Girls Day im STScI am 27. April 2023: An einer der Beobachtungsstationen im Schülerlabor konnten die jungen Teilnehmerinnen im eigenen Experiment erfahren, wie Astrophysiker mit Hilfe der Spektroskopie Erkenntnisse gewinnen.
Mit einem Spektrographen wurde zuerst ein Spektrum des Sonnenlichts aufgenommen. Dies ergibt ein kontinuierliches Spektrum mit zahlreichen „Lücken“ bzw. dunklen Linien, den sogenannten Fraunhofer-Linien. Hier „fehlen“ bestimmte schmale Farbbereiche des Sonnenlichts, die überwiegend durch Absorption durch Gase in der Sonnen-Photosphäre, teilweise aber auch durch Absorption durch Gase der Erdatmosphäre dem bei uns ankommendem Sonnenlicht „entzogen“ werden. Dann wurde das Spektrum leuchtender Natrium-Atome aufgenommen. Die Schülerinnen streuten Kochsalz-Kristalle (Natrium-Chlorid) in die recht dunkle blaue Flamme einer gasbetriebenen Lötlampe. Dabei leuchtete die Gasflamme der Lampe in intensivem gelb-orangen Licht. Das Spektrum dieses Lichts zeigt nur eine einzelne Linie (Farbe).
Legt man nun Sonnenspektrum und Natriumspektrum genau übereinander, dann erkennt man, dass die gelbe „Natrium-Linie“ genau eine der auffallenden dunklen Linien im Spektrum der Sonne verdeckt. Die animierte Darstellung in Bild veranschaulicht diesen Umstand noch eindringlicher.
Die Erklärung der Astrophysik: Irgendwo auf dem Weg des Sonnenlichts von der Sonnenoberfläche zur Erdoberfläche gibt es zahlreiche Natriumatome, die das gelb-orange Licht absorbieren. Wir wissen, dass die Erdatmosphäre so gut wie kein Natrium enthält, und dass der Weltraum zwischen Sonne und Erde weitgehend leer ist. Folglich müssen sich die Natriumatome, die das gelb-orange Sonnenlicht „schlucken“, in der direkten Umgebung der Sonne (Photosphäre) befinden.
Mit solchen und ähnlichen spektroskopischen Methoden wurde und wird die Zusammensetzung zahlreicher Objekte im Universum bestimmt.
Text: Peter Stinner
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