Spectroscopie astronomique
La spectroscopie astronomique disperse la lumière des objets célestes en ses longueurs d'onde composantes afin de révéler la composition, la température, le mouvement et les conditions physiques à travers les raies spectrales.
Definition
La spectroscopie astronomique est la mesure et l'analyse de la distribution du rayonnement d'un objet en fonction de la longueur d'onde, à partir desquelles les propriétés physiques et chimiques sont inférées.
Scope
Ce domaine couvre l'acquisition et l'interprétation des spectres astronomiques : l'instrumentation qui disperse la lumière et la réduction des données résultantes, la classification des étoiles par leur apparence spectrale, la mesure des décalages Doppler pour inférer le mouvement le long de la ligne de visée, et l'utilisation des raies d'émission et d'absorption pour diagnostiquer les conditions physiques. Il exclut la mesure du flux à large bande (photométrie) et la mesure positionnelle (astrométrie).
Sub-topics
Core questions
- Comment la lumière stellaire est-elle dispersée en un spectre et enregistrée pour analyse ?
- Que révèlent le motif et l'intensité des raies spectrales sur la température, la composition et la pression ?
- Comment les décalages et les largeurs des raies sont-ils utilisés pour mesurer le mouvement, la rotation et la turbulence ?
- Comment les raies d'émission et d'absorption sont-elles utilisées pour diagnostiquer les conditions du gaz dans les étoiles et les nébuleuses ?
Key theories
- Formation des raies spectrales
- Les atomes et les molécules absorbent et émettent à des longueurs d'onde caractéristiques ; ainsi, les raies d'un spectre identifient les éléments présents et, par leur intensité, la température et la densité du gaz émetteur.
- Effet Doppler
- Le mouvement d'une source le long de la ligne de visée décale les raies spectrales vers des longueurs d'onde plus courtes ou plus longues proportionnellement à la vitesse, permettant la mesure des vitesses radiales et des décalages vers le rouge.
Clinical relevance
La spectroscopie fournit les abondances chimiques des étoiles et des galaxies, les vitesses radiales utilisées pour trouver des exoplanètes et peser les galaxies, les décalages vers le rouge qui cartographient l'expansion cosmique, ainsi que les températures et densités des gaz interstellaires et intergalactiques.
History
La spectroscopie a débuté avec la cartographie par Fraunhofer des raies sombres solaires et l'identification des éléments par leurs spectres par Kirchhoff et Bunsen, s'est développée grâce à la classification spectrale photographique à Harvard, et a mûri avec les détecteurs CCD et les spectrographes échelle offrant une haute résolution et précision.
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Frequently asked questions
- Que peut nous apprendre un spectre qu'une mesure de luminosité ne peut pas ?
- Un spectre révèle quels éléments sont présents, la température et la pression du gaz, et la vitesse le long de la ligne de visée, informations encodées dans les positions, les formes et les intensités des raies spectrales plutôt que dans la luminosité totale.
- Pourquoi les étoiles présentent-elles des raies d'absorption et les nébuleuses des raies d'émission ?
- Une atmosphère stellaire froide absorbe la lumière continue provenant d'en dessous, produisant des raies sombres, tandis qu'une nébuleuse chaude et ténue réémet à des longueurs d'onde discrètes sur un fond sombre, produisant des raies brillantes.