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L'arcobaleno sorge su una foresta nebbiosa

Un arcobaleno sorge su una foresta nebbiosa. (Credit: U.S. Fish and Wildlife Service)

Uno spettro è semplicemente una tabella o un grafico che mostra l’intensità della luce emessa in una gamma di energie. Avete mai visto uno spettro prima d’ora? Probabilmente sì. La natura ne fa di bellissimi che chiamiamo arcobaleni. La luce del sole inviata attraverso le gocce di pioggia viene diffusa per mostrare i suoi vari colori (i diversi colori sono solo il modo in cui i nostri occhi percepiscono le radiazioni con energie leggermente diverse).

La spettroscopia può essere molto utile per aiutare gli scienziati a capire come un oggetto come un buco nero, una stella di neutroni o una galassia attiva produce luce, quanto velocemente si muove e di quali elementi è composto. Gli spettri possono essere prodotti per qualsiasi energia di luce, dalle onde radio a bassa energia ai raggi gamma ad altissima energia.

Ogni spettro contiene una grande varietà di informazioni. Per esempio, ci sono molti meccanismi diversi con cui un oggetto, come una stella, può produrre luce. Ognuno di questi meccanismi ha uno spettro caratteristico.

Lo spettro elettromagnetico

La luce bianca (quella che chiamiamo luce visibile o ottica) può essere divisa nei suoi colori costituenti facilmente e con un risultato familiare: l’arcobaleno. Tutto quello che dobbiamo fare è usare un aslit per focalizzare un fascio stretto di luce su un prisma. Questa configurazione è in realtà uno spettrometro di base.

spettro della luce bianca

Spettro della luce bianca luce bianca

L’arcobaleno risultante è in realtà uno spettro continuo che ci mostra le diverse energie di luce (dal rosso al blu) presenti nella luce visibile. Ma lo spettro elettromagnetico comprende più della sola luce ottica. Copre tutte le energie della luce, dalle onde radio a bassa energia, alle microonde, all’infrarosso, alla luce ottica, all’ultravioletto, ai raggi X ad altissima energia e ai raggi gamma.

Illustrazione dello spettro elettromagnetico

Lo spettro elettromagnetico completo. (Credit: NASA’s Imagine the Universe)

*Dimmi di più sullo spettro elettromagnetico!

Cosa possono imparare gli scienziati da uno spettro?

Continuospettro della luce bianca
Emission o Bright Linespettro della luce bianca
Assorbimento o linea scuraspettro della luce bianca

Tre tipi di spettri: continuo, linea di emissione e assorbimento.(Credit: NASA’s Imagine the Universe)

Ogni elemento della tavola periodica può apparire in forma gassosa e produrrà una serie di linee luminose uniche per quell’elemento. Così, gli astronomi possono identificare quali tipi di cose ci sono nelle stelle dalle linee che trovano nello spettro della stella. Questo tipo di studio è chiamato spettroscopia.

La scienza della spettroscopia è abbastanza sofisticata. Dalle linee spettrali gli astronomi possono determinare non solo l’elemento, ma la temperatura e la densità di quell’elemento nella stella. La linea spettrale può anche dirci del campo magnetico della stella. La larghezza della linea può dirci quanto velocemente si muove il materiale. Da questo possiamo imparare qualcosa sui venti nelle stelle. Se le linee si spostano avanti e indietro possiamo imparare che la stella potrebbe orbitare intorno ad un’altra stella. Da questo possiamo stimare la massa e le dimensioni della stella. Se le linee crescono e diminuiscono di forza, possiamo conoscere i cambiamenti fisici della stella. Le informazioni spettrali possono anche dirci del materiale che circonda le stelle. Questo materiale può cadere sulla stella da un disco a forma di ciambella intorno alla stella, chiamato disco di accumulo. Questi dischi si formano spesso intorno a una stella di neutroni o a un buco nero. La luce del materiale tra le stelle permette agli astronomi di studiare il mezzo interstellare (ISM). Questo ci dice che tipo di materiale riempie lo spazio tra le stelle. Lo spazio non è vuoto! C’è un sacco di gas e polvere tra le stelle. La spettroscopia è uno degli strumenti fondamentali che gli scienziati usano per studiare l’Universo.

* Usa Hera per analizzare gli spettri.

Aggiornato: Agosto 2013