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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