La spettroscopia in astrofisica

Nelle pagine che seguono, vedremo molteplici applicazioni della spettroscopia al caso astrofisico. In particolare, la spettroscopia ci aiuterà:
  • a misurare la composizione chimica delle sorgenti;
  • a misurare, in alcuni casi, la velocità radiale di alcuni corpi celesti.
  • Le applicazioni astrofisiche

    L'Effetto Doppler come misuratore di velocità radiali


    L'effetto Doppler permette di calcolare la velocità relativa tra sorgente e osservatore con una semplice inversione della relazione mostrata nella figura:
    Occorre naturalmente trovare una sorgente di cui sia nota la frequenza di emissione.
    Fu il fisico francese Hippolyte Fizeau il primo a suggerire di utilizzare le frequenze delle righe spettrali: come abbiamo visto, la frequenza di una emissione atomica dipende dalla struttura dell'atomo e ne rappresenta, dunque, l'impronta digitale.
    Quindi, se nell'emissione di una sorgente astronomica siamo in grado di riconoscere le righe spettrali di un certo elemento, per esempio il ferro, ne possiamo misurare la frequenza e valutarne la variazione rispetto alle frequenza misurata in laboratorio. Questo procedimento permette di calcolare il rapporto v/c e dunque di ricavare v.
    Attenzione però: quale è il significato di v?
    Supponiamo di voler valutare l'Effetto Doppler sonoro in questo caso particolare: un'ambulanza si muove lungo una circonferenza e il nostro strumento di misura è fissato nel centro della circonferenza stessa.
    In questo caso, la frequenza misurata f1 è uguale alla frequenza emessa f0.
    Dunque, il termine v è uguale a 0. Eppure la velocità relativa tra sorgente (l'ambulanza) e ricevente (lo strumento di misura) è diversa da zero.
    In realtà, v rappresenta la componente della velocità relativa che corrisponde a un avvicinamento o a un allontamento tra sorgente e ricevente. Nell'esempio appena visto, invece, la distanza fra ambulanza e strumento di misura rimane la stessa.
    Il fenomeno si ripete in maniera identica se sostituiamo il suono prodotto dall'ambulanza con una sorgente luminosa.

    La componente v della velocità relativa che corrisponde a un avvicinamento o a un allontamento tra sorgente e ricevente è detta velocità radiale.
    È dunque la velocità radiale dei corpi celesti che può essere misurata attraverso l'effetto Doppler.

    Dolores e la spettroscopia

    La spettroscopia

    Attività di POE