Co to jest widmo w astronomii?
Widmo (ang. spectrum) to rozkład promieniowania elektromagnetycznego obiektu astronomicznego według długości fali lub energii fotonów. Analiza widm gwiazd, mgławic i galaktyk (spektroskopia) jest najważniejszą metodą badawczą astrofizyki – pozwala określać temperaturę, skład chemiczny, ciśnienie, prędkość radialną, pole magnetyczne i inne własności ciał niebieskich bez konieczności podróży do nich.
Trzy podstawowe typy widm (prawa Kirchhoffa): widmo ciągłe (blackbody) emituje gorące, nieprzezroczyste ciało; widmo absorpcyjne – widmo ciągłe z ciemnymi liniami Fraunhofera, gdy chłodniejszy gaz pochłania specyficzne fotony (widma gwiazd); widmo emisyjne – jasne linie na ciemnym tle, emitowane przez wzbudzone gazy w mgławicach emisyjnych i wyładowaniach elektrycznych. Linie widmowe są unikatowe dla każdego pierwiastka – 'odcisk palca’ chemiczny. Gustav Kirchhoff i Robert Bunsen wyjaśnili linie widmowe w 1859 roku, co umożliwiło analizę chemiczną Słońca i gwiazd. Joseph Fraunhofer skatalogował ciemne linie absorpcyjne w widmie Słońca (linie Fraunhofera) już w 1814 roku, nie rozumiejąc jeszcze ich przyczyny. Dziś APOGEE (spektrograf podczerwony) zbadał widma milionów gwiazd Drogi Mlecznej, a JWST analizuje widma atmosfer egzoplanet z bezprecedensową dokładnością.
Widmo elektromagnetyczne rozciąga się od fal radiowych (km) przez mikrofale, podczerwień, światło widzialne (400-700 nm), ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie do promieniowania gamma (poniżej 0,01 nm). Każdy zakres widma ujawnia inne procesy kosmiczne: radio – zimny gaz H I, molekuły; podczerwień – pył, zimne gwiazdy; optyk – fotosfera, mgławice; UV – gorące gwiazdy, AGN; X – korony gwiazdowe, gaz w gromadach galaktyk; gamma – jądra neutronowe, czarne dziury.