Sternenlicht als Spektrum lesen — Astronomie, 11–13 Jahre
Sternenlicht enthält mehr als Helligkeit. In ein Spektrum zerlegt, zeigt es Linien, die verraten, woraus ein Stern besteht, wie heiss er ist und ob er sich auf uns zu oder von uns weg bewegt.
Licht mit Fingerabdruck
Das weiss wirkende Sternenlicht ist eine Mischung vieler Farben. Ein Spektroskop breitet diese Farben zu einem Band aus, in dem dunkle oder helle Linien erscheinen. Jedes chemische Element erzeugt ein bestimmtes Linienmuster, ähnlich einem Fingerabdruck, weil seine Elektronen nur bestimmte Energiemengen ändern können. So können Astronomen einen Stern untersuchen, ohne eine Probe von ihm zu nehmen.
Warum Spektren wichtig sind
Ein Teleskop kann einen Stern als winzigen Punkt zeigen, doch ein Punkt verrät nicht seine Zusammensetzung. Astronomen brauchten eine Methode, ferne Objekte allein mit dem hier eintreffenden Licht zu untersuchen. Laborversuche zeigten, dass erhitzte Elemente wiedererkennbare Linien erzeugen. Der Vergleich der Sternlinien mit diesen Mustern liefert Hinweise auf Chemie, Temperatur und Bewegung.
Wasserstoff in einem Stern finden
Stell dir eine Wasserstofflampe im Labor mit einer hellen Linie bei 656 Nanometern vor. Erstens zerlegt ein Astronom das Licht eines Sterns in ein Spektrum. Zweitens erscheint eine dunkle Linie an derselben Stelle, bei 656 Nanometern. Drittens wird sie mit weiteren Wasserstofflinien verglichen, etwa bei 486 Nanometern. Mehrere passende Linien sind ein starker Hinweis auf Wasserstoff im äusseren Gas des Sterns.
Der verständliche Irrtum
Es ist verständlich zu denken, ein rötlicher Stern enthalte viel rotes Material. Doch Farbe ist im All keine Farbe zum Anstreichen. Sie zeigt vor allem, wie das Licht verteilt ist und wie heiss die Oberfläche ist; chemische Elemente erkennt man an ihren schmalen Spektrallinien. Ein Stern kann rot aussehen und trotzdem hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen.
Spektren nicht nur bei Sternen
Astronomen nutzen Spektren, um Planeten, leuchtende Gaswolken und Galaxien zu untersuchen. Eine verschobene Linie kann zeigen, dass sich ein Objekt bewegt, und die Stärke der Linien hilft, Temperatur oder Gasmenge zu schätzen. Dieselbe Grundidee wird auf der Erde bei chemischen Untersuchungen und manchen medizinischen Geräten verwendet: Licht hilft, schwer direkt untersuchbare Stoffe zu erkennen.
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