Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Analysegeräte
Analysegeräte
Elektromagnetische Strahlung ist die wichtigste Informationsquelle in der Astronomie. Zu ihrer
Analyse wurden die verschiedensten Meßgeräte entwickelt, um aus ihren quantifizierbaren
Eigenschaften die physikalischen Bedingungen am Ort ihrer Entstehung oder Modifikation abzuleiten.
Dazu steht seit dem Beginn des Raumflugzeitalters dem Astronomen quasi das gesamte Frequenzband
von der harten Gammastrahlung bis hin zu langwelligen Radiowellen zur Beobachtung zur Verfügung.
Gerade die Frequenzbereiche, die von der Erdoberfläche aus aufgrund der Absorptionseigenschaften
der Atmosphäre unzugänglich sind, haben in den letzten Jahrzehnten zu vielen überraschenden
Entdeckungen geführt. Als ein besonders prägnantes Beispiel sei hier nur die Entdeckung der
kosmischen Gammastrahlungsburster genannt.
Daneben wurden und werden weitere Informationsquellen erschlossen. Neben der kosmischen
Partikelstrahlung sind die Neutrinos und nicht zuletzt die Gravitationswellen Gegenstand intensiver
Forschung, die auch eine Herausforderung an die Technologie ihres Nachweises und ihrer Messung
stellen.
In diesem Abschnitt sollen jedoch in erster Linie die Geräte und Methoden behandelt werden, die
insbesondere in der optischen Astronomie zum Einsatz kommen und der Analyse von Licht dienen.
Spektrographen und Spektroskope
Astrophysik im Unterschied zur klassischen Astronomie wurde eigentlich erst möglich, nachdem
GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF (1824-1887) und ROBERT WILHELM BUNSEN (1811-1899) die
Spektralanalyse auf eine experimentelle Grundlage stellten. Mit ihrer Hilfe ließen sich auf einmal
Informationen über die stoffliche Zusammensetzung und über die physikalischen Zustandsgrößen der
Himmelskörper, die ja von der Erde aus prinzipiell unerreichbar sind, gewinnen. Bis heute ist die
Spektroskopie und Spektralanalyse eine außerordentlich wichtige Disziplin der beobachtenden
Astronomie geblieben.
Unter Spektroskopie versteht man ganz allgemein die Zerlegung von Strahlung in ihre Bestandteile.
Licht besteht z.B. aus einem Gemisch von elektromagnetischen Wellen verschiedener Frequenzen.
Dieses Licht wird in einem Spektralapparat in ein Spektrum zerlegt, in dem die einzelnen Lichtanteile
nach ihrer Frequenz (bzw. Wellenlänge) angeordnet sind.
Um ein optisches Spektrum zu erzeugen, kann man zwei verschiedene physikalische Prozesse
ausnutzen: einmal die Brechung (z.B. unter Verwendung eines Glasprismas) und zum anderen die
Beugung (unter Verwendung eines Beugungsgitters).
Bei einem Prismenspektrograph wird das Sternlicht durch ein Glasprisma geleitet. Nach dem
Brechungsgesetz
n sinα = n sin β
[1.13]
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