“光谱：是它帮人类发现了宇宙大爆炸”

本篇文章1617字，读完约4分钟

最近，俄罗斯航天集团在拜科努尔发射场使用质子-m火箭将俄德合作制造的光谱-rg太空望远镜送入预定轨道。 光谱-rg是x射线望远镜，计划在今后约7年内扫描宇宙，发现大量星团和活动银河核内部的超大质量黑洞。 在很多望远镜中，用光谱一词命名的不多，但是光谱是什么？ 为什么要观测天体的光谱？

不同光子按波长排列的游戏

从地球上的烟花到太空的星星，很多物体都会发光。 这些物体除了发出我们看到的光以外，还经常发出伽马射线、x射线、紫外线、红外线、无线电波、天文学中所说的电波等我们看不见的光。 所有种类的光都是电磁波之一。

光具有粒子和波的特征，都是由光子构成的。 同一物体可以发出具有不同波长的光子，不同的能量和个数的光子具有不同的亮度。 按波长分解一束光，即可得到各波长的光的亮度。 这就是光谱。 由此描绘的图是光谱图。 将物体发出的光分解成光谱的机器是分光器，也称为分光器。

自然中的水蒸气和简单制造的玻璃棱镜分别是天然和原始的分光器，可以把白色的阳光分解成7种颜色。 这就是阳光的可见光光谱。 专业的分光器采用精密制作的棱镜和光栅，将各色分解为更细的波长区域，通过测量各波长区域的光的亮度，得到正确的光谱。 从中人们可以得到很多重要的详细新闻。

了解天体化学组成的探测器

天文学家研究光谱的第一个作用是弄清天体的化学组成。 以太阳为例，天文学家们早就发现，太阳的光谱是连续光谱，但中间埋有数百条黑线。 深入的研究表明，这些黑线的物理本质是太阳大气下的各元素发出不同波长的光，这些光通过太阳大气时，一点波长的光被太阳大气中的一点相同的元素吸收。 这是因为比其他波段的光暗得多，会形成吸收线，即暗线。

各个元素发出的光，就像人类的指纹一样，具有对应的波长。 如果发现太阳光谱中黑线所对应的波长等于地球实验室检测出的氢发出的光的几个波长，就可以判定太阳上有氢。 根据这个原理，天文学家确认了太阳大气中的100种元素及其含量。 这些原理不仅可以明确太阳中的元素和含量，还可以应用于其他恒星、银河、行星、天然卫星、分子云、各种天体爆炸事件。 如果得到这些天体和天体系统的光谱，就可以根据这些光谱的吸收线类似太阳光谱黑线的波长，评价这些元素和各元素的含量。 天体的光谱就像天体的指纹。

谱线揭开宇宙的奥秘

分解天体光谱后，不仅可以评价天体的化学组成新闻，还可以评价天体的运动速度。 与光波一样，遵循多普勒效应:波源与观测者靠近时，波变短，即蓝移。 波源和观测者分开时，波会被拉伸，也就是红移。 根据压缩和伸长的程度，可以定量计算波源接近或分离的速度。

根据这个原理，天文学家将测量的光谱与实验室元素发光的光谱进行比较，得到其红移或蓝移的数值，计算恒星和星系相对于地球的运动速度。 特别重要的是，天文学家发现许多星系远离地球，结合这些星系的距离，天文学家推断星系的退化速度与距离成正比，意味着宇宙在膨胀。 回头看，宇宙是从极小点开始的。 100多亿年前，大爆炸开始膨胀。 这些惊人的结论都是基于光谱分解得出的。

另外，当行星围绕在某恒星周围时，恒星在行星引力的作用下进行椭圆运动，地球上的观测者可以检测到恒星运动引起的光谱红移和蓝移交替出现，从而评价该恒星周围有行星。 利用这种做法，天文学家发现了数百颗太阳系外的行星，即系外行星。

在人造卫星上天之前，天文学家只能检测到天体发出的可见光、近红外辐射和部分辐射电波的光谱，无法准确测量。 星团和星系内大量的热气和一点高能爆炸天体现象放射出大量的x射线和伽马射线，一点低温天体发出的光以红外线为主，它们无法被前面传播的望远镜和射电望远镜观测到，无法分解对应波段的光谱。

人造卫星发射后，天文学家在人造卫星上放置了x射线和伽马射线探测器，将紫外线望远镜和红外线望远镜直接发射到太空，最终精确测量天体发射的中/远红外线、紫外线、x射线和伽马射线，得到其光谱，从而获得整个波段 光谱-rg就是其中之一。