Co to jest spektroskopia astronomiczna?
Spektroskopia astronomiczna to dziedzina astronomii badająca widma elektromagnetyczne obiektów niebieskich w celu określenia ich składu chemicznego, temperatury, gęstości, prędkości radialnej i pola magnetycznego. Jest najważniejszą metodą pozyskiwania informacji fizycznych o odległych obiektach kosmicznych.
Podstawą spektroskopii jest prawo Kirchhoffa i zjawisko absorpcji/emisji linii widmowych: gorący gaz pod ciśnieniem emituje widmo ciągłe; zimny gaz przed gorącym źródłem pochłania charakterystyczne długości fal, tworząc ciemne linie absorpcyjne (linie Fraunhofera w widmie Słońca). Każdy pierwiastek chemiczny ma unikalny zestaw linii – to spektroskopowe odciski palców. Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen w 1859 roku stworzyli podstawy spektroskopii, a astronomia błyskawicznie ją adoptowała. W 1868 roku Janssen i Lockyer odkryli hel w widmie Słońca – 27 lat przed odkryciem helu na Ziemi. Efekt Dopplera pozwala mierzyć prędkości radialne: linie widmowe oddalającej się gwiazdy są przesunięte ku czerwieni, zbliżającej się – ku fioletowi.
Spektroskopia astronomiczna umożliwiła przełomowe odkrycia: rozszerzanie się Wszechświata (Hubble, 1929), istnienie ciemnej materii (rotacja galaktyk), atmosfery egzoplanet (widma tranzytowe) i skład komet, mgławic oraz atmosfer planet. Nowoczesna spektroskopia wieloobiektowa (VIMOS, FLAMES na VLT) pozwala jednoczesnie obserwować tysiące galaktyk, budując trójwymiarowe mapy struktur kosmicznych. Analiza linii widmowych egzoplanet przez JWST umożliwia już wykrywanie par wodnych, CO2 i CH4 w atmosferach skalistych planet.