Come fanno gli astronomi a sapere la composizione chimica dei pianeti e delle stelle?

[Azazel]

Ciao ragazzi, informandomi su questo, ho potuto sapere che questo tipo di osservazione, si chiama spettroscopia astronomica. Mi ha intrigato molto, ma quei pochi articoli che ho trovato non sono stati soddisfacenti. Ho capito che per capire la composizione delle stelle, si osserva il loro spettro e che le linee nere che escono sullo spettro, indicano la composizione chimica di una Stella. Quello che non ho capito è da cosa sono dovute queste linee nere ? Cosa centra il passaggio della luce in un gas? I colori che relazione hanno con tutto ciò? E le onde non visibili (radio, gamma, x, ultravioletti ecc) servono a qualcosa in questo senso?o solo lo spettro visibile ?per i pianeti invece come funziona, visto che non emanano luce, ma la riflettono? come si fa a capire la loro composizione? Scusate le domande, ma è per una ricerca importante! Grazie mille! 🙃

[paperbike]

Ciao sarebbe un pò lungo spiegare e rispondere velocemente alle tue domande, qui trovi un esaustivo articolo http://spettroscopia.uai.it/Cenni%20di%20Teoria.htm

[Franco Lorenzo]

Ciao Azazel,
la luce trasporta un sacco di informazioni. Ad esempio il suo colore ci fa capire quale è la temperatura superficiale della stella (rossa ha una temperatura superficiale di 3000K, bianca ha una temperatura superficiale di 9000K, blu ha una temperatura superficiale ancora maggiore).
Quando scomponiamo la luce nei suoi colori fondamentali ricaviamo ancora più informazioni. Gli atomi che stanno sulla superficie della stella assorbono la luce proveniente dalla parte centrale (più calda) e nello spettro vediamo le caratteristiche di questi assorbimenti. Gli assorbimenti sono causati dalle transizioni quantistiche degli elettroni tra livelli energetici. Le transizioni avvengono per livelli di energia ben precisi (non continui). Sulla base dei vari elementi questi salti quantici hanno dei precisi livelli energetici che corrispondono a delle righe di assorbimento ben precise. In pratica ogni elemento ha la sua impronta. Basta osservarla e si è in grado di capire quale è l'elemento chimico che l'ha prodotta. Gli astronomi quindi fanno questo. Osservano con lo spettroscopio la luce degli oggetti stellari ed in base alle impronte che trovano nello spettro (righe di assorbimento) capiscono quali elementi compongono la superficie della stella o del pianeta.
Saluti
Lorenzo Franco

[Red Hanuman]

Non solo. Dalle righe dello spettro, si può sapere se l'oggetto si allontana o avvicina da noi, si può valutare la sua gravità e quindi stimare la densità complessiva, sapere se la sua luce per arrivare verso di noi ha attraversato nubi di gas e polveri... Insomma, c'è proprio tanto da investigare.;)

[Azazel]

Grandi! Ma non ho capito i pianeti, i pianeti come fanno a mostrare l impronta dei loro elementi se riflettono la luce delle stelle? Forde perche gli elementi dei pianeti assorbono la luce e la riemettono con la loro impronta ? Scusare se sto dicendo cavolate 🤣

[Franco Lorenzo]

Ciao Azazel,
i pianeti riflettono la luce solare e quindi il loro spettro è quello caratteristico del sole.
Per individuare la composizione chimica della superficie del pianeta occorre depurare lo spettro del pianeta da quello solare. Lo spettro risultante si chiama di "spettro di riflettanza" e contiene solo le caratteristiche proprie del pianeta.
A titolo di esempio allego gli spettri di saturno ed urano. Entrambi sono stati confrontati con quello di una stella di tipo solare (pannello superiore). Lo spettro risultante "depurato" (pannello inferiore) mostra le caratteristiche bande di assorbimento delle molecole di metano.
Saluti
Lorenzo Franco

[Albertus]

saluti a tutti

saturno è un pianeta gassoso e urano è ghiacciato
lo stesso procedimento funziona anche per pianeti e satelliti rocciosi ?
Ad esempio, alcuni meteoriti contengono altri elementi oltre al comune silicio e anche sostanze organiche
sono rilevabili con uno spettroscopio tipo l'alpy ?

un'altra domanda interessante di Azazel riguarda le frequenze
Effettivamente nei testi divulgativi di spettrografia che ho letto si parla solo dello spettro visibile
le frequenze nel campo dell'infra rosso o dell'ultra violetto non sono significative ai fini dell'analisi spettroscopica o è solo dovuto ai limiti degli spettroscopi amatoriali?

[Red Hanuman]

Per stabilire le caratteristiche di un pianeta si può anche partire dallo spettro di riflettanza, ma in generale ci si basa di più sulla densità e sulla posizione all'interno del sistema stesso.
Lo spettro di riflettanza, per sua natura, è indicativo solo delle parti superficiali di un pianeta, l'atmosfera (quella superiore, se è molto densa) e superficie in generale, ma può dire poco o nulla del resto.

Gli spettri possono essere fatti a qualsiasi lunghezza d'onda. Io stesso ne ho personalmente fatti diversi nell'IR e nell'UV, e ancora oggi ne uso i principi in fase di analisi spettro fotografica dei materiali. ;)

[Franco Lorenzo]

lo stesso procedimento funziona anche per pianeti e satelliti rocciosi ?
Lo stesso procedimento (spettri di riflettanza) si utilizza anche per gli asteroidi. Ad esempio la classificazione tassonomica SMASSII di Bus e Binzel è stata fatta così.
Saluti
Lorenzo Franco