Анализ спектров космических объектов — основной метод астрофизических исследований. Получение спектров основано на явлении дисперсии — зависимости показателя преломления вещества от длины волны света. Благодаря дисперсии белый свет разлагается в спектр при прохождении через стеклянную призму. Поэтому такой спектр называют дисперсионным.

Рис. 1. Призма как спектральный прибор

В телескопах для получения спектра используют специальные приборы — спектрографы, устанавливаемые за фокусом объектива телескопа. В прошлом все спектрографы были призменными, но теперь вместо призмы в них используют дифракционную решетку, которая также разлагает белый свет в спектр, его называют дифракционным спектром.

Рис. 2. На компакт-диске нанесено настолько много бороздок, что он действует как дифракционная решетка

Разложение электромагнитного излучения по длинам волн с целью их изучения называется спектроскопией. Анализ спектров — основной метод изучения астрономических объектов, применяемый в астрофизике.

Рис. 3. Анализ спектров

Спектры космических объектов могут быть непрерывными, линейчатым спектром излучения, линейчатым спектром поглощения. Линейчатые спектры состоят из отдельных узких темных или окрашенных полос, а непрерывные спектры представляют собой плавный переход от одного цвета к другому.

Фотосферы звёзд дают непрерывный спектр, пересеченный отдельными темными линиями, которые возникают при прохождении излучения через более холодные слои атмосферы звезды.

Рис. 4. На рисунке показан развернутый спектр Солнца. Темные полосы в спектре представляют собой свет, выходящий из внутренних слоев и поглощенный газом у поверхности Солнц. Разные химические элементы имеют разные темные полосы в спектре, поэтому по их расположению в спектре мы можем определить, из каких химических элементов состоит газ на Солнце

Анализируя спектры движущихся космических объектов можно определить расстояние до них. Если космический объект, например, галактика, удаляется от нас, то линии в её спектре будут сдвинуты в красную часть спектра. Причём, чем больше скорость удаления, тем больше сдвигаются линии в спектре.

Рис. 5. Красное смещение спектральных линий в спектрах галактик

Анализ спектров дает основное количество информации о физических свойствах источника, например, позволяет оценить температуру, плотность, химический состав излучающего газа, понять механизм излучения, оценить лучевую скорость источника (скорость в направлении к наблюдателю или от него), получить данные о наличии магнитного поля. Например, химический состав определяется на основании сравнения спектров известных химических элементов со изучаемым спектром.

Модель 1. Получение информации о звезде по смещению спектра излучения