Co to jest linia widmowa?
Linia widmowa to wąska, dyskretna emisja lub absorpcja promieniowania elektromagnetycznego o ściśle określonej długości fali, powstająca gdy elektron w atomie lub cząsteczce przeskakuje między dwoma poziomami energetycznymi. Emisja fotonu następuje przy przejściu na niższy poziom, absorpcja – przy pochłonięciu fotonu i przejściu na wyższy. Każdy pierwiastek i związek chemiczny ma unikatowy zestaw linii widmowych – 'odcisk palca’ widmowy.
W widmie gwiazdy widoczne są głównie linie absorpcyjne (linie Fraunhofera) – fotony emitowane przez gorącą fotosfery są pochłaniane przez chłodniejszą atmosferę gwiazdy. Najważniejsze rodziny linii w astronomii: seria Balmera wodoru (linie Ha do Hdelta w zakresie optycznym, m.in. 656,3 nm Ha – czerwona), seria Lymana wodoru (ultrafiolet), linie wapnia CaII H i K (393,4 nm i 396,8 nm – silne w gwiazdach typu G i K), linie tlenu OI, sodu NaI (D1, D2 – żółte), linie żelaza FeI. Przesunięcie dopplerowskie linii widmowych pozwala mierzyć prędkości radialne gwiazd i galaktyk. Poszerzenie linii (Stark, Zeeman, krótkie czasy życia, rotacja) dostarcza informacji o ciśnieniu, polu magnetycznym i temperaturze.
Spektroskopia oparta na liniach widmowych jest fundamentem nowoczesnej astronomii: pozwala wyznaczać składy chemiczne gwiazd i galaktyk, mierzyć pola magnetyczne (efekt Zeemana), wykrywać egzoplanety metodą prędkości radialnych (przesunięcia linii Ha wywołane grawitacją planety) i badać ekspansję Wszechświata przez redshift kwazarów. Widma SDSS, Gaia i przyszłych misji 4MOST i WEAVE dostarczają milionów widm gwiazd i galaktyk rocznie.