grundstofferne i stjernen. Den energi, der svarer til forskellen mellem de to tilstande i atomet, bliver absorberet og dermed sorteret fra undervejs til os. Dette kan man bruge til at bestemme, hvad stjernerne består af, fordi de forskellige sæt af elektronovergange og dermed absorptionslinjer er karakteristiske for et bestemt grundstof. Modsat findes der også emissionslinjer, der skyldes elektronovergange den modsatte vej, altså til lavere energier, så der udsendes stråling. Her er spektret altså helt mørkt, men med lyse streger ved bestemte energier.

Spektralfordelingen af sollyset. Den gule kurve viser sortlegemestrålingen, der svarer til Solens overfladetemperatur. Den orange kurve vise Solens faktiske udstråling, som den måles udenfor Jordens atmosfære, mens den nederste kurve viser den stråling, vi modtager ved jordoverfladen. (Degreen, Wikimedia Commons).

En vigtig form for spektrum i astronomi er sort legeme- (også kaldet Planck eller termisk) spektrum. Et sort legeme absorberer, og dermed emitterer, elektromagnetisk ved alle bølgelængder. Et Planck-spektrum er kontinuert, med en karakteristisk form, der afhænger af temperaturen af det legeme, der udsender strålingen. Ved at antage, at en stjerne er et sort legeme, kan man udlede temperaturen ud fra spektret. Intet fysisk legeme er dog et perfekt sort legeme, men det kan tit give en god tilnærmelse af temperaturen.

Mette Friis