Spektrographie selbst gemacht

Spektrometrie selbst gemacht

Wer hätte schon ahnen können, dass die reine Physik-Theorie aus dem vergangen Unterricht so schnell ihren Weg in die Praxis findet. Doch wenn die Thematik “Quanten- und Atomphysik” lautet, läge die Vermutung wohl nahe, auch Bezüge zur Astronomie zu finden. Denn schlussendlich ist das gesamte, unvorstellbar große, Universum genauso auf den kleinsten Teilchen aufgebaut.


Mit dem neu erworbenen Staranalyser (SA-100) gelang es uns, wie der Name schon verrät, eine Spektral-Analyse von Wega (Vega) anzufertigen. Der 25,05Lj entfernte Hauptreihenstern in der Konstellation Leier ließ aufgrund seiner Position am Himmel eine simple Durchführung zu, da es für uns nur noch bedeute, ihn anzuvisieren.


Was die Physik dieses Verfahrens betrifft:

Sterne emittieren Licht = Photonen, diese besitzen je nach Wellenlänge, eine bestimmte Energie die auch nur durch diese eine Wellenlänge erreicht werden kann. Treffen Photonen auf Atome werden deren Elektronen angeregt, d.h. auf ein höheres Energieniveau gebracht (ein sogenannter Quantensprung).


Wie hier zu sehen ist, geht die Anregung auch wieder zurück und somit sendet das Atom Licht aus

Dazu braucht es eine gewisse Menge an Energie, aber es darf weder zu viel noch zu wenig Energie sein (jeder Sprung hat eine feste Energie) Da die Energien für die Sprünge sich auch zwischen den Atomen unterscheiden, kann jedem einzelnen Sprung im dazugehörigen Atom zugeordnet werden.


Es lässt sich ja die Energie für diese Sprünge errechen und somit auf eine Wellenlänge des Photons übertragen. Treten dann Lücken im eigtlich kompletten Lichtspektrum auf, lässt sich genau sagen, dass es durch das Element XY mit Sprung von A nach B ausgelöst wurde.


Zusätzlich lässt sich damit auch die (Minimal-)Temperatur eines Sterns erforschen, da Sprünge auch von einem errregten Zustand in einer stärker erregten Zustand möglich sind, aber nur wenn Atome vorrausgehend schon durch hohe Temperaturen angeregt sind! Diese Temperaturen sind ebenfalls von Atom zu Atom anders und lassen daher eindeutige Rückschlüsse zu. Der Sprung selbst geschieht wieder durch Photonen, wodurch wieder eine klar definierte Lücke im Spektrum zu erkennen ist.

=> Das Absorptionsspektrum ist der Fingerabdruck eines Sternes


Von der Theorie zur Praxis:

Wie bereits erwähnt, versuchten wir unsere erste Spektralfotografie am Stern Wega, was in gewisser Weise lustig ist, da er der erste fotografierte Stern ist. Aufgrund seiner geringen Entfernung ist er nur minimal von der Rotverschiebung betroffen. Mit bloßen Augen erscheint uns die Gaskugel in bläulich-weißem Licht, typisch für einen Hauptreihenstern der Klasse A.


Ansicht auf Wega durch den Analysator

Aufnahmetechnisch ändert sich dementsprechend nichts, sodass wir nach dem Ablichten des einzelnen Sterns, uns mit weiteren Objekten des Himmels beschäftigten. Am folgenden Tag werteten wir dann unsere Ergebnisse aus:

So kann Astrophysik auch aussehen!

Auf dieser Weise fanden wir beispielsweise große Teile der Balmer-Serie identifizieren darunter Hε (620); Hγ (800), Hβ (850) und auch Metalle wie Eisen, Titan, Calcium, Natrium.


Physik ist nämlich nicht “graue Materie” sondern wortwörtlich bunt in allen Farben des Universums. Auch wenn in jedem Stern das gleiche Prinzip für das Strahlen zuständig ist, gleicht kein Stern dem anderen. Mit anderen Worten: genug und verschiedenes Analysierungsmaterial (allein 500Mrd. Sonnen in der Milchstraße)

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