Phổ học thiên văn học là nghiên cứu về thiên văn học sử dụng các kỹ thuật quang phổ để đo phổ của bức xạ điện từ bao gồm ánh sáng nhìn thấy và vô tuyến, phát ra từ các ngôi sao và các vật thể bầu trời nóng. Phép quang phổ có thể được sử dụng để thu được nhiều đặc tính của các sao và thiên hà xa xôi, như thành phần hóa học, nhiệt độ, mật độ, khối lượng, khoảng cách, độ sáng, và chuyển động tương đối sử dụng phép đo chuyển tiếp Doppler.
Bối cảnh
Sự truyền điện từ, hoặc độ mờ đục của khí quyển trái đất
Phổ học thiên văn được sử dụng để đo ba băng tần chính của bức xạ: phổ khả kiến, phát thanh và X-quang. Trong khi tất cả các quang phổ nhìn vào các khu vực cụ thể của quang phổ, các phương pháp khác nhau được yêu cầu để có được tín hiệu phụ thuộc vào tần số. Ozone (O3) và oxy phân tử (O2) hấp thụ ánh sáng có bước sóng dưới 300 nm, có nghĩa là quang phổ tia X và tia cực tím đòi hỏi phải sử dụng kính thiên văn vệ tinh hoặc thiết bị phát hiện tên lửa. : 27 Các tín hiệu vô tuyến có bước sóng dài hơn tín hiệu quang học, và yêu cầu sử dụng antennas hoặc các món ăn vô tuyến. Ánh sáng hồng ngoại được hấp thụ bởi nước và khí quyển trong khí quyển, vì vậy trong khi thiết bị tương tự như trong quang phổ quang học, các vệ tinh được yêu cầu ghi lại nhiều phổ hồng ngoại
Quang phổ học]
Ánh sáng bất ngờ phản ánh ở cùng một góc (đường màu đen), nhưng một phần nhỏ của ánh sáng bị khúc xạ dưới dạng ánh sáng màu (đường màu đỏ và xanh dương).
Các nhà vật lí đã nhìn vào quang phổ mặt trời từ khi Isaac Newton sử dụng một lăng kính đơn giản để quan sát các tính chất khúc xạ của ánh sáng Đầu những năm 1800, Joseph von Fraunhofer đã sử dụng kỹ năng của mình như một nhà chế tạo thủy tinh để tạo ra những lăng kính rất tinh khiết, cho phép ông quan sát được 574 đường tối trong một quang phổ dường như liên tục. Ngay sau khi ông kết hợp kính viễn vọng và lăng kính để quan sát quang phổ của sao Kim, Mặt Trăng, Sao Hỏa và các ngôi sao khác nhau như Betelgeuse; công ty của ông tiếp tục sản xuất và bán kính viễn vọng khúc xạ có chất lượng cao dựa trên thiết kế ban đầu của mình cho đến khi nó đóng cửa vào năm 1884.
Độ phân giải của lăng kính bị giới hạn bởi kích thước của nó; một lăng kính lớn sẽ cung cấp một quang phổ chi tiết hơn, nhưng sự gia tăng khối lượng làm cho nó không phù hợp cho công việc chi tiết cao. Vấn đề này đã được giải quyết vào đầu những năm 1900 với sự phát triển của lưới phản chiếu chất lượng cao của J.S. Plaskett tại Đài quan sát Dominion ở Ottawa, Canada. Ánh sáng phản xạ gương sẽ phản xạ ở cùng một góc, tuy nhiên một phần nhỏ của ánh sáng sẽ bị khúc xạ ở một góc khác; điều này phụ thuộc vào các chỉ số khúc xạ của vật liệu và bước sóng của ánh sáng . Bằng cách tạo ra một lưới “blazed” mà sử dụng một số lượng lớn các gương song song, một phần nhỏ của ánh sáng có thể được tập trung và hình dung. Những quang phổ mới này chi tiết hơn lăng kính, đòi hỏi ít ánh sáng hơn và có thể tập trung vào một vùng cụ thể của quang phổ bằng cách nghiêng lưới.
Hạn chế đối với lưới mờ là độ rộng của gương, chỉ có thể được đặt trên một số lượng hữu hạn trước khi mất tập trung; tối đa khoảng 1000 dòng / mm. Để khắc phục những hạn chế này, các tấm lưới ba chiều được phát triển. Lưới ba chiều pha lát pha dung dịch sử dụng một màng mỏng gelatin dicromate trên bề mặt thủy tinh, sau đó tiếp xúc với một mẫu sóng tạo ra bởi một giao thoa kế. Mô hình sóng này thiết lập một mẫu phản xạ tương tự như các vạch sáng nhưng sử dụng nhiễu xạ Bragg, một quá trình mà góc phản xạ phụ thuộc vào việc sắp xếp các nguyên tử trong gelatin. Các lưới lưới ba chiều có thể có tới 6000 đường / mm và có thể gấp đôi hiệu quả trong việc thu thập ánh sáng như các lớp lưới. Bởi vì chúng được niêm phong giữa hai tấm kính, các lưới lưới ba chiều rất linh hoạt, có thể kéo dài hàng thập kỷ trước khi cần thay thế.
Ánh sáng phát tán bởi lưới hoặc lăng kính trong một quang phổ có thể được ghi lại bởi một máy dò. Về mặt lịch sử, các tấm ảnh được sử dụng rộng rãi để ghi lại quang phổ cho đến khi các máy phát hiện điện tử được phát triển, và ngày nay quang phổ quang phổ thường sử dụng các thiết bị ghép điện tích (CCD). Quy mô bước sóng của một quang phổ có thể được hiệu chuẩn bằng cách quan sát phổ của đường phát xạ của bước sóng đã biết từ đèn phóng điện. Quy mô thông lượng của một quang phổ có thể được hiệu chuẩn như là một chức năng của bước sóng bằng cách so sánh với một quan sát của một ngôi sao tiêu chuẩn với sự điều chỉnh để hấp thụ khí quyển của ánh sáng; điều này được gọi là quang phổ